DE2632938C3 - Kraftbetätigtes Spannfutter für Senkrechtdrehmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Spannfutter für Senkrechtdrehmaschinen und dergleichen mit zwei von einem Doppelkolbenzylinder über ein Verschiebe- ' teil betätigbaren Spannbackensätzen, deren aus Grund- und Aufsatzbacken bestehende Spannbacken jeweils in einem Winkelabstand von 120° und die Spannbacken des zweiten Spannbackensatzes jeweils mittig zwischen den Spannbacken des anderen Spannbacken satzes engeordnet sind.

Kraftbetätigte Spannfutter der o. g. Art sind ζ. Β veröffentlicht in der Zeitschrift »TZ für praktische ^w Metallbearbeitung, 68. Jahrgang 1974, Heft 9, Seite 317, rechte Spalte. Bild 11«. Es handelt sich hierbei um ein Spannfutter mit zwei mal drei Spann· bzw. Zentrii:rbakken, die jeweils vollkommen unat hängig voneinander betätigbar sind. Es ist dies jedoch ein Spannfutter für " eine ganz spezielle Aufgabe. Während die erster drei Backen als selbstzentrierende Backen ausgebildet sind und daher beim Spannvorgang des Werkstückes die Aufgabe »Zentrieren« übernehmen, hat die unabhängig davon bewegbare zweite Dreiergruppe der Backen die ⁶ⁿ Aufgabe, das Werkstück axial zu spannen. Hierzu muß diese zweite Dreiergrüppe aber radial schwimmend ausgebildet sein, da sonst hiervon auch unerwünschterweise Zentrierkräfte ausgeübt werden, die bei unkontrollierter Größe das Werkstück radial verformen würden, Betätigt werden die beiden unabhängigen Spännbackensätze von einem Doppelkolbenzylinder, in welchem die beiden Kolben unabhängig voneinander gesteuert sind. Dieses kraftbetätigte Spannfutter ist nur für den in der genannten Literaturstelle erläuterten Einsatzfall verwendbar.

Es liegt in der Technik jedoch häufig das Problem vor, ein Werkstück zur Durchführung der notwendigen Bearbeitung in zwei aufeinanderfolgenden Einspannungen radial zu zentrieren und einzuspannen. Dieses Problem kann mit den kraftbetätigten Spannfuttern des Standes der Technik nicht gelöst werden. Bisher behilft man sich daher damit (Seite 315, Bild 2 und 3 der bereits genannten Literaturstelle), daß man bei Kraftspannfuttern mit 6 gleichsinnig bewegbaren Spannbacken nur jeweils drei Grundbacken mit Aufsatzbacken ausrüstet zur Durchführung einer ersten Spannoperation und nach Bearbeitung einer vorgegebenen Losgröße von Werkstücken das Futter umrüstet zur Durchführung der zweiten Spannoperation.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes selbstzentrierendes Kraftspannfutter so auszubilden, daß er in der Lage ist, mehrere aufeinanderfolgende Spannaufgaben zu lösen, ohne daß hierfür ein Umrüsten des Futters erforderlich wird.

Diese Aufgabe wird bei einem kraftbetätigten Spannfutter der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst daß das Verschiebeteil mit aller. Grundbacken in Wirkverbindung sieht und jeweils auf dem gleichen Durchmesser liegende Grundbacken in entgegengesetzter Richtung verschiebbar sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine als Kraftspannfutter ausgebildete Planscheibe einer Senkrechtdrehmaschine in Ausgangsstellung;

Fig.2 ein Kraftspannfutter gemäß Fig. 1 in erster Spannstellung;

Fig. 3 ein Kraftspannfutter gemäß Fig. 1 in zweiter Spannstellung;

F i g. 4 eine Draufsicht auf eine als Kraftspannfutter ausgebildete Planscheibe gemäß Fig. 1;

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine als Kraftspannfutter ausgebildete Planscheibe in erster Spannstellung gemäß Fig.2;

F i g. 6 einen Schnitt durch eine Aufsatzbacke; F i g. 7 eine Aufsatzbacke gemäß F i g. 6 in Draufsicht;

F ι g. 8 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Aufsatzbacke;

F ι g. 9 eine Aufsatzbacke gemäß F i g. 8 in Draufsicht;

Fig. 10 ein Kraftspannfutter wie Fig. 1, jedoch mit normalem Betätigungszylinder und überfahrbaren Arretiermitteln zwischen Futtergrundkörper und Grün J-backen in Grundstellung;

Fig- It ein Kraftspannfutter nach Fig. 10, jedoch in Spannstellung;

Fig. 12 ein Kraftspannfutter nach Fig. 10, jedoch mit auf die Zugstange einwirkenden Arretiermitteln.

