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Spannfutter
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Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit radial verstellbaren Spannbacken,
die jeweils aus einer in einem Futterkörper geführten Grundbacke und einer an der
Stirnfläche der Grundbacke angeordneten, an der Grundbacke auswechselbar befestigten
Aufsatzbacke bestehen.
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Bei einem aus der DE-PS 22 18 637 bekannten Spannfutter dieser Art
liegt die Aufsatzbacke unter Belastung durch die Flieh- und Spannkräfte an einer
über die gesamte Breite der Grundbacke verlaufenden und der radialen Lagebestimmung
der Aufsatzbacke dienenden Anschlagfläche an, die von hakenförmig ineinander greifenden
Halteleisten am radial innenliegenden Ende der Grundbacke bzw. Aufsatzbacke gebildet
ist. Beim Stillstand des leeren Spannfutters sind die Aufsatzbacken lediglich durch
Klemmfedern gehalten. Um die Aufsatzbacken zwecks eines automatischen Backenwechsels
abnehmen zu können, ist es erforderlich, die Aufsatzbacken zunächst in radialer
Richtung so weit nach innen zu schieben, daß der hakenförmige Eingriff der Halteleisten
aufgehoben wird. Erst anschließend können die Aufsatzbacken unter Uberwindung der
Kräfte der Klemmfedern in axialer Richtung nach vorn von den Grundbacken abgezogen
werden. Die zum Wechseln
der Aufsatzbacken somit unerläßliche axiale
Bewegungskomponente erschwert den Backenwechsel mittels einer automatisch arbeitenden
Wechselvorrichtung Außerdem sind die Aufsatzbacken bei noch leerem oder stillstehendem
Spannfutter nur unvollständig an den Grundbacken festgelegt und ermöglichen keine
der Sicherheit dienende Verriegelung im an der Grundbacke befestigten Zustand.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß die Aufsatzbacken durch einen nur axialen Bewegungsablauf
gewechselt werden können und im an der Grundbacke befestigten Zustand unabhängig
vom Betriebszustand des Spannfutters exakt festgelegt und verriegelt sind.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß an der Aufsatzbacke
ein Zapfen und in der Grundbacke ein Zapfensitz, in den der Zapfen mit zur Futterachse
paralleler Zapfenachse axial einsteckbar ist, ferner im Futterkörper axial hinter
jeder Grundbacke ein senkrecht zu deren Führungsrichtung und zur Futterachse geführter
Schieber und im Schieber ein parallel zur Führungsrichtung der Grundbacke geführtes
Riegelstück vorgesehen ist, und daß der Zapfen mit seinem Ende in eine Aussparung
des Riegelstückes vorsteht und am Zapfenende und am Rand der Aussparung einander
zugeordnete Riegelflächen angeordnet sind, mittels welchen der Zapfen im Riegelstück
durch Verstellen des Schiebers verriegelbar ist, wobei zum Verstellen des Schiebers
ein Stellantrieb vorgesehen ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter ermöglichen der Zapfen und der
Zapfensitz einen Wechsel der Aufsatzbacken in einer ausschließlich axialen Bewegung.
Durch die Aufnahme des Zapfens im Zapfensitz ist die Aufsatzbacke an der Grundbacke
eindeutig festgelegt, und zwar unabhängig davon, ob die Aufsatzbacke durch Spann-und/oder
Fliehkräfte belastet ist oder nicht. Im abrigen sind die Aufsatzbacken an den Grundbacken
verriegelt und dadurch sicher und fest im Zapfensitz gehalten.
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In bevorzugter Ausführungsform ist der Zapfensitz von einem die Grundbacke
durchsetzenden Hohlkegelstumpf gebildet, der sich in Richtung zum Futterkörper hin
verjüngt und den Zapfen mit einem entsprechend kegeligen Zapfenschaft aufnimmt.
