DE1141157B - Hydraulisch betaetigtes Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betätigtes Spannfutter, bestehend aus einer im Spannfuttergehäuse geführten axial verschiebbaren Hülse, deren vorderes, innen konisch gehaltenes Endteil an der Außenseite einer konisch gehaltenen Spannzange anliegt, deren Spannbacken durch die axiale Verschiebung der Hülse in radialer Richtung verstellbar sind.

Es ist bereits ein hydraulisch betätigtes Spannfutter mit einer in einem Spannfuttergehäuse drehbar gelagerten Hülse bekanntgeworden. Im vorderen Teil der Hülse sind in radialer Richtung bewegbare Spannbacken angeordnet, welche das Werkstück spannen bzw. wieder lösen. Die Außenflächen der Spannbacken sind abgeschrägt. Gegen diese schräge Fläche der einzelnen Spannbacken legt sich in der Spannstellung eine mit einer entsprechend konisch geformten Innenbohrang versehene Hülse form- und kraftschlüssig an. Diese Hülse steht über ein Wälzlager mit einem in axialer Richtung bewegbaren Teil des Spannfuttergehäuses in Verbindung. Zwischen dem nicht drehbaren, festen Teil und dem in axialer Richtung bewegbaren Teil des Spannfuttergehäuses ist eine Kammer vorgesehen, in welche beim Spannen ein Druckmittel eingesteuert wird. Hierdurch erfährt der in axialer Richtung bewegbare Teil des Spannfuttergehäuses eine Bewegung nach vorn, welche über das Wälzlager und die Hülse mit der konisch geformten Innenbohrung übertragen wird. Dies hat eine Bewegung der Spannbacken in radialer Richtung zur Folge. Beim Entlasten vollzieht sich der Vorgang sinngemäß, jedoch in umgekehrter Reihenfolge.

Der Nachteil dieser an sich bekannten Konstruktion liegt in der Anordnung einer Förderpumpe, eines Steuerventils sowie von Druckleitungen. Alle diese Elemente erfordern einen hohen Aufwand, ganz abgesehen von dem Kraftbedarf, welcher für den Betrieb der Förderpumpe erforderlich ist.

Es ist ferner ein Spannfutter mit einer Spannpatrone bekanntgeworden, bei welchem die Betätigung des Spannfutters durch einen am Gehäuse angeordneten verschiebbaren Kolben erfolgt. Dabei wird die Verschiebebewegung auf die Spannzange über eine Kugel übertragen, welche sich gegen eine schräge Fläche an der Hülse abstützt und bei Betätigung der Verstellschraube die Hülse verschiebt und damit die Backen spannt. Nachteilig ist bei dieser älteren Konstruktion der vergleichsweise hohe Verschleiß zwischen der Kugel und der schrägen Fläche an der Hülse. Auch ist die Gefahr von Verklemmungen groß. Schließlich muß die Vielzahl der einzelnen Bauelemente als Nachteil bezeichnet wer-Hydraulisch betätigtes Spannfutter

Anmelder:

Crawford Collets Limited,
Witney, Oxfordshire (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Polzer, Patentanwalt,
Hannover, Königstr. 23

Leonard Frank Eve, Witney, Oxfordshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

den, welcher sich auf die Fertigungskosten ungünstig auswirkt und darüber hinaus die Gefahr von betrieblichen Störungen in sich birgt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein hydraulisch betätigtes Spannfutter zu schaffen, welches die Nachteile dieser bekannten Konstruktionen nicht aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das hydraulische Mittel von einer allseitig dichtend umschlossenen Kammer aufgenommen ist, in die ein oder mehrere Kolben hineinragen, durch deren Verstellung der Druck in der Kammer veränderbar und damit die Hülse in axialer Richtung bewegbar ist.

Der wesentliche Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist darin zu sehen, daß das hydraulische System in sich abgeschlossen ist, d. h. daß das Druckmittel während der gesamten Lebensdauer der Vorrichtung in der Druckkammer verbleibt. Eine Beaufschlagung bzw. Entlastung der Kammer nach Maßgabe des Spann- bzw. Lösevorganges ist also vollständig entbehrlich. Damit entfällt aber auch die Anordnung einer Förderpumpe und eines Steuerventils, welches die Zufuhr und Abführung des Druckmittels regelt. Gleichzeitig gelangt auch die Anordnung von Druckleitungen in Fortfall.