Für die Frläuterung der Erfindung sei angenommen, daß ein Werkstück 12 auf einer Senkrechtdrehmaschine in zwei Aufspannungen bearbeitet werden soll. Hierzu wird das Werkstück 12 zunächst auf an der Planscheibe 1 befestigte AuflagestUcke 24 abgelegt Das Werkstück liegt in dieser Lage jedoch nicht genau konzentrisch zur Maschinenachse. Um zu vermeiden, daß nur zwei von drei Aufsatzbacken 6, welche mit scharfen Mitnehmerzähnen 26 ausgerüstet sind, greifen und so daß

Werkstück ^ur ungenügend und nicht konzentrisch gespannt wäre, wird zunächst eine durch die Erfindung ermöglichte Zentrierung des Werkstückes durchgeführt

Dies geschieht wie folgt:

An der Planscheibe 1, weiche mittels eines Planscheibenhauptlagers 3 auf einem Maschinenständer 2 gelagert ist und von einem Antriebsritzel 4 angetrieben wird, befinde: sich auf der Unterseite ein Aufnahmestück 15, welches über eine Zwischenplatte 17 einen Zylinder 18 trägt Dieser Zylinder 18 wird über eine drehbare Druckmittehaiführung 22 mit dem notwendigen Druckmittel versorgt Dieser Zylinder 18 setzt sich zusammen aus einer größeren Zylinderkammer 29 und einer kleineren Zylinderkammer 30. In der größeren Zylinderkammer 29 befindet sich ein Kolben 21, der ohne Kolbenstange ist, also freifiiegend angeordnet ist In der kleineren Zylinderkammer 30 befindet sich ein Kolben 19, welcher über eine Zugstange 16 mit einem Verschiebeteil 14 verbunden ist, welches in einer Ausnehmung 13 der Planscheibe 1 geführt und vertikal bewegbar ist Dieses Verschiebeteil 14 ist h< bekannter Weise mit in der Planscheibe 1 radial verschiebbaren Grundbacken 5 verbunden. Das Verschiebeteil 14 ist wie in der Technik allgemein bekannt, mit Schrägschlitzen ausgerüstet in weiche die Grundbacken 5 eingreifen. Die Schrägschlitze haben dabei, wie ebenfalls allgemein bekannt, einen derartigen Verlauf, daß bei einer Vertikalbewegung des Verschiebeteils 14 sich die Grundbacken 5 radial bewegen, und zwar derart, daß jeweils auf dem gleichen Durchmesser liegende Grundbacken sich radial entgegengesetzt bewegen. Die Grundbacken 5 sind in der hier beispielsweise gezeigten Anordnung mit T-Nuten 3 ausgerüstet und weisen an ihrer Oberfläche eine Verzahnung 8 auf.

In dieser Verzahnung 8 greift die entsprechende Gegenverzahnung der Aufsatzbacken 6 bzw. 7 ein, welche über Schrauben 11 und T-Nutensteine 10 in der Verzahnung festgehalten werden. Durch Lösen der Schrauben 11 können die Aufsatzbacken 6 bzw. 7 auf der Verzahnung 8 radial versetzt und dadu'ch auf neue Werkstückabmessungen eingestellt werden. Die Aufsatzbacken 6 bzw. 7 werden immer so eingerichtet, daß ein Anlageteil 25 bzw. der Mitnehmerzahn 26 jeder Aufsatzbücke 6 bzw. 7 wenigstens angenähert auf dem gleichen konzentrischen Kreis liegt, wenn die Grundbacken 5 sich in Mittelstellung befinden. Diese Situation ist dargestellt in F i g. 4.

Zur Durchführung ties Zentriervorganges werden nun über Druckmittelleitungen 27 und 23 die Zylinderkammern 29 und 30 mit Druckmittel beaufschlagt, während eine Druckmittelleitung 28 zum Tank hin geöffnet wird. Das über die Druckmittelleitung 27 zugeführte Druckmittel hält den Kolben 21 in der in Fig. 1 dargestellten Anschlagstellung. Das über die Druckmittelleitung 23 zugeführte Druckmittel hingegen bewirkt, daß sich der Kolben 19, welcher sich in der in F i g. 1 dargestellten Ausgangsstellung über ein Distanzstück 20 auf dem Kolben 21 abstützt, aufwärts bewegt t-o Hierdurch werden die die Aufsatzbacken 7 tragenden Grundbacken 5 radial nach außen bewegt, während die die Aufsatzbacken 6 tragenden Gfundbacken 5 radial einwärts bewegt werden. Durch diese Bewegung entfernen sich die Mitnehmerzähne 26 vom Werkstück ω 12, während die Anlageteile 25, welche auf ihrer Berührungsfläche glait sind und keinerlei Kanten aufweisen, die sich in das Werkstück eingraben könnten, alle nacheinander mit dem Werkstück in Berührung kommen, das Werkstück hierbei verschieben und konzentrisch spannen. Die beschriebene Oberflächengestaltung der Anlageteile 25 hat hierbei verhindert, daß sich diese Anlageteile während des Verschiebe- und Spannvorganges in der Werkstückoberfläche verhaken.