Bezüglich der Ausbildung des Riegelstückes und der Riegelflächen empfiehlt sich
eine Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Zapfenende aus einem Zapfenhals
und einem axial durch den Zapfensitz hindurchsteckbaren Zapfenkopf besteht, der
radial zur Zapfenachse in einer die zapfenseitige Riegelfläche bildenden Zapfenschulter
über den Zapfenhals vorsteht, und daß die Aussparung aus einem sich in Führungsrichtung
des Schiebers erstreckenden Langloch besteht, dessen Rand am einen Lochende auf
der der Grundbacke zugewandten Seite einen einwärts in den Lochquerschnitt vorstehenden,
die aussparungsseitige Riegelfläche bildenden und im Verriegelungszustand des Schiebers
die Zapfenschulter hinterfassenden Steg trägt, der eine zum anderen Lochende hin
offene Aufnahme für den Zapfenhals bildet und die Aussparung an diesem Lochende
mindestens im Querschnitt des Zapfenkopfes freiläßt, so daß hier
der
Zapfenkopf unbehindert durch den Steg axial in die Aussparung ein- bzw. aus der
Aussparung austreten kann. Das Langloch kann im übrigen an seinem dem Steg gegenüberliegenden
Ende in den Schieber übergreifen, so daß die in Führungsrichtung des Schiebers gesehene
Länge des Riegelstücks nicht durch die des Langloches bestimmt zu sein braucht,
sondern auch kürzer als das Langloch sein kann. Im übrigen empfiehlt es sich, am
Boden der Aussparung eine den Zapfen in der Entriegelungsstellung des Schiebers
axial aus dem Zapfensitz herausdrückende Schwelle vorzusehen. Der Zapfen ist dann
im Zapfensitz bereits gelockert, wenn die Wechselvorrichtung die Aufsatzbacke greift
und von der Grundbacke abzieht.
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Eine wegen ihrer Einfachheit auch in herstellungsmäßiger Hinsicht
besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber
in einer zur Grundbacke hin offenen Führungsnut des Futterkörpers und das Riegelstück
in einer zur Grundbacke hin offenen Führungsnut des Schiebers laufen, wobei sich
das Riegelstück axial gegen die Grundbacke abstützt und in einer parallel zur Führungsrichtung
des Schiebers verlaufenden Nut der Grundbacke liegt. Von besonderer Bedeutung ist
dabei weiter der Vorschlag, daß das Riegelstück und die Grundbacke einander in einer
Gleitebene anliegen, die in Führungsrichtung des Schiebers geneigt ist und beim
Verstellen des Schiebers in den Verriegelungszustand dem Riegelstück eine den Zapfen
in den Zapfensitz ziehende axiale Bewegungskomponente erteilt. Im Ergebnis erfolgt
über den Stellantrieb des Schiebers nicht nur das Lösen, sondern auch das Festziehen
des Zapfens im Zapfensitz. Eine weitere
vorteilhafte Maßnahme besteht
darin, daß die Führungsnut für den Schieber nur wenig breiter als das Riegelstück
und dieses in Führungsrichtung des Schiebers so lang ist, daß es im Entriegelungszustand
des Schiebers in dessen Führungsnut vorsteht. Radialverstellungen der Grundbacke
sind dann im Entriegelungszustand des Schiebers nicht mehr möglich, weil das in
die Führungsnut für den Schieber vorstehende Riegelstück an den Seitenwänden der
Führungsnut anschlägt.
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Das Werkstück kann dann nur noch gespannt werden, wenn die Aufsatzbacken
an den Grundbacken tatsächlich verriegelt sind.
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Zur weiteren Festlegung der Aufsatzbacke an der Grundbacke können
die Grundbacke und die Aufsatzbacke an ihren einander zugewandten Stirnflächen Nocken
und Nockenaufnahmen zur Sicherung gegen Verdrehungen um die Zapfenachse aufweisen.
Zweckmäßig sind die Nocken und Nockenaufnahmen so sich symmetrisch zur Zapfenachse
gegenüberliegend angeordnet, daß sie in zwei sich durch eine Wendung ton 1800 um
die Zapfenachse unterscheidenden Stellungen der Aufsatzbacke ineinander passen,
so daß die Aufsatzbacke in beiden dieser Stellungen an der Grundbacke befestigt
werden kann. Der Zapfen kann lösbar in der Aufsatzbacke gehalten sein; zweckmäßig
ist er mit einem Gewindekopf in die Aufsatzbacke eingeschraubt.
