DE2726505C3 - Spannfutter für Drehmaschinen u.dgl. Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für Drehmaschinen u. dgl. Werkzeugmaschinen mit in einem Futterkörper radial beweglichen Spannbacken, deren Grundbacken von tangential im Futterkörper angeordneten Keilstangen über einen Treibring verstellbar sind, wobei eine der mit den Grundbacken in Eingriff stehenden Keilstangen mittels einer durch einen entfernbaren Spannschlüssel betätigbaren Gewindespindel antreibbar und über eine Sperreinrichtung außer Eingriff mit der Grundbacke bringbar ist.

Bei diesem, aus der DE-AS 18 08 465 bekannten Spannfutter ist die Spannbackensperreinrichtung derart ausgebildet, daß ein radiales Verschieben, Herausziehen oder Einschieben der Spannbacken nur möglich ist, so lange eine Entriegelungseinrichtung von Hand betätigt wird. Zum Entriegeln der Spannbacken maß die Gewindespindel bzw. müssen die mit ihr in Wirkverbindung stehenden Keilstangen axial so weit verschoben werden, bis die letzteren die Spannbacken freigeben. Die axiale Verschiebung der Gewindespindel bzw. der Keilstangen erfolgt mit Hilfe des Spannschlüssels, welcher von Hand gegen die Gewindespindel gedrückt wird, wobei eine axial auf die Gewindespindel abgestützte Druckfeder zusammengedrückt werden muß. Da die Wirkrichtung dieser von Hand aufzubringenden Druckkraft tangential zum Spannfutlei körper

verläuft, entsteht ein Drehmoment, welches das Spannfutter bzw. die Arbeitsspindel der betreffenden Maschine in Drehung versetzen will. Eine zufriedenstellende Handhabung der Entriegelungseinrichtung ist nur möglich, wenn die Arbeitsspindel im Stillstand gegen Verdrehung gesichert werden kann, was nicht bei allen Drehmaschinen möglich ist.

Die Druckfeder der Spannbacken-Sperreinrichtung muß so stark bemessen sein, daß sie im Stande ist, die Antriebsspindel mit den in Wirkverbindung stehenden Keilstangen absolut zuverlässig so zu versch'eben, daß der für die Sicherheit gegen das Herausschleudern der Spannbacken notwendige Zahneingriff zwischen den Keilstangen und den Spannbacken erzielt wird. Bei Verschmutzungen kann es vorkommen, daß die Druckfeder ihre Aufgabe nicht zuverlässig erfüllt, so daß die Sicherheit gegen das Herausschleudern der Spannbacken nicht gewährleistet ist.

Aus der DE-AS 10 77 029 ist ein Spannfutter bekannt mit einer Haltevorrichtung zu.· Sicherung der Spannbacken gegen Herausschleudern. Jede Spannbacke ist durch einen eigenen Haltestift gesichert, der durch Einschieben eines besonderen Werkzeuges in das Backenfutter in eine Lage verschiebbar ist, in der die betretfende Spannbacke herausnehmbar ist. Um die drei Spannbacken auszuwechseln, muß das Werkzeug für jede Spannbacke eingesteckt werden, so daß die Gefahr groß ist, daß ein eingestecktes Werkzeug bei Inbetriebsetzen der Maschine übersehen und dann herausgeschleudert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Spannfutter so auszubilden, daß neben der Sicherung der Spannbacken vor dem Herausschleudern auch der Spannschlüssel vor dem Herausschleudern geschützt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sperreinrichtung aus einem im Futterkörper verschiebbar gelagerten, in eine Keilstangennut hineinragenden Bolzen besteht, dessen Kopfende in der die Spannbacken freigegebenen Lage von der in der Keilstangennut verschiebbaren Keilstange beaufschlagt ist und entgegen der Kraft einer Feder in eine, in eine Ringnut des Spannschiüssels eingreifende Stellung bewegbar ist.

Der konstruktive Aufbau des Spannfutters ist sehr einfach. Für die Sicherung des Spannschlüssels, der in der gesicherten Stellung frei drehbar ist, werden nur ein Bolzen und eine Druckfeder benötigt. Wenn die Spannbacken von den Keilstangen freigegeben sind oder nicht mehr genügend gehalten sind, ist der Spannschlüssel im Futter arretiert, so daß er auch als optische Anzeige wirkt, die vom Maschinenbediener besser beachtet wird, als übliche kleine Anzeigebolzen.

