DE2729939B2 - Kraftbetätigtes Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial geführten Spannbacken und radial beweglichen Treibbacken, die mittels einer Stirnverzahnung in eine entsprechende Verzahnung der zugehörigen Spannbacke eingreifen und gemeinsam von einem im Futterkörper axial beweglichen Futterkolben angetrieben sind, wobei jede Treibbacke eine zylindrische Grundform aufweist und in einer radialen Führungsbohrung des Futterkörpers unabhängig von der zugehörigen Spannbacke geführt und zugleich lagebestimmt ist, wodurch eine mittelbare Sicherung der durch die Stirnverzahnungen bewirkten formschlüssigen Verbindung zwischen den Spannbacken und den Treibbacken gegeben ist, innerhalb derer zylindrischer Grundform sowohl die Stirnverzahnung als auch die mit dem Futterkolben zusammenwirkenden Antriebsteile ausgebildet sind. Kraftbetätigte Spannfutter der voranstehend beschriebenen Art sind aus der zweiten Zusatzpatentschrift 60034 zur französischen Patentschrift 966222

s bekannt. Bei dieser bekannten Konstruktion erfolgt der Antrieb der Treibbacken von einer Zugstange über eine Ringscheibe mittels konischer Flächsn am radial außenliegenden Ende der Treibbacken, so daß mit dem bekannten Spannfutter nur Außenspannungen möglich sind. Ein Versatz der Spannbacken auf den Treibbacken zwecks Anpassung derselben an unterschiedliche Werkstückdurchmesser ist weder vorgesehen, noch möglich.

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

Die Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender, jeweils an sich bekannter Merkmale:

a) der mit T-förmigen, schräg zur Drehachse des Spannfutters verlaufenden Nuten für die Antriebsteile der Treibbacken versehene Futterkolben ist über den Arbeitshub hinaus in eine Außereingriffstellung überführbar, in welcher die Antriebsteile der Treibbacken in radialer Richtung des Futterkörpers aus dem Futterkolben herausnehmbar sind;

b) die Antriebsteile der zylindrischen Treibbacken sind als T-förmige Keilhaken ausgebildet;

c) jede Treibbacke ist 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.

Das erfindungsgemäß ausgebildete Spannfutter ermöglicht bei großer Streifigkeit und hoher Wiederholgenauigkeit ein schnelles Wechseln und Versetzen der handelsüblichen und in hohen Stückzahlen auf dem Markt befindlichen Spannbacken, die eine hinter den Backenführungen liegende Stirnverzahnung aufweisen und bisher ausschließlich für Handspannfutter verwendet wurden. Die erfindungsgemäße Ausbildung eines kraftbetätigten Spannfutters ermöglicht aber nicht nur die Verwendung von auf dem Markt

so befindlichen Spannbacken, sondern stimmt auch hinsichtlich der Ausbildung des Futterkolbens mit den bekannten Spannfuttern überein, weil die Antriebsteile der zylindrischen Treibbacken als T-förmige Keilhaken ausgebildet sind. Die zylindrische Ausführung dieser Treibbacken und deren von den Spannbacken unabhängige Lagerung und Führung in radialen Bohrungen des Futterkörpers ermöglichen darüber hinaus, daß ohne Beeinträchtigung der Wiederholgenauigkeit der Futterkolben über den Arbeitshub

do hinaus in eine Außereingriffsteilung mit den Treibbacken überführbar ist, so daß der aus Treibbacke und Aufsatzbacke bestehende Backensatz in radialer Richtung aus dem Futterkörper herausgenommen werden kann, und zwar sowohl zum Zwecke des Bak-

f>5 kenwechsels als auch zum Zwecke des Versetzens der Spannbacke in radialer Richtung auf der Treibbacke. Damit trotz der Verfahrmöglichkeit des Futterkolbens über den Arbeitshub hinaus ein unbeabsichtigtes Her-

