DE2729939A1

DE2729939A1 - Kraftbetaetigtes spannfutter

Info

Publication number: DE2729939A1
Application number: DE19772729939
Authority: DE
Inventors: Josef Steinberger
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 1977-07-02
Filing date: 1977-07-02
Publication date: 1979-01-04
Also published as: GB2000456A; FR2395802A1; JPS582771B2; ES471277A1; IT7825243A0; JPS5445880A; DE2729939B2; IT1096895B; US4198067A; FR2395802B1; GB2000456B; DE2729939C3

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL.-ING. ALEX STENGER

D-4000 DÜSSELDORF 1 <1 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Malkasten_Straee2 " ~> " DIPL.-ING. HEINZ J. RING

Unser Zeichen: 18 29^ Datum: 1-Jull 1977

Paul Porkardt Kommanditgesellschaft, Rosenstraße 44-46,

4ooo Düsseldorf

Kraftbetätigtes Spannfutter

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial geführten Spannbacken, die mittels einer Stirnverzahnung jeweils von einer innerhalb des Futterkörpers radial beweglichen Treibbacke antreibbar sind, die wiederum von einem alle Treibbacken gemeinsam betätigenden, im Futterkörper axial beweglichen Futterkolben angetrieben sind.

Kraftbetätigte Spannfutter der voranstehend beschriebenen Art sind bekannt. Um einen Wechsel bzw. eine Verstellung der Spannbacken gegenüber den Treibbacken zwecks Anpassung an einen anderen Werkstückdurchmesser zu ermöglichen,sind bei der bekannten Ausführung die Treibbacken und der Futterkolben in einem Verstellzylinder angeordnet,der gegenüber dem Futterkörper in axialer Richtung verschiebbar ist, um die Stirnverzahnung zwischen Spannbacken und Treibbacken außer Eingriff zu bringen, so daß die mit Führungsnuten an Führungsbahnen des Futterkörpers geführten Spannbacken entweder vollständig aus dem Futterkörper herausgenommen oder gegenüber den Treibbacken in radialer Richtung verstellt werden können. Diese bekannte Ausführung eines kraftbetätigten Spannfutters mit Backenwechsel- und -verstelleinrichtung hat den Nachteil, daß der Backenantrieb wegen der Verwendung des im Futterkörper verschiebbar gelagerten Verstellzylinders nur eine unzureichende Steifigkeit besitzt,wodurch sich insgesamt eine ungenügende Genauigkeit des Spannfutters ergibt. Das aus der Patentliteratur bekannte Spannfutter hat aus diesen Gründen keinen Eingang in die Praxis gefunden»

8098β i/0600

Telefon (MH) MOSM · Tclc(rwnn«dntte: Dtbtpatent · PotUdicddconto Kein 227« 10

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kraftbetätigtes Spannfutter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das unter Verwendung der weit verbreiteten Spannbacken mit Stirnverzahnung hinter der Führung ein schnelles Wechseln und/oder Versetzen der Spannbacken bei großer Steifigkeit und hoher Wiederholgenauigkeit ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,daß jede Treibbacke unabhängig von der zugehörigen Spannbacke unmittelbar im Futterkörper sowohl in radialer und tangentialer Richtung geführt als auch in axialer Richtung lagebestimmt ist,daß hierdurch eine mittelbare Sicherung der durch die Stirnverzahnungen bewirkten formschlüssigen Verbindung zwischen den Spannbacken und Treibbacken gegeben ist und daß der unmittelbar im Futterkörper geführte Futterkolben über den Arbeitshub hinaus in eine Außereingriffstellung mit den Treibbacken überführbar ist.

