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Die
Erfindung betrifft ein Spannfutter für Werkzeugmaschinen, insbesondere
Drehmaschinen, mit einem Futterkörper,
mit mehreren in radialen Führungsnuten
des Futterkörpers
angeordneten Spannbacken und mit die Spannbacken antreibenden, im
Futterkörper
in Keilstangentaschen quer zu den Führungsnuten verschiebbaren
Keilstangen, die zur Bildung einer Schrägverzahnung mit einer Zahnreihe
in entsprechende Zahnlücken
der Spannbacken in Eingriff zu bringen sind.
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Derartige
aus der Praxis bekannte Spannfutter haben sich gut bewährt, um
Werkzeuge oder Werkstücke
unterschiedlichen Durchmessers einzuspannen. Allerdings ist es bei
Werkzeugen oder Werkstücken,
die die Grenze des maximal einspannbaren Durchmessers erreichen
oder überschreiten, möglich, dass
es nicht zu einer ausreichenden Überdeckung
der Zahnreihen der Keilstangen mit den Zahnlücken der Spannbacken kommt,
die Spannbacken also nicht tief genug in die radialen Führungsnuten
eingesetzt sind, so dass im Grenzfall die Spannbacken nur durch
einen Zahn gehalten werden, der den Belastungen beim Betrieb der
Werkzeugmaschine nicht sicher gewachsen ist und bei den hohen auftretenden
Spannkräften
abgeschert werden kann, so dass die betreffende Spannbacke abgeschleudert würde.
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DE 195 09 976 C1 offenbart
ein Spannfutter mit in radialen Führungsbahnen verschiebbaren
Backen, die mittels Keilstangen antreibbar sind. Die Keilstangen
sind über
den Arbeitsbereich so weit verschiebbar, dass deren Zahnleisten
außer
Eingriff mit der Verzahnung der zugehörigen Backe gelangen. In die
Keilstangen ist jeweils ein in die Führungsbahnen hineinragender
Bolzen eingesetzt, der eine mit der zugeordneten Backe zusammenwirkende
Schrägfläche aufweist
und der entgegen der Kraft einer Feder verschiebbar ist, wobei beim
Wechseln der Backen die Keilstangen durch den Bolzen in einer Endstellung
verriegelbar sind.
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DE 27 26 505 C3 offenbart
ein Spannfutter mit in dem Futterkörper radial beweglichen Spannbacken,
deren Grundbacken von tangential im Futterkörper angeordneten Keilstangen über einen
Treibring verstellbar sind. Eine der mit den Grundbacken in Eingriff
stehenden Keilstangen kann mittels einen durch einen entfernbaren
Spannschlüssel
betätigbaren
Gewindespindel angetrieben und über
eine Sperrvorrichtung außer
Eingriff mit der Grundbacke gebracht werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der
eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine einfache Kontrolle
möglich ist,
ob die Spannbacken ausreichend tief in die radialen Führungsnuten
eingesetzt sind.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Spannfutter der eingangs genannten Art dadurch
gelöst,
dass in jeder Keilstange ein parallel zur Futterachse verstellbar
geführter
Verriegelungsbolzen angeordnet und jeder Keilstange ein Verriegelungssschieber
zugeordnet ist, die zwischen einer den die Zahnreihe aufweisenden Verriegelungsbolzen
in Eingriff mit den Spannbacken haltenden Riegelstellung in eine
den Backenwechsel ermöglichende
Wechselstellung verstellbar sind, und dass in dem Verriegelungsbolzen ein
axial verstellbarer und unter der Kraft einer Feder in Richtung
der Spanbacke gedrückter
Rastbolzen angeordnet ist.