ausfliegen der Backensätze aus dem Futterkörper verhindert wird, ist jede Treibbacke mit einer Aussparung versehen, in die ein federbelasteter Bolzen eingreift, der nur bewußt durch ein Betätigungsglied aus der Aussparung zurückziehbar ist. Neben den voranstehend geschilderten Vorteilen für einen schnellen Wechsel bzw. Versatz der Aufsatzbacken ergibt die erfindungsgemäße Konstruktion den Vorteil einer großen Steifigkeit und Wiederholgenauigkeit. Dies ist einmal auf die bekannte zylindrische Ausbildung der Treibbacke zurückzuführen, zum anderen aber auch auf die Ausbildung des Futterkolbens und der Treibbacken, die mittels T-förmiger Keilhaken in T-förmigen Nuten des Futterkolbens geführt sind. Hierdurch erfolgt der Antrieb der Treibbacken auf kürzestem Weg. Schließlich ist mit dem erfindungsgemäßen Spannfutter sowohl eine Außenspannung als auch eine Innenspannung möglich.

Die Merkmalsgruppe a) war aus der DE-PS 5 91859, die Merkmalsgruppe b) aus dem offenkundig vorbenutzten Stand der Technik und die Merkmalsgruppe c) aus der DE-AS 2347561 bekannt.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung wird ein kraftbetätigtes Schnellwechselfutter geschaffen, für das die Spannbacken bzw. Spannbackensätze der weit verbreiteten und wirtschaftlich herstellbaren Keilstangenfutter verwendet werden können, wodurch sich ein preiswertes Kraftspannfutter ergibt. Ein weiterer Vorteil dieses erfindungsgemäßer. Kraftspannfutters ist darin zu sehen, daß es einen einfachen und robusten Aufbau besitzt, der kurze Baulängen gestattet und die Verwendung normaler Kraftantnebe mit axialem Antrieb ermöglicht, die wegen ihrer universellen Verwendbarkeit und ihres einfachen Aufbaus ebenfalls preiswert sind. Insgesamt ergibt sich somit durch den 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 schließlich vorgeschlagen, die Stirnverzahnungen von Treib- und Spannbacke jeweils als schräg zur Backenlängsachse liegende Trapezverzahnung auszubilden, die ebenfalls an sich bekannt ist und wegen ihrer großen Berührungsflächen eine gute Kraft-Übertragung ergibt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannfutters dargestellt, und zwar zeigt

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 Außcreingriffstellung des Futterkolbens zeigt,

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

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

Das beim Ausführungsbeispiel als Dreibackenfutter ausgebildete Spannfutter weist einen Futterkörper 1 auf, in welchem ein Futterkolben 2 in axialer Richtung verschiebbar geführt ist. Dieser Futterkolben 2 besitztT-förmige Ausnehmungen (s. Fig. 5) mit keilförmigen Führungsflächen, die mit entsprechend ausgebildeten Keilhaken 3a einer Treibbacke 3 zusammenwirken. Diese Treibbacke 3 ist von zylindrischer Grundform, innerhalb der sowohl die mit dem Futtsrkolben 2 zusammenwirkenden Keilhaken 3a als auch eine Stirnverzahnung 3 b ausgebildet sind. Mit dieser Stirnverzahnung 3b greift jede Treibbacke 3 in eine Stirnverzahnung 4a einer Spannbacke 4 ein,

ίο die sowohl einstückig als auch mehrteilig ausgeführt sein kann. Unabhängig von dieser Ausführungsform ist die Spannbacke 4 mit gegenüberliegenden Führungsnuten Ab ausgebildet, die mit entsprechenden Führungsbahnen des Futterkörpers 1 zusammenwirken, wie am besten Fig. 1 zeigt.

Die perspektivischen Darstellungen der Fig. 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 Aa 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

.15 zur Backenlängsachse liegende Trapezverzahnungen ausgebildet sind. Der Winkel dieser Trapezverzahnungen gegenüber der Längsachse der Treibbacke 3 ist in Fig. 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 Fig. 2 aus dem 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

so Austausch einer Spannbacke 4 durch eine andere. Neben der aus Fig. 1 und 2 entnehmbaren Übersicht zeigen Fig. 3 bis 6 weitere Einzelheiten des voranstehend beschriebenen Spannfutters. Der Fig. 3 ist zu entnehmen, daß das in Fig. 1 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 eisten Kolben Ta aufnimmt, welcher über eine Zugstange 8 mit dem Futterkolben 2 verbunden ist. 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 Ta des Druckmittelzylindcrs 7 verbunden.