Die Ausbildung des Spannfutters nach der Erfindung ermöglicht ein schnelles Herausziehen der durch die Stirnverzahnungen miteinander verbundenen Treib- und Spannbacken, sobald der Futterkolben über seinen Arbeitshub hinaus in eine Endstellung überführt wurde, in der er sich außer Eingriff mit den Treibbacken befindet. Während die Stirnverzahnungen der Treib- und Spannbacken durch deren Führung und LagebeStimmung durch den Futterkörper in ständigem Eingriff gehalten werden,solange sich die Backen im Futterkörper befinden,lassen sich die Treib- und Spannbacken ohne weiteres voneinander trennen, sobald sie vollständig aus dem Futterkörper herausgezogen worden sind. Außerhalb des Futterkörpers läßt sich sodann sowohl ein schnelleres Umsetzen oder Umdrehen der Spannbacken auf den Treibbacken erzielen als auch ein Austausch der Spannbacken,die in bekannter Weise entweder einstückig oder mehrteilig aus Grund- und Aufsatzbacken ausgebildet sein können.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des kraftbetätigten Spannfutters wird erreicht, daß für das kraftbetätigte Schnellwechselfutter

809881 /0600

die Spannbacken bzw.Spannbackensätze der weit verbreiteten und wirtschaftlich herstellbaren Keilstangenfutter verwendet werden können, wodurch sich eine preiswerte Lösung für das erfindungsgemäße Kraftspannfutter ergibt. Durch die unmittelbare Führung sowohl der Spannbacken als auch der Treibbacken am Futterkörper besitzt das erfindungsgemäße Spannfutter eine hohe Steifigkeit. Eine hohe Wiederholgenauigkeit des erfindungsgemäße Futters wird durch die unmittelbare Lagebestimmung der Treib- und Spannbacken am Futterkörper erreicht. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß das Schnellwechselfutter einen einfachen und robusten Aufbau besitzt, der kurze Baulängen gestattet und die Verwendung normaler Kraftantriebe mit axialem Antrieb ermöglicht, die wegen ihrer universellen Verwendbarkeit und ihres einfachen Aufbaues wegen preiswert sind. Insgesamt ergibt sich mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag ein hochwertiges und preisgünstiges Kraftspannfutter mit der Möglichkeit eines schnellen Wechsels und Versatzes der Spannbacken bei hoher Rundlaufgenauigkeit.

Für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, die Stirnverzahnung von Treib- und Spannbacken jeweils als schräg zur Backenlängsachse liegende Trapezverzahnung auszubilden und jede Spannbacke mit in Längsrichtung derselben verlaufenden Führungsnuten sowie den Futterkörper mit entsprechenden, in radialer Richtung verlaufenden Führungsbahnen zu versehen. Diese spezielle Ausgestaltung der Stirnverzahnungen zwischen Treib- und Spannbacke und der Führung für die Spannbacken ist an sich bekannt und deswegen nur in Verbindung mit dem Hauptgedanken der Erfindung zu sehen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist jede Treibbacke eine zylindrische Grundform auf und ist in einer radialen Führungsbohrung des Futterkörpers geführt und zugleich lagetetimmt; innerhalb der zylindrischen Grundform sind sowohl die mit dem Futterkolben zusammenwirkenden Antriebsteile,beispielsweise Keilhaken, als auch die Stirnverzahnung ausgebildet. Diese erfindungs-

809881/0600

gemäße Weiterentwicklung ergibt den Vorteil einer einfachen Herstellung der zur Führung und LagebeStimmung der Treibbacken erforderlichen Gleitbahnen, da die zylindrische Führungsbohrung im Futterkörper sämtliche dieser Aufgaben bei einfacher und zugleich genauer Herstellbarkeit übernimmt.

Um zu verhindern, daß bei einem Bruch eines Antriebsgliedes, beispielsweise eines Keilhakens, die betroffene Treibbacke mit der Spannbacke aus dem Futterkörper herausgeschleudert werden kann, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung jede Treibbacke mit einer Aussparung versehen, in welche ein federbelasteter Bolzen eingreift,der zum Herausnehmen der Treibbacke aus dem Futterkörper durch ein Betätigungsglied aus der Aussparung zurückziehbar ist. Dieses Betätigungsglied kann entweder von Hand oder selbsttätig, beispielsweise durch den Futterkolben,betätigt werden; im letztgenannten Fall ist es zur Erzielung der notwendigen Betriebssicherheit erforderlich, eine elektrische Verriegelung des Spindelantriebes vorzusehen, damit in der zurückgezogenen Stellung des Futterkolbens, in welcher sich dieser außer Eingriff mit den Treibbacken befindet und zugleich die in jeweils eine Aussparung der Treibbacken eingreifenden Bolzen durch den Futterkolben zurückge» zogen sind, ein Ingangsetzen des Spindeldrehantriebes ausgeschlossen ist.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Spannfutters dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Spannfutters,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer aus dem Futterkörper herausgenommenen Treib- und Spannbacke,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch das an einer Spindel befestigte Spannfutter zusammen mit einem zugehörigen Druckmittelzylinder,