Hinzu kommt noch, daß das erfindungsgemäße Spannfutter gerade wegen des Fortfalls der Leitungen in Werkzeugmaschinen nachträglich eingebaut werden kann.

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Da die Vorrichtung gemäß der Erfindung ein in sich geschlossenes hydraulisches System aufweist, das mit dem Spannfutter umläuft, kann auf die Anordnung von Wälzlagern vollständig verzichtet werden.

Zweckmäßig ist die Hülse mit ihren beiden Enden in Bohrungen des Spannfuttergehäuses geführt, wobei die zwischen den Bohrungen angeordnete Bohrung einen größeren Durchmesser als die Hülse an dieser Stelle aufweist.

Hierbei sind die beiden Enden der Kammer durch je eine Nutringmanschette abgedichtet.

In weiterer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung weisen die Kolben ein Innengewinde auf, in das eine im Spannfuttergehäuse drehbar, aber unverschiebbar gelagerte Betätigungsschraube eingreift.

Zweckmäßig weisen die Kolben eine nockenartige Stirnkante auf, an der eine mit einer schrägen Anlauffläche versehene axial verschiebbare Stellhülse kraftschlüssig anliegt.

Jeder Kolben weist eine am Umfang angeordnete Ausnehmung auf, in die ein am Gehäuse fest angeordnetes Sicherungsglied eingreift.

Die Verschiebung des oder der Kolben kann auf viele der normalerweise zum Öffnen und Schließen von Futtern verwendeten Arten bewirkt werden, beispielsweise mittels eines Handschlüssels, in welchem Falle der Kolben unter der Wirkung eines durch den Schlüssel verdrehten Schraubgewindes nach innen und außen verschoben wird. Insbesondere für Reihenfertigung an Revolverdrehbänken kann statt dessen ein Nockenring verwendet werden, der durch Axialbewegung den oder die Kolben wunschgemäß nach innen oder außen verschiebt. Weiterhin kann ein um die Futterachse drehbarer Nockenring Verwendung finden, wobei die Drehbewegung dieses Ringes mittels eines Handhebels oder eines abnehmbaren Knebels bewirkt wird, oder es kann auf ähnliche Weise auch ein drehbares Handrad verwendet werden, das mittels Gewinde mit einer Mantelfläche des Futters im Eingriff steht und auf den nach innen gerichteten Flächen mit schrägstehenden Nockenflächen versehen ist.

Das erfindungsgemäße Spannfutter zeichnet sich durch einen äußerst hohen Schließdruck aus, welcher in verhältnismäßig einfacher Weise ohne Aufwand von Pumpen u. dgl. erreicht wird.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Spannfutters dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform des Spannfutters im Teilschnitt, von der Seite gesehen,

Fig. 2 die Ansicht des hinteren Stirnendes des Futters nach Fig. 1,

Fig. 3 die Ansicht des vorderen Stirnendes des Futters nach Fig. 1 und

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Spannfutters im teilweisen Längsschnitt.

Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Futter besteht aus einem Gehäuse 10 mit sechs Löchern 10 a zur Aufnahme von der Befestigung des Futters an der Planscheibe einer Drehbank dienenden Bolzen. Das Gehäuse 10 ist ausgebohrt, und zwar so, daß die Durchmesser der drei koaxialen Bohrungsabschnitte 10 b, 10 c, 1Oi? nach vorn hin fortschreitend größer werden. Die Innenmantelflächen 10 b, 1Od des ersten und des dritten Abschnitts sind geschliffen und stehen mit den Außenmantelflächen einer in die Futterbohrung eingepaßten hohlen Hülse 11 in Berührung. Mit dem zweiten Bohrungsabschnitt 10 c hat die Hülse auf Grund ihrer besonderen Form keine Berührung, so daß dadurch der ringförmige Teilraum einer mit einer Flüssigkeit 12, beispielsweise der üblichen Hydraulik-Flüssigkeit, gefüllten Kammer gebildet wird. Die Außenmantelfläche der Hülse 11 ist zur Bildung der unterschiedlichen Durchmesser im vorderen und im hinteren Teil abgesetzt, wobei die

ίο Stirnfläche des Stufensprunges einen der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes innerhalb der Kammer ausgesetzten Ringkolben ergibt. Die Flüssigkeitskammer ist an den Trennfugen zwischen Futtergehäuse 10 b und Hülse 11 durch zwei elastische Dichtglieder 13,

14 in Form von Nutringmanschetten abgedichtet, die mit dem offenen Teil ihres Querschnittes zur Flüssigkeitskammer gerichtet eingesetzt sind, so daß die Dichtlippen durch den Druck der Flüssigkeit gegen das Gehäuse 10 bzw. die Hülse 11 gepreßt werden.

