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Spannfutter fur Drehaaschinen Stand der Technik Die Erfindung betrifft
Spannfutter für Drehmaschinen mit im Futterkörper achsialbeweglichem Stellglied,
vornehmlich einem Kolben, der mit im Futterkörper radial beweglichen Treibbacken
in Antriebsverbindung steht, die mittels Verzahnung mit radialbeweglichen Spannbacken
gekuppelt sind, welche in Entkupplungsstellung aus dem Futterkörper radial herausbewegbar
und/oder versetzbar sind.
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Die meisten Spannfutter benötigen zum Entkuppeln achsial oder senkrecht
zur Backenführung verschiebbarc Koppelglieder zwischen Spann- und Treibbacken (DE-PS
27 49 626). Spannfutter dieser Art haben aus Platzgründen sehr wenig Zähne im Koppel
glied zur Übertragung der Spannkräfte, so daß eine sichere Übertragung gefährdet
ist. Außerdem besitzen solche Ausführungen konstruktionsbedingt schwere und deshalb
fliehkraftungünstige Treibbacken und/oder einen törungsempfindlichen Entkopplungsmechanismus
(DE-OS 27 29 939; DE-AS 27 11 904; DE-OS 29 30 721).
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Ein anderes vorbekanntes Spannfutter benötigt zwei ineinandergeführte
Futterkörper, wobei der innere Futterknrper achsialbeweglich ist und die Treibbacken
in lladialführungen
trägt (US-PS 36 82 491; DE-AS 27 41 655). Die
Treibbacken werden gemeinsam mit dem inneren Futterkörper achsial in Entkoppelstellung
gefahren. Nachteilig ist die unzureichende Steifigkeit des äußeren Futterkörpers,
da Raum für den inneren Körper geschaffen werden muß, was sich nachteilig auf die
Belastbarkeit und Cenauigkeit auswirkt.
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Recht aufwendig und fertigungstechnisch schwierig zu verwirklichen
ist eine Konstruktion mit Durchgangsbohrung, und zwar wegen der Vielzahl der ineinandergeführten
Teile.
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Die Treibbackenführungen sind außerdem hierbei sehr kurz.
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Als weiterer Nachteil sind bei allen Ausführungsformen der zeitaufwendige
Entkoppelvorgang zu nennen. Außerdem sind zahlreiche Ausführungsformen schmutzanfällig
(z. B, US-PS 36 82 491). Deshalb hat zum Beispiel die letzterwähnte Konstruktion
keinen Eingang in die Praxis gefunden.
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Bei der DE-OS 27 29 939 ist es zum Backenwechseln oder zum Versetzen
der Spannbacken außerdem erforderlich, die Spannbacken gemeinsam mit den Treibbacken
aus dem Futterkörper herauszunehmen. Ein Versetzen oder Backenwechseln ist deshalb
sehr zeitaufwendig, wobei der gesamte Futterinnenraum geöffnet werden muß. Späne
und Schmutz können unyehindert in das Innere eindringen. Dadurch werden die Spannkraft,
die Sicherheit und die Lebensdauer des Spannfutters erheblich gemindert.
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Aufgabe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter
gemäß dem GattungsbegriFf des Patentanspruches 1 dahingehend zu verbessern, daß
die vorbeschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermieden sind. Es soll einerseits
ein schnelles und einfaches Wechseln oder Versetzen der Spannbacken ermöglicht werden,
und zwar unter Beibehaltung leichter und damit fliehkraftgünstiger Spannbacken,
wobei das Spannfutter einfach und sicher für die Bedienungsperson zu handhaben sein
soll.
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Lösung Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen
Merkmale gelöst.
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Einige Vorteile Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Möglichkeit
eröffnet, die Treibbacken auf der gesamten Führungslänge mit einer langen Verzahnung
auszustatten, was aus Sicherheits-und Festigkeitsgründen vorteilhaft ist. Da kein
Zwischenglied zwischen Spann- und Treibbacke erforderlich ist, kann die betreffende
Treibbacke flach und damit fliehkraftgünstig ausgebildet sein.