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Dieses
Spannfutter bietet den Vorteil, dass sowohl beim Entfernen der Spannbacken
als auch insbesondere beim Einsetzen der Rastbolzen unter der Kraft
der Feder von Zahnlücke
zu Zahnlücke
der Spannbacke springt, was hörbar
und auch taktil wahrnehmbar ist, so daß der Nutzer eine einfache Kontrollmöglichkeit
hat, ob die Spannbacken genügend
tief in die Führungsnuten
eingesetzt sind, also der Rastbolzen mehrfach eine Hubbewegung ausführen und über mehrere
Zähne in
die Zahnlücken rattern
mußte
oder nur über
den ersten Zahn geführt und
in die erste Zahnlücke
eingedrungen ist. Da der Verriegelungsbolzen die Zahnreihe aufweist
und in axialer Richtung verstellbar ist, ist es möglich, mit kurzem
axialen Hub, entsprechend der Zahnhöhe, den Eingriff zu lösen, ohne
daß die
Keilstangentasche im Futterkörper
so ausgedehnt gestaltet werden muß, daß der Verstellweg der Keilstange
in Längsrichtung
der Keilstangentasche einen Verlust des Kontaktes zwischen Zahnreihen
und Zahnlücken
ermöglicht.
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Es
hat sich als zweckmäßig erwiesen,
wenn an dem Verriegelungsbolzen eine geneigt zu dessen Verstellrichtung
verlaufende Schaltfläche
ausgebildet ist, die bei der Verstellung des Verriegelungsschiebers
aus der Riegelstellung in die Wechselstellung mit einem an dem Verriegelungsschieber
angeordneten Schaltnocken zusammenwirkt. Bei dieser Ausführungsform
wird die Verstellung des Verriegelungsschiebers dazu genutzt, simultan
den Verriegelungsbolzen axial zu verstellen und mit seiner Zahnreihe außer Eingriff
mit den Zahnlücken
der Spannbacken zu bringen, wobei wichtig zu beachten ist, daß durch die
axiale, gefederte Lagerung des Rastbolzens gegenüber dem Verriegelungsbolzen
dieser weiterhin in die Zahnlücken
der Spannbacken eingreift und als Kontrolleinrichtung zur Verfügung steht,
selbst wenn der Verriegelungsbolzen die Spannbacke schon freigegeben
hat.
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Um
bei einem Wechsel der Spannbacken ein unbeabsichtigtes Anlaufen
der Drehmaschine zu verhindern, wenn eine Spannbacke nicht ausreichend tief
in die Führungsnuten
eingesetzt und wieder verriegelt ist, weist der Verriegelungsbolzen
einen in der Wechselstellung in eine Aufnahme des Futterflanschs
eingreifenden Bolzenfuß auf.
Dieser in die Aufnahme des Futterflanschs in der Wechselstellung eingreifende
Bolzenfuß blockiert
damit den Axialhub des Futterkolbens und verhindert über einen
damit nicht freigegebenen Endschalter der Hubkontrolle des Futterkolbens
eine Drehung des Spannfutters.
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Um
ein ungewolltes Verstellen des Verriegelungsbolzens zu verhindern,
ist an dem Verriegelungsschieber eine Sperrfläche ausgebildet, die in der
Riegelstellung über
am Verriegelungsbolzen angeordnete Stützflächen diesen in der Riegelstellung in
Eingriff mit den Zahnlücken
der Spannbacken hält, wobei
benachbart zu der Sperrfläche
eine Stützflächenaufnahme
mit abgeschrägter
Wandung angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung des Verriegelungsschiebers
ist eine Axialverstellung des Verriegelungsbolzen in der Riegelstellung
verhindert, wobei bei einem Verschieben aus der Riegelstellung in die
Wechselstellung die Stützflächen an
der abgeschrägten
Wandung in die Stützflächenaufnahme gleiten,
bzw. bei einer entsprechenden Verstellung des Verriegelungsschiebers über diese
abgeschrägte
Wandung auf die Sperrfläche
verschoben werden können.
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Damit
der Nutzer in einfacher Weise den Verriegelungsschieber von außen betätigen kann,
ist zur Verstellung des Verriegelungsschiebers ein am Futterflansch
angeordneter Drehbolzen vorgesehen, der mit einem Bolzenstift in
eine Stiftaufnahme des Verriegelungsschiebers verstellbar ist. Durch
Drehung des Drehbolzen mit dem in die Stiftaufnahme ragenden Bolzenstift
ist der Verriegelungsschieber gegenüber der Keilstange und damit
gegenüber
dem in der Keilstange eingesetzten Verriegelunsbolzen verschiebar,
wobei bei aus der Stiftaufnahme entferntem Bolzenstift die Verstellung
der Keilstange ungestört ausgeführt werden
kann.