Die Hülse 11 ist durch eine nicht gezeichnete Federnut mit eingelegter Feder gegen Drehbewegungen relativ zum Gehäuse 10 gesichert. Die Innenmantelfläche der Hülse ist im vorderen Teil kegelförmig entsprechend dem kegeligen Außenmantel der für den Gebrauch bestimmten Spannpatronen aufgeweitet. In der Zeichnung ist eine verstellbare Spannpatrone 19 dargestellt. Infolge der Ausführung der Hülse 11 als Hohlkörper kann Stangenmaterial u. dgl. fortlaufend durch die Spannpatrone vorgeschoben werden. Natürlich könnte auch der vordere Teil der Hülse 11 mit dem Innenkegel als getrenntes Bauteil unabhängig von dem den Axialschub liefernden hinteren Teil ausgeführt werden, wobei dann beide Teile stumpf gegeneinanderstoßen wurden.

Das Gehäuse 10 ist mit einer in den Ringraum der Flüssigkeitskammer mündenden radialen Bohrung 1Oe versehen. In der Bohrung 1Oe ist ein Kolben 15 mit einem den Gewindeteil 16 a einer Betätigungsschraube 16 aufnehmenden Innengewinde gleitend beweglich angeordnet. Die Betätigungsschraube 16 wird mittels einer im Gehäuse 10 gesicherten Ringbuchse 17 gehalten und ist mit einem Innenvierkant 16 b versehen. Durch Einführen eines nicht gezeichneten Handschlüssels in den Innenvierkant und Drehen der Betätigungsschraube 16 läßt sich der Kolben 15 verschieben und auf diese Weise der auf die Hülse 11 ausgeübte Flüssigkeitsdruck verändern. Der Ringspalt zwischen der Bohrung 1Oe und dem Kolben 15 ist durch einen Dichtring 18 in ähnlicher Ausführung wie die Nutringmanschetten 13, 14 abgedichtet.

Zur Befestigung der Spannpatrone relativ zum Gehäuse 10 des Futters und zum Vorspannen dient ein Verstellring 20, der vorn auf das Futter aufgesetzt wird. Der Verstellring 20 wird mittels Innengewinde 20 a auf das mit entsprechendem Außengewinde 10/ versehene Ende des Futtergehäuses 10 aufgeschraubt, und zwar so weit, daß das Schließen der Spannpatrone 19 durch Aufschieben der letzteren mit ihrem kegeligen Teil auf den inneren Gegenkegel der Hülse 11 bewirkt wird. Vorzugsweise sind Mittel zum formsohlüssigen Sichern des Verstellringes 20 in der eingestellten Lage vorgesehen. In dem gezeichneten Ausführungsbeispiel bestehen diese Sicherungs mittel aus federbelasteten Kolben 21 α, die aus der vorderen Stirnfläche des Gehäuses 10 herausragen und in ein oder mehrere nicht gezeichnete Löcher in der ringförmigen Gegenfläche des Verstellringes 20

eingreifen. In der Zeichnung ist nur ein einziger dieser Kolben 21a dargestellt.

Um die Hülse 11 mit Absinken des Flüssigkeits ■ druckes wieder zurückzuführen, ist eine Feder 21 mit mehreren radialen Fingern mittels einer Ringmuttei 22 derart am hinteren Ende der Hülse 11 befestigt, daß die Finger an dem Gehäuse 10 des Futters anliegen und die Feder beim Verschieben der Hülse 11 in Richtung nach vorn elastisch durchgebogen wird. Diese Feder 21 kann gleichzeitig in Erfüllung einer Nebenaufgabe zum Aufgeben eines Vordruckes auf die Hydraulik-Flüssigkeit herangezogen werden, indem sie die Hülse 11 nach dem Auffüllen der Flüssigkeitskammer nach hinten zu ziehen sucht und dadurch auf die Flüssigkeit in der Endstellung des KoI-bens 15 a in einem wählbaren Maß einen Druck ausübt.