Wird den Aufsatzbacken 7 ausschließlich eine Zentrierfunktion und nicht eine Mitnahmefunktion zugedacht, daß heißt, sollen die Aufsatzbacken 7 Umfangskräfte auf das Werkstück nicht übertragen, kann es durchaus zweckmäßig sein, die Anlageteile der Aufsatzbacken z. B. als Kugel — wie in F i g. 6 und 7 dargestellt — oder als einfaches Wälzlager — wie in F i g. 8 dargestellt — auszubilden.

Natürlich sind hier noch weitere Variationen ähnlicher oder gleicher Funktionsmerkmale denkbar.

Nachdem die Zentrierung des Werkstückes in der beschriebenen Weise durchgeführt ist, werden die Druckmiuelleitungen umgeschaltet und nunmehr die Leitungen 23 und 27 mit dem Tank . erbunden, und die Druckmittelleitung 28 mit Druck bsa-jfschlagt Hierdurch bewegt sich der Kolben 21 bis in seine untere Endlage und auch der Kolben 19 bewegt sich abwärts. Hierdurch werden, während das Werkstück in seiner Zentrhrlage verbleibt, die Aufsatzbacken 7 vom Werkstück zurückgezogen und die Aufsatzbacken 6 mit den scharfen Mitnehmerzähnen 26 am Werkstück zur Anlage gebracht

Es ist eine Spann- und Mitnahmeste'lung erreicht wie in F i g. 2 dargestellt Hier wird auch deutlich, daß dann, wenn sich ein Werkstück auf der Planscheibe befindet und die Aufsatzbacke 6 und 7 auf den Grundbacken 5 richtig eingestellt sind, das Distanzstück 20 am Kolben 21 in Spannsituation nicht zur Anlage kommen darf. Es muß ein Spalt 31 verbleiben, damit die ordnungsgemäße Spannung des Werkstückes gewährleistet ist Die Grenzlage des Kolbens 19 kann durch geeignete, in der Technik bekannte Mittel überwacht werden.

1st das Werkstück, wie in F i g. 2 dargestellt gespannt so wird beispielsweise eine Zentrierung 32 angedreht N ii:hfolgend soll nun das Werkstück gewendet und für die Weiterbearbeitung über diese Zentrierung 32 zentrisch gespannt werden. Es muß also zunächst das Werkstück aus der bisherigen Aufspannung gelöst werden. Dies geschieht dadurch, daß die Druckinittelleitungren 23 und 28 mit dem Tank verbunden werden und die Druckmittelleitung 27 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Hierdurch drückt der Kolben 21 über das Distanzstück 20 den Kolben 19 und die entsprechenden, mit ihm verbundenen Bauteile aufwärts bis in die in F i g. 1 dargestellte Grundstellung. Nun kann das Werkstück abgenommen und gewendet und neuerlich auf (iie Auflagestücke 24 aufgelegt werden. In dieser gewendeten Lage nun soil das Werkstück für die Weiterbearbeiturg über die Aufsatzbac.'ien 7, welche mit den bereits beschriebenen glatten Anlageteilen ?5 ausgerüstet sind, gespannt werden.

Durch die glatten Anlageteile 25 wird gewährleistet, daß während de. neuerlichen Zentrier- und Spannvorganges das Werkstück an der bereits bearbeiteten Oberfläche nicht verletzt wird.