Der Kolben Ta des Druckmittelzylinders 7 trägt über einen Zapfen Tb ein sogenanntes Druckmittel-

Überleitungsgehäuse 10, das drehbar auf dem Zapfen Tb gelagert ist und im Gegensatz zum Druckmittelzylinder 7 stillsteht. Das Druckmittelüberleitungsgehäuse 10 ist mit zwei Anschlüssen für Druckmittelleitungen versehen. Das aus diesen Druckmittelleitungen in das Druckmittelüberleitungsgehäuse 10 eingeleitete Druckmittel gelangt auch bei sich drehender Spindel 6 in den Zapfen Tb 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 10, welches durch seine drehbare, in axialer Richtung jedoch unverschiebbare Lagerung auf dem Zapfen Ib jede Axialbewegung des Kolbens Ία mitmacht, ist eine Steuerkurve 11 für den Taststift eines Schalters 12 befestigt. Dieser Schalter 12 sorgt dafür, daß der Drehantrieb der Spindel 6 nicht 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 Fi g. 3 mit dem Buchstaben A gekennzeichnet. Diesem Arbeitshub A des Futterkolbens 2 entspricht der Arbeitsbereich α an der Steuerkurve 11.

Durch Zurücklegen eines Zusatzhubes Z kann der Futterkolben 2 in eine Außereingriffstellung 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 3e 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 3e 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 1, wenn sich der Futterkolben 2 außer Eingriff mit dem Keilhaken 3a befindet. Ein Herausnehmen der Treibbacken 3 und damit der Spannbakken 4 ist bei der gezeichneten Ausführungsform in Fi g. 3 bis 6 erst möglich, wenn der Bolzen 13 entgegen der Kraft seiner Feder durch ein Betätigungsglied 14 zurückgezogen wird. Dieses Betätigungsglied 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 3 mit den Spannbacken 4 nur bewußt aus dem Futterkörper 1 herausgenommen werden können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial geführten Spannbacken und radial beweglichen Treibbacken, die mittels einer Stirnverzahnung in eine entsprechende Verzahnung der zugehörigen Spannbacke eingreifen und gemeinsam von einem im Futterkörper axial beweglichen Futterkolben angetrieben sind, wobei jede Treibbacke eine zylindrische Grundform aufweist und in einer radialen Führungsbohrung des Futterkörpers unabhängig von der zugehörigen Spannbacke geführt und zugleich lagebestimmt ist, wodurch eine mittelbare Sicherung der durch die Stirnverzahnungen bewirkten formschlüssigen Verbindung zwischen den Spannbacken und den Treibbacken gegeben ist, innerhalb deren zylindrischer Grundform sowohl die Stirnverzahnung als auch die mit dem Futterkolben zusammenwirkenden Antriebsteile ausgebildet sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, jeweils an sich bekannter Merkmale:

a) der mit T-f örmigen, schräg zur Drehachse des Spannfutters verlaufenden Nuten für die Antriebsteile der Treibbacken (3) versehene Futterkolben (2) ist über den Arbeitshub (A) hinaus in eine Außereingriffsstellung überführbar, in welcher die Antriebsteile der Treibbacken (3) in radialer Richtung des Futterkörpers (1) aus dem Futterkolben (2) herausnehmbar sind;

b) die Antriebsteile der zylindrischen Treibbakken (3) sind als T-föraiige Keilhaken (3 a) ausgebildet;

c) jede Treibbacke (3) ist mit einer Aussparung (3c) versehen, in welche ein federbelasteter Bolzen (13) eingreift, der zum Herausnehmen der Treibbacke (3) aus dem Futterkörper (1) durch ein Betätigungsglied (14) aus der Aussparung (3c) zurückziehbar ist.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnverzahnung (3ft, 4a) von Treib- und Spannbacke (3, 4) jeweils als schräg zur Backenlängsachse liegende Trapezverzahnung ausgebildet sind.