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Der Stellantrieb für den Schieber kann auf verschiedene Weise ausgebildet
sein. Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß als Stellantrieb
für jeden Schieber eine eigene druckmittelbetätigte Zylinderkolbenanordnung im Futterkörper
vorgesehen ist,
die einen parallel zur Führungsrichtung des Schiebers
geführten, beidseitig beaufschlagbaren Kolben aufweist, der über einen Mitnehmer
mit dem Schieber verbunden ist. Das Festziehen, Vc riegeln, bzw. Lösen der Zapfen
im Zapfensitz erfolgt somit unabhängig voneinander für sich an jeder Spannbacke.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, als Stellantrieb für die Schieber einen allen
Schiebern gemeinsamen, koaxial zur Futterachse im Futterkörper drehbar gelagerten
und antreibbaren Stellring vorzusehen, der für jeden Schieber eine Radialnut mit
einem darin geführten Gleitstein aufweist, der auf einem am Schieber vorgesehenen
Achszapfen drehbar gelagert ist. Der Stellring kann einen Zahnkranz tragen, in den
ein im Futterkörper gelagertes, von außen verdrehbares Zahnritzel greift. Zum Betätigen
des Zahnritzels kann beispielsweise an der Backenwechselvorrichtung ein entsprechender
Drehkopf vorgesehen sein, der mit einem Schaft des Zahnritzels zum Eingriff gebracht
und von der Backenwechselvorrichtung her im jeweils benötigten Drehsinn angetrieben
werden kann.
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Auch besteht die Möglichkeit, mit Hilfe des Stellringes ein außen
am Futterumfang vorgesehenes Kontrollglied zu steuern, daß den Ver- bzw. Entriegelungszustand
der Schieber erkennen läßt.
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Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch
ein Spannfutter nach der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-I1 durch
das Spannfutter nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt in Richtung III-III
durch den Gegenstand der Fig. 2, Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine andere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Spannfutters in einer Darstellung mit von den Grundbacken
abgezogenen Aufsatzbacken.
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Die Spannfutter besitzen drei radial verstellbare Spannbacken, die
jeweils aus einer in einem Futterkdrper 1 geführten Grundbacke 2 und einer an der
Stirnfläche der Grundbacke angeordneten und an der Grundbacke auswechselbar befestigten
Aufsatzbacke 3 bestehen. Die Grundbacken 2 sind in üblicher Weise mit einem die
radiale Backenverstellung bewirkenden Antriebsglied 4 verbunden, im Ausführungsbeispiel
über eine Keilhakenanordnung 5. Jedoch ist im Rahmen der Erfindung selbstverständlich
auch jeder andere Stellantrieb für die Grundbacken 2 möglich. In jedem Fall befindet
sich an jeder Aufsatzbacke 3 ein Zapfen 6 und in jeder Grundbacke 2 ein Zapfensitz
7, in den der Zapfen 6 mit zur Futterachse paralleler Zapfenachse 9 axial eingesteckt
werden kann. Ferner ist im Futterkörper 1 axial hinter Jeder Grundbacke 2 ein senkrecht
zu deren Führungsrichtung und zur Futterachse 8 verstellbar geführter Schieber 10
und im Schieber ein parallel zur Führungsrichtung der Grundbacke 2 verstellbar geführtes
Riegelstück 11 vorgesehen. Der Zapfen 6 steht mit seinem Ende in eine Aussparung
12 des Riegelstückes 11 vor. Außerdem sind am Zapfenende und am Rande der Aussparung
12 einander zugeordnete, in Führungsrichtung des Schiebers
10
verlaufende Riegelflächen 13 angeordnet, mittels welchen der Zapfen 6 im Riegelstück
11 durch Verstellen des Schiebers 10 verriegelt werden nn.
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Der Zapfensitz 7 ist in allen Ausführungsbeispielen von einem die
Grundbacke 2 durchsetzenden Loch in Form eines Hohlkegelstumpfes gebildet, der sich
in Richtung von der Aufsatzbacke 3 zum Futterkörper 1 hin verjüngt und den Zapfen
6 mit einem entsprechend kegeligen Zapfenschaft 6.3 aufnimmt. Das Zapfenende selbst
besteht aus einem Zapfenhals 6.1 und einem axial durch den Zapfensitz 7 hindurchsteckbaren
Zapfenkopf 6.2. Dieser steht radial zur Zapfenachse 9 in einer die zapfenseitige
Riegelfläche 13 bildenden Zapfenschulter 6.4 über den Zapfenhals 6.1 vor.