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Weitere Ausführungsforien Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung ist in Patentanspruch 2 beschrieben. Der betreffende Ring verriegelt
die zugeordnete Treibbacke, so daß es mglich ist, durch einfache Drehbewegung z,
B. alle Treibbacken gemeinsam zu ent- oder zu verriegeln.
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Besonders verteilhaft ist es, wenn gemäß Patentanspruch 3 der betreffende
Ring Ausnehmungen oder Aussparungen aufweist, welche eine Entkopplungsstellung der
betreffenden Treibbacke ermöglicht.
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Die Aussparungen oder Ausnehmungen sind gemäß Patentanspruch 4 als
Schrägen ausgebildet, so daß bei entsprechender Drehung des Ringes ein leichtes
Verschieben der Treibbacken in deren Verriegelungsstellung möglich ist.
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Wird eine Ausführungsform nach Patentanspruch 5 gewählt, so ist der
betreffende Ring erst nach vollständigem Zurückfahren des Kolbens in dessen hinterer
Stellung drehbar, so daß erst dann ein Lösen der zugeordneten Treibbacke vorgenommen
werden kann. Dadurch ist ein hohes Maß an Sicherheit gegen Falschbedienung gegeben.
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Cemäß Patentanspruch 6 ist dem zugeordneten Ring wenigstens ein Vorsprung
oder eine Nase oder auch ein Rücksprung zugeordnet, welche eine zu frühe Bewegung
des Kolbens verhindert.
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Vielmehr kann sich der Kolben erst dann bewegen, wenn die Nase o.
dgl. den Kolben freigibt. Dadurch wird eine zusätzliche Sicherung erreicht, so daß
ein Drehen des Ringes in der
Spannstellung ausgeschlossen ist. Bei
ganz zurückgefahrenem Kolben läßt sich der Ring manuell von außen z. B. mittels
Zahnritzel, Welle und Schlüssel drehen, wobei die am Ring innen angeordneten Nasen
o. dgl. sich über die Stirnfläche des Kolbens schieben und eine Achsialbewegung
und somit Betätigung des Kolbens in Entkoppelstellung verhindern.
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Das Spannfutter ist damit sicher und selbsttätig verriegelt.
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Gemäß Patentanspruch 7 kann eine achsial bewegliche Schutzbüchse mittels
Druckfedern an die Treibbacken gedrückt werden.
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Einerseits schiebt die Schutzbüchse die Treibbacken achsial zurück
in Entkoppelstellung, gleichzeitig schirmt aber die Schutzbüchse das Innere des
Spann futters wirksam gegen das Eindringen von Spänen und Schmutz ab.
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In Patentanspruch 8 ist eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung
beschrieben.
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In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch -an einem Ausführungsbeispiel
veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 eine Achsialschnitt durch ein Spannfutter; Fig.
2 eine Darstellung entsprechend Fig. 1, wobei allerdings zwei Spann- und Treibbacken
auseinandergekuppelt sind und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - III der
Fig.
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2.
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In der Zeichnung sind für Teile gleicher Funktion stets die gleichen
Bezugszeichen verwendet worden.
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Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Futterkörper bezeichnet, in dem ein
Kolben 2 in Richtung X bzw. Y koaxial zum Futterkörper 1, also längsverschieblich,
angeordnet ist. Der Kolbenhals 3 des Kolbens 2 ist über ein Gewinde 4 mit einem
nicht dargestellten motorischen Antrieb, insbesondere einem Achsialstellmotor, z.
B. einem Pneumatik- oder Hydraulikzylinder (Kolben-Zylinder-Einheit), gekuppelt.
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Im Futterkörper 1 sind radial geführt mindestens zwei, vorzugsweise
indessen drei solcher Treibbacken über den Umfang des Futterkörpers 1 mit gleichförmigem
Winkelmaß versetzt zueinander angeordnet. Aus der Zeichnung ist lediglich eine solcher
Treibbacke erkennbar, die mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist. Die Treibbacken
5 haben im wesentlichen die Form einer Leiste (Fig. 3) und sind jeweils in einer
entsprechend ausgebildeten Nut 6 des Futterkörpers 1 geführt. Jede Treibbacke 5
ist mit dem Kolben 2 getrieblich gekuppelt. Bei der dargestellten Ausführungsform
geschieht dies durch eine Keilhakenkupplung 7.