Weitere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Spannfutters ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine stirnseitige Ansicht eines Keilstangen-Handspannfutters,

Fig. 2 den hinteren Teil des zweiteiligen Futterkörpers gemäß einem Schnitt nach der Linie 11-11 aus der F i g. 3,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 111-111 gemäß I'ig· 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Keilstangcn-Handspannfutter, senkrecht zu seiner Achse, wobei sich die

Keilstangen bzw. die mit den Keilstangen mitlaufenden Auswuchtgewichte am Ende ihres Verschiebebereiches befinden, d. h. in jener Stellung, in welcher die Spannbacken versetzt oder ausgewechselt werden können und der Spannschlüssel, ohne Beeinträchtigung seiner Drehbarkeit, axial festgehalten wird,

F i g. 5 einen Schnitt V-V gemäß F i g. 4 durch die Lagerung des als Sperrglied wirkenden Bolzens und

F i g. 6 einen Teilschnitt durch das Keilstangen-Handspannfutter, wobei der Anzeigebolzen in seiner Stellung »nicht in Betrieb setzen« gezeigt ist.

Das in den Zeichnungen dargestellte Dreibacken-Keilstangen-Handspannfutter wird nur so weit in die Beschreibung miteinbezogen, als es zum Verständnis der Sicherheitseinrichtung notwendig ist

Die Verschiebebewegung der Spannbacken wird, wie bei Keilstangen-Handspannfuttern üblich, mit Hilfe einer Gewindespindel 1, welche von Hand mit einem Spannschlüssel 18 gedreht wird, bewirkt.

Wie aus Fig.2 und 3 ersichtlich ist, wird die Drehbewegung der Gewindespindel 1 in eine Längsverschiebung einer Spindelmutier 2 umgewandelt, die über einen Gleitstein 3 einen Treibring 4, weicher in einem Futterkörper 5 zentrisch und drehbar gelagert ist, antreibt bzw. ihm eine Drehbewegung mitteilt. Der Treibring 4 treibt seinerseits über Gleitsteine 6 Keilstangen 7, 8, 9 an, welche in tangential im Futterkörper 5 eingearbeiteten Nuten 10, 11, 12 längsverschiebbar sind. Die Keilslangen 7, 8, 9 weisen eine Zahnstangenverzahnung 14 auf, welche mit einer entsprechenden Verzahnung 15 an Spannbacken 56 in Eingriff stehen. Infolge der Schrägverzahnung an mindestens einem der beiden verzahnten Elemente — Spannbacke oder Keilstange — werden bei einer Längsverschiebung der Keilstangen die Spannbacken 16 in bekannter Art und Weise radial verschoben.

Der Verschiebeweg der Kcilstangen 7, 8, 9 unterteilt sich, ebenfalls in bekannter Art und Weise, in einen Arbeitsbereich A und in einen Zwischenbereich B mit ungenügender Eingriffsbreite der beiden einander zugeordneten Verzahnungen 14, 15 von Keilstange und Spannbacke (F i g. 4). Der Zwischenbereich B wird durch eine an vielen bekannten Keilstangen-Handspannfuttern vorhandene Anzeigeeinrichtung, auf welche später noch einmal Bezug genommen wird, optisch angezeigt.

Im Zwischenbereich ßder Keilstangen 7,8,9 darf das Spannfutter nicht in Betrieb genommen werden, da die Eingriffsbreite der Verzahnungen 14, 15, über welche die Einspannkraft, die Bearbeitungskraft und die Fliehkräfte von Spannbacken und Werkstück aufgenommen werden muß, festigkeitsmäßig nicht mit der erforderlichen Sicherheit gewährleistet ist.

Gegen die Endstellung des Zwischenbereichs B hin wird die Eingriffsbreite der Verzahnungen 14,15 immer kleiner und sinkt in den Endstellung auf Null ab. In dieser Stellung sind die Spannbacken 16 außer Eingriff mit den dazugehörigen Keilstangen 7, 8, 9 und können nun von Hand um eine oder mehrere Zahnfeilungen radial versetzt oder durch andere Spannbacken ersetzt werden.