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Die
Verstellung der Keilstangen selber wird dadurch bewirkt, daß an dem
Futterkolben der Werkzeugmaschine eine Treibhülse angeordnet ist, die mit an
der Treibhülse
angeordneten Treibzähnen
zur Bildung eines Keilgetriebes in Schrägnuten der Keilstangen eingreift,
so daß dadurch
ein kraftbetätigtes Spannfutter
realisiert ist.
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Eine
hinsichtlich ihrer kompakten Bauweise bevorzugte Ausführungsform
ist dadurch gekennzeichnet, daß der
Verriegelungsschieber in einer in der Keilstange ausgebildeten Schiebertasche
angeordnet ist, was sich vorteilhaft auf die axiale Baulänge des
Spannfutters auswirkt.
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Um
bei einer Verstellung der Keilstange ein sicheres Verharren des
Verriegelungsschiebers in der Riegelstellung zu gewährleisten,
ist in der Schiebertasche eine den Verriegelungsschieber in Richtung
Riegelstellung beaufschlagende Feder angeordnet.
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Eine
weitere bevorzugte alternative Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß die
Verriegelungsschieber miteinander zur Bildung eines Verriegelungsringes
verbunden sind. Diese Ausführungsform
bietet den Vorteil, daß simultan
die Verriegelung sämtlicher
Spannbacken bewirkt bzw. aufgehoben werden kann, also nicht für den Wechsel
der Spannbacken zeitaufwendig jede einzelne entriegelt werden muß. Zweckmäßigerweise
ist dabei der Verriegelungsring in einer Ringnut des Futterflanschs gelagert.
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Eine
Ausführungsform
der Erfindung, die neben der Kontrollfunktion, ob die Spannbacken
ausreichend tief in die Führungsnuten
eingesetzt ist, zugleich eine Sicherheitseinrichtung bietet, bei
der bei unzureichend tiefem Einsetzen der Spannbacken in die Führungsnuten
ein Betrieb des Spannfutters blockiert ist, ist dadurch gekennzeichnet,
daß ein
in dem Verriegelungsbolzen axial verstellbarer, durch eine Feder
belasteter Sicherungsbolzen bei aus der Führungsnut entnommener Spannbacke
aufgrund seiner durch die Feder bewirkten axialen Lage die Verstellung
des Verriegelungsschiebers aus der Wechselstellung in die Riegelstellung
blockiert.
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Dies
wird bei einer hinsichtlich der Einfachheit ihres Aufbaus bevorzugten
Ausführungsform
dadurch erreicht, daß der
Sicherungsbolzen bei nicht ausreichend tief in der Führungsnut
eingesetzter Spannbacke mit einem Bolzenkopf in eine Längsnut des
Verriegelungsschiebers eingreift und der Bolzenkopf bei entnommener
Spannbacke an einem Schieberanschlag anliegt.
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Günstig ist
dabei, wenn der Rastbolzen und der Sicherungsbolzen gemeinsam durch
einen Bolzen realisiert sind.
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Im
folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert; es
zeigen:
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1 eine
Stirnansicht des Spannfutters nach der Erfindung,
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2 einen
Axialschnitt durch das Spannfutter nach 1,
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3 den
Schnitt III-III aus 1,
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4 den
Schnitt IV-IV aus 1,
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5 den
Schnitt V-V aus 4,
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6 den
Schnitt VI-VI aus 4,
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7 eine
der 4 entsprechende Darstellung mit dem Spannfutter
in der hinteren Endstellung des Futterkolbens und in der Riegelstellung
von dem Verriegelungsschieber und dem Verriegelungsbolzen,
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8 eine
der 4 entsprechende Darstellung mit dem Verriegelungsschieber
und dem Verriegelungsbolzen in der Wechselstellung, in der vorderen
Endstellung des Futterkolbens,
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9 den
Schnitt IX-IX aus 4,
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10 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform
mit zu einem Verriegelungsring verbundenen Verriegelungsschiebern,
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11 eine
der 2 entsprechenden Darstellung des Spannfutters
aus 10,
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12 einen
weiteren, parallel versetzten Axialschnitt durch das Spannfutter
gemäß 10,
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13 eine
der 8 entsprechende Darstellung des alternativen Spannfutters,
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14 eine
der 13 entsprechende Darstellung mit dem Spannfutter
in der Riegelstellung, und
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15 den
Schnitt XV-XV aus 12.