Wie bereits oben ausgeführt worden ist, können verschiedene Mittel zum Einwärtsdrücken eines oder mehrerer Kolben angewandt werden. In Fig. 4 ist z° eine abgeänderte Ausführungsform des vorstehend beschriebenen Futters dargestellt, wobei die Verschiebung der Kolben durch eine hebelbetätigte Nockenhülse 30 bewirkt wird. Die hintere Stirnseite der Nockenhülse 30 ist an der Innenkante bei 30 a abgeschrägt, und diese Abschrägung wirkt beim Verschieben der Hülse nach hinten auf die nockenartig ausgebildeten Stirnkanten 31a sämtlicher Kolben 31 ein, so daß die Kolben einwärts bewegt werden. In der Zeichnung ist nur ein einziger Kolben 31 dargestellt.

Die Verschiebung der Hülse 31 kann durch Eingriff eines nicht gezeichneten Hebels, gelenkbetätigten Ringes od. dgl. in die Ringnut 30 b bewirkt werden. Es sind auch andere, in der Zeichnung nicht dargestellte Anordnungen möglich. Beispielsweise kann ein um die Futterachse drehbarer Nockenring verwendet werden, wobei die auf der Innenfläche des Ringes befindlichen Nocken auf die Kolben 31 auflaufen und die gewünschte Verschiebung bewirken. Zur Vermeidung der Reibung kann an dem äußeren Stirnende aller Kolben jeweils eine die Nockenkräfte aufnehmende Rolle oder unverlierbar gehaltene Kugel angebracht werden. Die nach außen gerichtete Bewegung der Kolben 31 wird durch am Futtergehäuse 10' befestigte und in jeweils eine entsprechende Ausnehmung in den Kolben eingreifende Sicherungsglieder 32 begrenzt. Bei allen Ausführungsformen kann zum Füllen der Flüssigkeitskammer eine in diese einmündende Radialbohrung vorgesehen sein, die durch eine Verschlußschraube abgeschlossen wird.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Hydraulisch betätigtes Spannfutter, bestehend aus einer im Spannfuttergehäuse geführten axial verschiebbaren Hülse, deren vorderes, innen konisch gehaltenes Endteil an der Außenseite einer konisch gehaltenen Spannzange anliegt, deren Spannbacken durch die axiale Verschiebung der Hülse in radialer Richtung verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß das hydraulische Mittel (12) von einer allseitig dichtend umschlossenen Kammer aufgenommen ist, in die ein oder mehrere Kolben (15, 31) hineinragen, durch deren Verstellung der Druck in der Kammer veränderbar und damit die Hülse (11) in axialer Richtung bewegbar ist.

2. Hydraulisch betätigtes Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (11) mit ihren beiden Enden in Bohrungen (10 b, Wd) des Spannfuttergehäuses (10, 10') geführt ist und daß die zwischen den Bohrungen (10 b, IQd) angeordnete Bohrung (10 c) einen größeren Durchmesser als die Hülse (11) an dieser Stelle aufweist.

3. Hydraulisch betätigtes Spannfutter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden der Kammer durch je eine Nutringmanschette (13, 14) abgedichtet sind.

4. Hydraulisch betätigtes Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (15) ein Innengewinde (16 a) aufweisen, in das eine im Spannfuttergehäuse (10) drehbar, aber unverschiebbar gelagerte Betätigungsschraube (16) eingreift.

5. Hydraulisch betätigtes Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (31) eine nockenartige Stirnkante (31a) aufweisen, an der eine mit einer schrägen Anlauffläche (30 a) versehene axial verschiebbare Stellhülse (30) kraftschlüssig anliegt.

6. Hydraulisch betätigtes Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (31) eine am Umfang angeordnete Ausnehmung aufweist, in die ein am Gehäuse (10') fest angeordnetes Sicherungsglied (32) eingreift.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 943 872; schweizerische Patentschrift Nr. 311 885; britische Patentschrift Nr. 683 981; USA.-Patentschriften Nr. 2553 990, 2768 830.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 209 747/109 12.