Die Sicherheitseinrichtung besteht aus einem als Sperrglied wirkenden Bolzen 17, welcher am Ende 13 der schräg gegen einen Mitnahmeteil 19 des eingesteckten Spannschlüssels 18 gerichteten Keilstangennut 12 in einer Bohrung 21 im Futterkörper 5 axial verschiebbar gelagert ist. Der Bolzen 17 ist mit einer Längsnut 22 versehen, in welche eine im Futterkörper 5 eingelassene Zapfenschraube 20 eingreift (Fig. 5), wobei die Längsnul 22 so bemessen sein muß, daß der Bolzen 17 nur den für die Erfüllung seiner Aufgabe notwendigen Hub C ausführen kann. Dieser Hub C soll zweckmäßigerweise, wenn es die Abmessungen einer Außenrill-28 am Spannschlüssel 18 zulassen, möglichst dem Zwischenbereich B entsprechen. Auf keinen Fall darf der Hub C größer als der Zwischenbereich ßsein, weil sonst der Arbeitshub A der Keilstangen bzw. der Arbeitsbereich D der Spannbacken 16 vermindert würde. Im Normalfall wird der Bolzenhub Ckleiner sein als der Zwischenbereich B. Die Größe des Hubes C ist durch die maximal zulässige Tiefe der Außenrille 28 begrenzt, welche aufgrund der Mindestverdrehfestigkeit des Spannschlüssel 18 berechnet wird. Der Bolzen 17 ist mit einem Kopf 23 versehen, welcher in den Innenraum der Keilstangennut 12 hineinragt und als Anschlag für eine im Futterkörper 5 in einer Ansenkung 24 abgestützte Druckfeder 25 dient. Die Druckfeder 25 drückt den Bolzen 17 ständig gegen den Innenraum der Keilstangennut 12. Als Hubbewegung des Bol/.ens dienen die Zapfenscbraube 20 und die Enden der Längsnut 22 im Bolzen 17.

Bei einem beabsichtigten Versetzen oder Auswechsein der Spannbacken 16 müssen die Keilstangen 7, 8,9 aus ihrem Arbeitsbereich A, welcher unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses der Schrägverzahnung 14, 15 an den Keilstangen 7, 8, 9 und der Spannbacken 16 dem Arbeitsbereich D der Spannbakken 16 in der jeweiligen Spannbackenlage entspricht, herausgeführt werden. Nachdem die Keilstangen 7, 8,9 ihren Arbeitsbereich A verlassen haben, tritt die Keilstange 9 bzw. in der vorliegenden Spannfutter-Ausführung ein Auswuchtgewicht 26, welches mit der Keilstange 9 in der Keilstangennut 12 mitläuft, nach einem Verschiebeweg von B-C, mit dem in die Keilstangennut 12 hineinragenden Kopf 23 des Bolzens 17 in Berührung. Bei der weiteren Verschiebung der Keilstangen 7, 8, 9 im Zwischenbereich B mit ungenügender Eingriffsbreite, welche bis zur vollständigen Freigabe der Spannbacken 16 durch die Keilstangen 7,8,9 führt, wird der Bolzen 17 vom erwähnten, mit der Keilstange 9 mitlaufenden Auswuchtgewicht 26 in der Bohrung 21 im Futterkörper 5 entgegen der Kraft der Feder 25 verschoben, und dadurch mit seinem Ende 27 in die am Schaft des Spannschlüssels 18 eingearbeitete, V-förmige Außenrille 28 hineingeführt. Der Spannschlüssel 18 wird auf diese Weise während des ganzen Wegbereiches Cder Keilstangcn 7, 8, 9 am Futterkörper 5 axial festgehalten, wobei der festgehaltene Spannschlüssel frei drehbar ist. Ein unbeabsichtigtes Inbetriebsetzen der Maschine bei eingestecktem Spannschlüssel 18 ist nicht zu erwarten, da der Schlüssel im Gegensatz zur kleinen optischen Anzeigeeinrichtung durch die Bedienungsperson kaum übersehen werden kann. Solange der Spannschlüssel 18 am Futterkörper 5 festgehalten wird, würde er beim Laufenlassen des Spannfutters nicht weggeschleudert, sondern höchstens verklemmt und Schaden an der betreffenden Maschine verursachen.

Der Spannschlüssel 18 kann erst wieder vom Spannfutter abgenommen werden, nachdem der Bolzen 17 volleingefahren ',st und die Kcilstangen sich wieder außerhalb des Bereiches C befinden. Bei ihrer

b5 Rückverschiebung in ihren Arbeitsbereich A folgt der unter Federdruck stehende Bolzen 17 der Keilstange 9 bzw. dem mit der Keilstange 9 mitlaufenden Auswuchtgewicht 26 und wird dadurch aus der Außenrille 28 am

Schaft des Spannschlüssels 18 herausgeführt.