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Das
in der Zeichnung dargestellte Spannfutter 1 ist zum Betrieb
an einer selber nicht dargestellten Werkzeugmaschine, insbesondere
einer Drehmaschine vorgesehen, und dient zum Spannen von Werkstücken oder
Werkzeugen, wozu das Spannfutter 1 mehrere, in der in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsform
drei, Spannbacken aufweist, die in gleichmäßig über den Umfang des Futterkörpers 2 verteilt
angeordneten radialen Führungsnuten 3 angeordnet
sind. In dem Futterkörper 2 sind
weiterhin quer zu den Führungsnuten 3 verlaufende
Keilstangentaschen 4 ausgebildet, in denen Keilstangen 5 angeordnet
sind, die schräg
verlaufende Zahnreihen 6 aufweisen, die mit gleichfalls
schräg
verlaufenden, an den Spannbacken 7 ausgebildeten Zahnlücken 8 zusammenwirken,
so daß bei
einer Verschiebung der Keilstange 5 in Längsrichung
der Keilstangentasche 4 aufgrund der Schrägverzahnung
die Spannbacken 7 radial einwärts bzw. auswärts verstellt
werden.
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Prinzipiell
können
die Keilstangen 5 durch einen an das Spannfutter 1 anzusetzenden
Schlüssel manuell
verstellt werden; bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
erfolgt die Verstellung jedoch kraftbetätigt, wozu an dem Futterkolben 9 der
Werkzeugmaschine eine Treibhülse 10 angeordnet
ist, die mit an der Treibhülse 10 angeordneten Treibzähne 11 zur
Bildung eines Keilgetriebes in Schrägnuten 12 der Keilstangen 5 eingreift,
so daß bei
einer Axialverstellung der Futterkolben 9 eine Verstellung
der Keilstangen 5 in Richtung einer Sehne des kreisrunden
Futterkörpers 2 erfolgt
(2, 3), nämlich in Längsrichtung der Keilstangentaschen 4.
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Wie
insbesondere aus 4 zu ersehen ist, ist in jeder
Keilstange 5 ein parallel zur Futterachse 13 verstellbar
geführter
Verriegelungsbolzen 14 angeordnet. Weiterhin ist jeder
Keilstange 5 ein Verriegelungsschieber 15 zugeordnet.
An den Verriegelungsbolzen 14 sind die in Eingriff mit
den Zahnlücken 8 der
Spannbacken 7 kommenden Zahnreihen 6 ausgebildet.
Die Verriegelungsschieber 15 und die Verriegelungsbolzen 14 sind
zwischen einer Riegelstellung, in der die Zahnreihen 6 in
Eingriff mit den Zahnlücken 8 gehalten
werden, in eine den Wechsel der Spannbacken 7 ermöglichende
Wechselstellung verstellbar, die aus den 8 und 13 ersichtlich ist.
An dem Verriegelungsbolzen 14 ist eine geneigt zu dessen
Verstellrichtung verlaufende Schaltfläche 16 ausgebildet,
die bei der Verstellung des Verriegelungsschiebers 15 aus
der Riegelstellung in die Wechselstellung mit einem an dem Verriegelungsschieber 15 angeordneten
Schaltnocken 17 zusammenwirkt. An dem Verriegelungsschieber 15 ist
weiterhin eine Sperrfläche 18 ausgebildet,
die in der Riegelstellung über
am Verriegelungsbolzen 14 angeordnete Stützflächen 19 diesen
in der Riegelstellung in Eingriff mit den Zahnlücken 8 der Spannbacke 7 hält, wobei
benachbart zu der Sperrfläche 18 eine Stützflächenaufnahme 20 mit
abgeschrägter
Wandung 35 angeordnet ist, so daß bei einer Verstellung des
Verriegelungsschiebers 15 aus der Riegelstellung in die
Wechselstellung der Verriegelungsbolzen 14 seine Abstützung über die
Sperrfläche 18 verliert und über die
Schaltfläche 16 axial
nach rückwärts gezogen
wird, so daß die
Stützflächen 19 in
die Stützflächenaufnahme 20 eintreten
und die Zahnreihen 6 außer Eingriff mit den Zahnlücken der
Spannbacken 7 kommen. In dieser Stellung greift der Verriegelungsbolzen 14 mit
einem Bolzenfuß 21 in
eine Aufnahme 22 des Futterflanschs 23 ein, so
daß eine
ungewollte Verdrehung des Spannfutters 1 blockiert ist (8),
da die Treibhülse
keinen Axialhub machen kann.