Darüber hinaus kann aber über Reibschluß die für die Weitere Bearbeitung erforderliche Umfangskraft aufgebracht werden. Um den Zentrier- Und Spannvorgang mittels der Aufsaizbacken 7 durchzuführen, wird nunmehr die Druekmittelleitung 28 mit dem Tank verbunden Und die Druekmittelleitung 23 wird mit Druckmittel beaufschlagt. Hierdurch bewegt sich der

Kolben 19 und die entsprechenden mit ihm verbundenen Bauelemente weiter aufwärts, wodurch sich die Aufsatzbacken 7 radial auswärts und die Aufsatzbacken 6 radial einwärts bewegen. Hierdurch wird das Werkstück 12 von den Aufsatzbacken 7 über die Anlageteile 25 in Zentrierlage gezogen und gespannt. Die Werkstückbearbeitung kann fortgesetzt werden. Auch hier ist selbstverständlich darauf zu achten, daß der Kolben 19 in Spannstellung seine Endlage nicht erreicht hat, weil sonst auch hier die ordnungsgemäße Einspannüng des Werkstückes nicht gewährleistet ist. Auch hier kann die Endlage des Kolbens 19 mit in der Technik bekannten Mitteln überwacht werden. Dargestellt ist die Aufnahme und Spannung an der Zentrierung .32 in Fig.3. Natürlich kann die bisher erläuterte Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch durch konstruktive Varianten erreicht werden.

Alle Konstruktionsvarianten des Spannfutters, des Betätigungszylinders oder der Kombination beider Teile, durch welche es möglich wird, die Grundbacken 5 des Spannfutters zuverlässig in eine Mittelstellung zu fahren, sind unter Beachtung der richtigen Stellung der Aufsatzbacken 6, 7 geeignet, die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen. Hierzu zählen insbesondere solche Einrichtungen wie in Fig. 10, 11 und 12 dargestellt Die Kraftspannfutter der F i g. 10,11 und 12 werden von normalen Betätigungszylindern 33 betätigt Das Einfahren der Mittelstellung der Grundbacken 5 wird durch Arretiereinrichtungen 34 ermöglicht, wobei im dargestellten Beispiel in der gewünschten Mittelstellung eine über Fedefspannung sich gegen den Futtergrundkörper 1 abstützende Kugel in eine entsprechende Ausnehmung der Grundbacken 5 einrastet

Eine solche Arretierung kann für eine, verschiedene oder alle Grundbacken vorgesehen sein.

Es ist erforderlich, daß bei dieser Variante der Betätigungszylinder 33 bei dem Steuerkommando »Mittelstellung einfahren« mit vermindertem Druck arbeitet, damit die Kraft der Rasterung ausreicht, um den Kolben des BetätigungszyÜnders 33 in Mittelstellung zu halten. Mit Spanndruck wird die Arretierung einfach überfahren. Eine solche Situation zeigt Fi g. 11. Eine weitere Variationsmöglichkeit der Kugelrasterung zeigt Fig. 12. Hier wird die Arretierung an der Zugstange mittels der Arretiereinrinhtung 35 vorgenommen.

Natürlich können anstelle der federbelasteten Kugeln auch Indexierbolzen verwendet Werden. Diese müssen dann jedoch mit Rückzugseinrichtungen ausgerüstet werden, damit die Mittelstellung auch wieder verlassen werden kann.

Es ist auch denkbar, die Grundbacken 5 oder die Zügstange 16 mit elektronischen Weggebern oder mit Endschaltern zur Kontrolle der Mittelstellung anzuwenden. Nach Einfahren der Mittelstellung wird der Kolben des Betätigungszylinders 33 von den ihn steuernden Schaltelementen dann in einem Schwebezustand gehalten.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   26

   O <"» non

   1 Kraftbetätigtes Spannfutter für Senkrechtdrehmaschinen und dergleichen mit zwei von einem Doppelkolbenzylinder über ein Verschiebeteil betätigbaren Spannbackensätzen, deren aus Grund- und Aufsatzbacken bestehende Spannbacken jeweils in einem Winkelabstand von 120°, und die Spannbakken des zweiten Spannbackensatzes jeweils mittig zwischen den Spannbacken des anderen Spannbakkensatzes angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschiebeteil (14) mit allen Grundbacken (5) in Wirkverbindung steht und jeweils auf dem gleichen Durchmesser liegende Grundbacken in entgegengesetzter Richtung ver- ■'· schiebbar sind.

   Z Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundbacken (5) um die Mitte ihres Radialhubes durch Arretiermittel (34; 35) positionierbar lind und der Doppelkolbenzylinder (18) als Mehrsteüungszyiinder zum Einfahren in die Mittelstellung ausgebildet ist

   3. Spannfutter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil der Aufsatzbacken (6, 7) mit glatten Anlageteilen (25) versehen ist, während die sich entgegengesetzt bewegenden Aufsatzbacken mit profilierten Werkstückanlageflächen oder Mitnehmerzähnen (26) versehen sind.

   4. Spannfutter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückanlageflächen des einen Teils der Aufsatzbacken als an der Werkstückoberfläche abw^Klzfähige Bauelemente ausgebildet sind und die Werkstückanlagefilächen der sich entgegengesetz; bergenden Ansatzbakken glatt oder profiliert sind. ^)%