Der Spannschlüssel 18 läßt sich danach wieder vom Futterkörper 5 abnehmen. Die eigentliche Bereitschaft des Spannfutters ist jedoch erst dann wieder hergestellt, wenn sich die Keilstangen 7, 8, 9 wieder in ihrem Arbeitsbereich A befinden, was durch die bereits erwähnte Anzeigevorrichtung signalisiert wird. Kin unbeabsichtigtes Laufenlassen des Spannfutters bei einer Keilstangenlage zwischen den Bereichen C und A wäre aber nicht gefährlich und würde zu keinem Wegschleudern der Spannbacken führen, sondern höchstens zu Beschädigungen an den Verzahnungen 14, 15.

Die handelsüblichen Keilstangen-Handspannfutter sind durchwegs mit einer Anzeigeeinrichtung ausgerüstet, welche über die Lage der Keilstangen 7, 8. 9 orientiert, sobald die letzteren sich außerhalb ihres Arbeitsbereiches A, d. h. sich im Zwischenbereich B befinden. Solche Anzeigeeinrichtungen wirken optisch, indem ein runder oder vierkantiger Stift 29 (F i g. 6) so lange aus dem Futterkörper 5 heraustritt, wie sich die Keilstangen im Zwischenbereich B befinden, in welchem die Maschine nicht in Betrieb gesetzt werden darf. Da der Bolzenhub C nur in sehr wenigen Fällen so groß gewählt werden kann, daß er den vollständigen Zwischenbereich B überdeckt, kann auf diese Einrichtung nicht verzichtet werden.

Eine solche Anzeigeeinrichtung wirkt aber auch in der anderen Endlage der Keilstangen 7,8, 9. indem der Anzeigebolzen 29 kurz vor dem Erreichen des anderen Hubendes durch die Keilstangen 7, 8, 9 ebenfalls aus dem Futterkörper 5 hervortritt. Diese Anzeige gewährleistet, daß das Werkstück tatsächlich eingespannt ist und nicht ein Auflaufen der Keilstangen 7, 8, 9 am

lü anderen Ende der Keilstangennuten 10, 11, 12 vorliegt bzw. das Werkstück nur vermeintlich eingespannt ist. Im letzteren Fall würde das Werkstück beim Laufenlassen des Spannfutters unweigerlich weggeschleudert, was zu einem Unfall führen könnte. Auch aus diesem Grunde kann auf eine Anzeigeeinrichtung in der bekannten Art nicht verzichtet werden.

An sich bekannte Rastbolzen 30, welche im Grunde einer Spannbackennut 31 im Futterkörper 5 eingelassen sind und unter Federdruck in die Verzahnung 15 der Spannbacken 16 eingreifen, verhüten ein Herausfallen der Spannbacken 16 aus den Spannbackennuten 31 bei ihrem Versetzen oder Auswechseln. Im weiteren bieten sie eine Erleichterung beim Verstellen der Spannbacken auf einen anderen Spanndurchmesserbereich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Spannfutter für Drehmaschinen u.dgl. Werkzeugmaschinen mit in einem Futterkörper radial beweglichen Spannbacken, deren Grundbacken von tangential im Futterkörper angeordneten Keilstangen über einen Treibring verstellbar sind, wobei eine der mit den Grundbacken in Eingriff stehenden Keilstangen mittels einer durch einen entfernbaren Spannschlüssel betätigbaren Gewindespindel antreibbar und über eine Sperreinrichtung außer Eingriff mit der Grundbacke bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperreinrichtung aus einem im Futterkörper verschiebbar gelagerten, in eine Keilstangennut (12) hineinragenden Bolzen (17) besteht, dessen Kopfende (23) in der die Spannbacken (16) freigebenden Lage von der in der Keilstangennut (12) verschiebbaren Keilstange (9) beaufschlagt ist und entgegen der Kraft einer Feder (25) in eine, in eine Ringnut (28) des Spannschlüssels (18) eingreifende Stellung bewegbar ist.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (25) zwischen dem Kopfende (23) des Bolzens (17) und einer Auflage (24) im Futterkörper angeordnet ist und eine Rückverschiebung des Bolzens (17) in eine neutrale Lage bewirkt.

3. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Hubes (C) des Bolzens (17) ein im Futterkörper verankerter Stift (20) in eine Längsnut (22) des Bolzens (17) hineinragt.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub (C) des Bolzens (17) gleich groß oder kleiner ist, als der dem teilweisen Eingriff der Keilstangen (7 bis 9) in die Spannbacken (16) entsprechende Verschiebeweg (B) der Keilstangen (7 bis 9).