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Achsial vor jeder der Treibbacken 5 ist je eine Spannbacke angeordnet,
von denen aus der Zeichnung lediglich die Spannbacke 8 erkennbar ist. Jede Spannbacke
8 ist in einer radial im Futterkörper 1 eingearbeiteten etwa T-förmigen Nut 9 (Fig.
3) des Futterkörpers 1 längsverschieblich geführt und weist ein der T-Nut 9 entsprechendes
Profil auf. Die der betreffenden Treibbacke 5 zugekehrte Flanke ist mit geraden,
zueinander
parallelen Zähnen 10, beispielsweise einer Modulverzahnung, versehen. Diese Zähne
10 können senkrecht zu der Führungsrichtung der T-Nut 9 verlaufen oder unter einem
davon abweichenden Winkel. Jede Treibbacke 5 besitzt an ihrer den Zähnen 10 zugekehrten
Flanke eine mit den Zähnen 10 kämmende Verzahnung 11. Wie insbesondere die Fig.
2 erkennen läßt, erstrecken sich die Verzahnungen 10 und 11 jeweils annähernd über
die gesamte Länge der Spannbacke 8 bzw. der zugeordneten Treibbacke 5. Treib- und
Spannbacken 5 und 8 greifen somit ohne zusätzliche Zwischenglieder über ihre Verzahnungen
10 und 11 unmittelbar ineinander, und zwar über eine relativ große Verzahnungslänge.
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Der hintere, also in Richtung Y gesehene Teil der jeweiligen Treibbackenführung
wird durch eine Planfläche eines bei der dargestellten Ausführungsform materialmäßig
einstückigen Ringes 12 gebildet, der in einem Achsialschnitt die Form eines Rechteckes
(Fig. 1 und 2) aufweist. Der Ring 12 ist koaxial zur Längsachse des Futterkörpers
1 um ein begrenztes Maß in entgegengesetzte Richtungen, also in Richtung T bzw.
V (Fig. 3) drehbar. Der Ring 12 dient bei der dargestellten Ausführungsform nicht
nur als Teil der Treibbackenführung, sondern gleichzeitig als Verriegelungsorgan
für die Treibbacken 5. Wie nämlich die Fig, 3 erkennen läßt, weist der Ring 12 mindestens
im Bereich jeder Treibbacke 5 jeweils eine in Richtung Y gerichtete Ausnehmung oder
Aussparung 13 auf, deren Tiefe in Fig. 3 mit dem Buchstaben H bezeichnet ist.
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Unterhalb des Ringes 12 ist ein Ritzel 14 drehbar gelagert, das einen
Kupplungsansatz 16 mit Vierkant 17 zum Aufstecken eines Schlüssels 18 aufweist.
Der Kupplungsansatz 16 ragt in eine Bohrung 15, die peripher am Futterkörper 1 nach
außen ausmündet.
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Das Ritzel 14 kämmt mit einer in Umfangsrichtung des Ringes 12 verlaufenden
Verzahnung 19.
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Wie die Fig. 3 erkennen läßt, ist jede Aussparung oder Ausnehmung
13 mit einer in Drehrichtung V keilförmig ansteigenden Schräge 20 versehen. Die
aus der Zeichnung nicht ersichtlichen, den übrigen Treibbacken 5 zugeordneten Schrägen
20 sind entsprechend ausgebildet. Die Breite a der Aussparung 20 im Tiefsten ist
größer als die Breite der Treibbacke 5 (Fig. 3). Wenn - wie Fig. 3 erkennen läßt
- die Treibbacke 5 im Ausnehmungstiefsten liegt (Fig. 3), kommt die Verzahnung 11
der betreffenden Treibbacke 5 von der Verzahnung 10 der zugeordneten Spannbacke
8 frei, so daß sich diese ohne weitere Manipulationen radial versetzen oder herauszietien
läßt.