Fig. 4 einen Teilschnitt, der die Außereingriffsteilung des Futterkolbens zeigt,

Fig. 5 einen Teilschnitt gemäß der Schnittlinie V-V in Fig.4 und

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil des Futterkörpers gemäß dem Pfeil VI in Fig.3.

891/0600

Das beim Ausführungsbeispiel als Dreibackenfutter ausgebildete Spannfutter besitzt einen Futterkörper 1, in welchem ein Futterkolben 2 in axialer Richtung verschiebbar geführt ist.Dieser Futterkolben 2 besitzt T-förmige Ausnehmungen (s.Fig.5) mit keilförmigen Führungsflächen,die mit entsprechend ausgebildeten Keilhaken einer Treibbacke 3 zusammenwirken.Diese Treibbacke 3 besitzt eine zylindrische Grundform,innerhalb der sowohl die mit dem Futterkolben 2 zusammenwirkenden Keilhaken 3a als auch eine Stirnverzahnung 3b ausgebildet sind.Mit dieser Stirnverzahnung 3b greift jede Treibbacke 3 in eine Stirnverzahnung 4a einer Spannbacke 4 ein,die sowohl einstückig als auch mehrteilig ausgeführt sein kann.Unabhängig von dieser Ausführungsform ist die Spannbacke 4 mit gegenüberliegenden Führungsnuten 4b ausgebildet,die mit entsprechenden Führungsbahnen des Futterkörpers 1 zusammenwirken,wie am besten Fig.l zeigt.

Die perspektivischen Darstellungen der Figuren 1 und 2 lassen erkennen,daß durch eine Axialbewegung des unmittelbar im Futterkörper 1 geführten Futterkolbens 2 eine Radialbewegung der drei Treibbacken 3 bewirkt wird,die mit ihrer zylindrischen Fläche in einer radialen Führungsbohrung la des Futterkörpers 1 derart angeordnet sind,daß jede Treibbacke 3 unabhängig von der zugehörigen Spannbacke 4 unmittelbar im Futterkörper 1 sowohl in radialer und tangentialer Richtung geführt als auch in axialer Richtung des Spannfutters lagebestimmt ist.Über die auf der Vorderseite der Treibbacke 3 ausgebildete Stirnverzahnung 3b und die auf der Rückseite jeder Spannbacke 4 ausgebildete Stirnverzahnung 4a wird bei jeder Radialbewegung der Treibbacke 3 die zugehörige Spannbacke 4 mitgenommen.Diese Mitnahme erfolgt durch den in radialer Richtung vorliegenden Formschluß zwischen den Stirnverzahnungen 3b und 4a, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel als schräg zur Backenlängsachse liegenden Trapezverzahnungen ausgebildet sind. Der Winkel dieser Trapezverzahnungen gegenüber der Längsachse der Treibbacke 3 ist in Figur 5 eingezeichnet. Die voneinander unabhängigen Führungen der Treibbacke 3 und der Spannbacke 4 im Futterkörper 1 bewirken eine mittelbare Sicherung der formschlüssigen Verbindung zwischen Spannbacke 4 und Treibbacke 3,solange sich diese im Futterkörper 1 befinden. Sobald der aus Treibbacke 3 und Spannbacke 4 bestehende Backensatz gemäß Figur 2 aus dem

809831/0600

Futterkörper 1 herausgenommen worden ist,können diese ohne weiteres voneinander getrennt werden. Hierdurch ist sowohl ein Versatz oder ein Umdrehen der Spannbacke 4 gegenüber der Treibbacke 3 möglich als auch ein vollständiger Austausch einer Spannbacke k durch eine andere.