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Die
Verstellung des Verriegelungsschiebers 15 erfolgt über einen
am Futterflansch 23 angeordneten Drehbolzen 24,
der mit einem Bolzenstift 25 in eine Stiftaufnahme 26 des
Verriegelungsschiebers 15 verstellbar ist. Am Drehbolzen 24 ist
ein Innensechskant 27 ausgebildet zum Einsetzen eines Drehwerkzeugs.
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Als
Kontrolleinrichtung zur Überwachung
eines genügend
tiefen Einsetzens der Spannbacken 7 in die radialen Führungsnuten 3 des
Futterkörpers 2 nach
einem Spannbackenwechsel ist in dem Verriegelungsbolzen 14 ein
axial verstellbarer und unter der Kraft einer Feder 28 in
Richtung der Spannbacke 7 gedrückter Rastbolzen 29 angeordnet,
der bei in der Wechselstellung befindlichem Verriegelungsbolzen 14 weiterhin
in die Zahnlücken 8 der betreffenden
Spannbacke 7 vorsteht, so daß der Rastbolzen 29 von
Zahnlücke 8 zu
Zahnlücke 8 rattert,
wenn die Spannbacke 7 aus der Führungsnut 3 entfernt
wird bzw. wieder in diese eingeschoben wird, so daß die sowohl
fühl- als auch hörbare Bewegung
des Rastbolzens 29 dem Nutzer des Spannfutters 1 ein
ausreichend tiefes Einsetzen in die Führungsnut 3 signalisiert.
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In
den 1 bis 9 ist ein Spannfutter 1 gezeigt,
bei dem die Verriegelungsschieber 15 in einer in der Keilstange 5 ausgebildeten
Schiebertasche 30 angeordnet sind und unter der Wirkung
einer Feder 31 stehen, die die Verriegelungsschieber 15 in Richtung
der Riegelstellung beaufschlagt.
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In
den 10 bis 14 ist
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Spannfutters 1 gezeigt,
bei der die Verriegelungsschieber 15 miteinander zur Bildung
eines Verriegelungsringes 31 verbunden sind, der in einer
Ringnut 36 des Futterflanschs 23 gelagert ist.
Bei dieser Ausführungform ist
auch ein in dem Verriegelungsbolzen 14 axial verstellbarer,
durch eine Feder 33 belasteter Sicherungsbolzen 32 gezeigt,
der bei aus der Führungsnut 3 entnommener
Spannbacke 7 aufgrund seiner durch die Feder 33 bewirkten
axialen Lage die Verstellung des Verriegelungsschiebers 15 aus
der Wechselstellung in die Riegelstellung blockiert, indem der Sicherungsbolzen 32 mit
einem Bolzenkopf 34, der bei in der Führungsnut 3 eingesetzter
Spannbacke 7 in eine Längsnut
des Verriegelungsringes 31 hineinragt, bei entnommener
Spannbacke 7 jedoch an einem Schieberanschlag anliegt und
so eine Verstellung des Verriegelungsringes 31 unterbindet,
was weiterhin bedeutet, daß auch
die Futterkolben 9 in ihrer axialen Lage festgelegt ist,
die durch einen Endschalter des zugeordneten Spannzylinders überwacht
wird, also auch durch diese Sicherung ein Anlaufen des Spannfutters 1 unterbunden
ist.