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Die Figuren 1 und 2 lassen außerdem erkennen, daß der Ring 12 an seiner
inneren Umfangsfläche mindestens eine Nase 21 aufweist, die in eine formmäßig angepaßte,
in achsialer Richtung des Kolbens 12 verlaufende Umfangsnut 22 eingreift.
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Über den Umfang des Kolbens 2 können auch mehrere, vorzugsweise zwei
oder drei solcher Nuten (nicht dargestellt) vorgesehen sein, in die jeweils entsprechende
Nasen oder Vorsprünge wie der Vorsprung 21 eingreifen, die jeweils materialmäaig
einstückig mit dem Ring 12 ausgebildet sind.
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Die Nase 21 ist; am oberen Endabschnitt des Ringes 12 angeordnet
so
daß die betreffende Nase 21 erst aus der zugeordnel.cr Umfangsnut 22 freikommt,
wenn der Kolben 2 maximal in Richtung Y bewegt worden ist (Fig. 2). Erst in dieser
Stellung läßt sich der Ring 12 über den Schlüssel 1U durch Bewegung (le Ritzels
14 in Richtung V bzw. T drehen.
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Das Bezugszeichen 23 bezeichnet eine Schutzhülse, die einen kreisförmigen
Flansch 24 aufweist, der das Innere de; Spannfutters nach außen hin gegen Späne
und Schmutz abdichtet, und zwar auch dann, wenn der Kolben 2 maximal in Richtung
Y bewegt worden ist (Fig. 2). Auch in dieser maximal in Richtung Y zurückbewegten
Stellung des Kolbens 2 greitt die Schutzhülse 23 mit einer Zylinderhülse 25 dichtend
gegen die Wandung 26, 28 einer Uffnung 27.
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Über den Umfang des Flansches 24 stützen sich mehrere Druckfedern
29 in Sackbohrungen 30 des Flansches 24 unter Vorspannung ab, so daß diese beim
Zurückbewegen des Kolbens 2 diesem nachfolgt. Der Flansch 24 liegt außerdem auf
den Treibbacken 5 auf und bewegt diese bein Zurückweichen des Kolbens 2 in Richtung
Y in Entkupplungsstellung (Fig. 2).
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Wenn die Spannbacken 8 wieder in eine Lage gebracht worden sind, daß
deren Verzahnung 10 mit der Verzahnung 11 der Treibbacken 5 kämmen, kann durch entsprechende
Bewegung des Schlüssels 18 über das Ritzel 14 der Ring 12 in Richtung V bewegt werden,
was bewirkt, daß über di Schrägen 20 die Spannbacken 8 in Richtung X angehoben werden.
Alsdann wird der Kolben 2 ebenfalls in Richtung X bewegt, so daß der Ring 12 über
die Nasen 21 gegen Drehbewegung verriegelt ist.
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Die in der Beschreibung und in den Patentansprüchen beschrie benen
sowie in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzel als auch in beliebigen
Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Literaturverzeichnis DE-AS 27 11 904 DE-AS 27 41 655 DE-OS 29 37
194 DE-OS 29 30 721 DE-OS 29 49 613 DE-OS 27 29 939 DE-PS 27 49 626 US-PS 3 682
491 US-PS 4 243 236
ti e z u g s z e i c h e n 1 i s t e 1 Futterkörper
2 Kolben 3 Kolbenhals 4 Gewinde 5 Treibbacke 6 Nut 7 Keilhakenkupplung 8 Spannbacke
9 T-Nut 10 Verzahnung 11 Verzahnung 12 Ring 13 Ausnehmung, Aussparung 14 Ritzel
15 Bohrung 16 Kupplungsansatz 17 Vierknnt 18 Schlüssel 19 Verzahnung 20 Schräge
21 Nase 22 Umfangsnut 23 Schutzhülse 24 Flansch 25 Zylinderhülse 26 Wandung
27
Öffnung 28 Wandung 29 Druckfeder 30 Sackbohrung 8 Breite einer Treibbacke am Fuß
H Höhe T Bewegungsrichtung V X " Y "