Neben der aus den Figuren 1 und 2 entnehmbaren Übersicht zeigen die Figuren 3 bis 6 weitere Einzelheiten des voranstehend beschriebenen Spannfutters. Der Fig.3 ist zu entnehmen, daß das in Fig.l perspektivisch dargestellte Spannfutter mittels Futterbefestigungsschrauben 5 am Flansch der Spindel 6 einer im übrigen nicht dargestellten Werkzeugmaschine befestigt ist. Diese Spindel 6 trägt weiterhin einen mit der Spindel 6 umlaufenden Druckmittelzylinder 7. Der Kolben 7a dieses Druckmittelzylinders ist über eine Zugstange 8 mit dem Futterkolben 2 verbunden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 ist diese Zugstange 8 am vorderen Ende mit dem Futterkolben 2 verschraubt und am hinteren Ende durch eine Zugschraube 9 mit dem Kolben 7a des Druckmittelzylinders 7 verbunden.

Der Kolben 7a des Druckmittelzylinders 7 trägt über einen Zapfen 7b ein sogenanntes Druckmittelüberleitungsgehäuse lo, das drehbar auf dem Zapfen 7b gelagert ist und im Gegensatz zum Druckmittelzylinder 7 stillsteht. Das Druckmittelüberleitungsgehäuse Io besitzt zwei Anschlüsse für Druekmittelleitungen. Das aus diesen Druckmitte lieitungen in das Druckmittelüberleitungsgehäuse Io eingeleitete Druckmittel gelangt auch bei sich drehender Spindel 6 in den Zapfen 7b und von hier über die in Fig.3 strichpunktiert eingezeichneten Kanäle entweder auf die Vorderseite oder auf die Rückseite des Kolbens 7a,so daß dessen Betätigung und damit eine Betätigung des Spannfutters auch bei sich drehender Spindel 6 möglich ist.

Auf dem Druckmittelüberleitungsgehäuse lo,welches durch seine drehbare, in axialer Richtung jedoch unverschiebbare Lagerung auf dem Zapfen 7b jede Axialbewegung des Kolbens 7a mitmacht,1st eine Steuerkurve 11 für den Taststift eines Schalters 12 befestigt.Dieser Schalter 12 sorgt dafür,daß der Drehantrieb der Spindel 6 nicht

809881/0600

eingeschaltet werden kann,wenn sich der Futterkolben 2 außer Eingriff mit den Treibbacken 3 befindet.

In Fig.3 ist mit ausgezogenen Linien die vordere Endstellung des Futterkolbens 2 im Spannfutter dargestellt.Mit strichpunktierten Linien ist eine Stellung des Futterkolbens 2 angedeutet,welche den Arbeitshub nach hinten begrenzt. Der Arbeitshub ist In Fig.3 mit dem Buchstaben A gekennzeichnet. Diesem Arbeitshub A des Futterkolbens 2 entspricht der Arbeitsbereich a an der Steuerkurve 11.

Durch Zurücklegen eines Zusatzhubes Z kann der Futterkolben 2 in eine Außereingriffsteilung mit den Treibbacken 3 überführt werden. Diese Außereingriffstellung ist in Fig.4 dargestellt. Der entsprechende Zusatzbereich ζ ist auch an der Steuerkurve 11 eingezeichnet. Dieser Zusatzbereich ζ läßt erkennen, daß in diesem Bereich der Schalter 12 geschlossen ist, und so der Drehantrieb für die Spindel 6 nicht eingeschaltet werden kann.

Um beim Bruch eines Keilhakens 3a ein Herausfliegen der betreffenden Treibbacke 3 sowie der zugehörigen Spannbacke 4 zu verhindern, ist jede Treibbacke 3 mit einer Aussparung 3c versehen, in welche ein federbelasteter Bolzen 13 eingreift. Dieser Bolzen ermöglicht eine Bewegung der Treibbacke 3 sowohl im Bereich des Arbeitshubes A als auch des Zusatzhubes Z, kommt jedoch an der Treibbacke 3 zur Anlage,wenn beim Bruch des Keilhakens 3a die Treibbacke 3 durch die Fliehkraft aus dem Futterkörper 1 herausgeschleudert werden soll. Der Bolzen 13 stellt somit eine zuverlässige Sicherung des Spannfutters bei Defekten im Antrieb dar.

Gleichzeitig verhindert der federbelastete Bolzen 13 bei der dargestellten Ausführungsform ein unbeabsichtigtes Herausfallen der Treibbacken 3 aus dem Futterkörper l,wenn sich der Futterkolben 2 außer Eingriff mit dem Keilhaken 3a befindet. Ein Herausnehmen der Treibbacken 3 und damit der Spannbacken 4 ist bei der gezeichneten AusfUhrungsform in den Figuren 3 bis 6 erst möglich,wenn der Bolzen

809881/0600

13 entgegen der Kraft seiner Feder durch ein Betätigungsglied 14 zurückgezogen wird. Dieses Betätigungsgiled 14 muß beim dargestellten Ausführungsbeispiel von Hand in den Futterkörper 1 hineingedrückt werden. Hierbei drückt es über eine Schrägfläche den Bolzen 13 zurück, so daß dieser innerhalb des Futterkörpers 1 verschwindet,wie dies in Fig.4 dargestellt ist. In dieser Lage kann die Treibbacke 3 und mit ihr die Spannbacke 4 in radialer Richtung aus dem Futterkörper 1 herausgezogen werden. Der Bolzen 13 sorgt somit neben seiner Sicherheitsfunktion dafür, daß die Treibbacken mit den Spannbacken 4 nur bewußt aus dem Futterkörper 1 herausgenommen werden können.

809881/0600

Claims

Patentansprüche :

(Kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial geführten Spannbacken, die mittels einer Stirnverzahnung jeweils von einer innerhalb des Futterkörpers radial beweglichen Treibbacke antreibbar sind, die wiederum von einem alle Treibbacken gemeinsam betätigenden, im Futterkörper axial beweglichen Futterkolben angetrieben sind,
dadurch gekennzeichnet, daß Jede Treibbacke (3) unabhängig von der zugehörigen Spannbacke (4) unmittelbar im Futterkörper (1) sowohl in radialer und tangentialer Richtung geführt als auch in axialer Richtung lagebestimmt ist,daß hierdurch eine mittelbare Sicherung der durch die Stirnverzahnungen (3b, 4a) bewirkten formschlüssigen Verbindung zwischen den Spannbacken (4) und Treibbacken (3) gegeben ist und daß der unmittelbar im Futterkörper (1) geführte Futterkolben (2) über den Arbeitshub (A) hinaus in eine Außereingriff stellung mit den Treibbacken (3) überführbar ist.
2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnverzahnungen (3b, 4a) von Treib- und Spannbacke (3,4) jeweils als schräg zur Backenlängsachse liegende Trapezverzahnung ausgebildet sind.
3. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß jede Spannbacke (4) mit in Längsrichtung derselben verlaufenden Führungsnuten (4b) und der Futterkörper (1) mit entspresprechenden, in radialer Richtung verlaufenden Führungsbahnen versehen ist.
4. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treibbacke (3) eine zylindrisch Grundform aufweist und in einer radialen Führungsbohrung (la) des Futterkörpers (1) geführt und zugleich lagebestimmt ist und daß innerhalb der zylindrischen Grundform sowohl die mit dem Futterkolben (2) zusammenwirkenden Antriebsteile (Keilhaken 3a) als auch die Stirnverzahnung (3b) ausgebildet sind.

809881/0600 ORIGINAL INSPECTED

Spannfutter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Treibbacke (j>) mit einer Aussparung (j3c) versehen ist,in welche ein federbelasteter Bolzen (Ij5) eingreift, der zum Herausnehmen der Treibbacke (jj) aus dem Putterkörper (1) durch ein Betätigungsglied (14) aus der Aussparung (j?c) zurückziehbar ist.

809881/0600