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Die Aussparung 12 ist von einem sich in Führungsrichtung des Schiebers
10 erstreckenden Langloch gebildet. Der Rand dieses Langloches trägt am einen Lochende
auf der der Grundbacke 2 zugewandten Seite einen einwärts in den Lochquerschnitt
vorstehenden Steg 14, der mit seiner dem Zapfenkopf 6.2 zugewandten Stegfläche 15
die aussparungsseitige Riegelfläche 13 bildet und in Richtung der Zapfenachse 9
niedriger als die Langlochtiefe ist und im Verriegelungszustand des Schiebers 10
die Zapfenschulter 6.4 übergreift.
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Der Steg 14 bildet zum anderen Lochende 16 hin eine offene Aufnahme
17 für den Zapfenhals 6.1 und läßt im übrigen die Aussparung 12 an diesem Lochende
16 mindestens im Querschnitt des Zapfenkopfes 6.2 frei, so daß an diesem Lochende
16 der Zapfenkopf 6.2 im Entriegelungszustand des Schiebers 10 unbehindert durch
den Steg 14 in die Aussparung 12 eintreten kann. Das Langloch kann an seinem den
Steg 14 gegenüberliegenden Ende 16 in den Schieber 11 übergreifen.
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Weiter ist der Boden 18 der Aussparung 12 mit einer Schwelle 19 versehen,
die den Zapfen 6 in der Entriegelungsstellwng des Schiebers 10 axial aus dem Zapfensitz
7 hinausdrückt, wozu die Schwelle 19 und der Zapfenkopf 6.2 einander zugeordnete,
geneigte Anlaufflächen 20 aufweisen. Der Schieber 10 läuft in einer zur Grundbacke
2 hin offenen Führungsnut 21 des Futterkörpers 1 und das Riegelstück 11 in einer
zur Grundbacke 2 hin offenen Führungsnut 22 des Schiebers 10.
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Das Riegelstück 11 stützt sich axial gegen die Grundbacke 2 in einer
Gleitebene 23 ab und liegt im übrigen in einer parallel zur Fuhrungsrichtung des
Schiebers 10 verlaufenden Nut 24 der Grundbacke 2. Die Gleitebene 23 verläuft in
Führungsrichtung des Schiebers 10 etwas geneigt unter einem Winkel 25, so daß dem
Riegelstück 11 beim Verstellen des Schiebers10 in den Verriegelungszustand eine
den Zapfen 6 in den Zapfensitz 7 ziehende axiale Bewegungskomponente erteilt wird.
Die Führungsnut 21 für den Schieber 10 ist nur wenig breiter als das Riegelstück
11, das einer seits in Fiihrungsricheung des Schiebers 10 so lang ist, daß es im
Entriegelungszustand des Schiebers 10 in dessen Führungsnut 21 vorsteht. In dieser
Stellung verhindert es durch Anschlag an den Seitenwänden der Schieberführungsnut
21 Radialverstellungen der Grundbacke 2. Bei entriegelten Aufsatzbacken 3 kann somit
das Spannfutter nicht gespannt werden.
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In den Ausführungsbeispielen sind die Grundbacken 2 und die Aufsatzbacken
3 zusätzlich gegen Verdrehungen um die Zapfenachse 6 gesichert, wozu jede Grundbacke
2 und Aufsatzbacke 3 an ihren einander zugewandten Stirnflächen Nocken 26 und Nockenaufnahmen
27 aufweisen.
Die Nockenaufnahmen 27 befinden sich in der Stirnfläche
der Grundbacke 2. Im übrigen liegen sich die Nocken 26 und Nockenaufnahmen 27 so
symmetrisch zur Zapfenachse 6 gegenüber, daß sie in zwei sich durch eine Wendung
von 1800' um die Zapfenachse 6 unterscheidenden Stellungen der Aufsatzbacke 3 ineinander
passen, so daß die Aufsatzbacken 3 wahlweise in einer dieser beiden Stellungen an
der Grundbacke 2 befestigt werden kann. Der Zapfen 6 ist mit einem Gewindekopf 28
in die Aufsatzbacke 3 eingeschraubt, kann also seinerseits gewechselt werden.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 3 ist als Stellantrieb
für jeden Schieber 10 eine eigene druckmittelbetätigte Zylinderkolbenanordnung 29
im Futterkörper 1 vorgesehen. Diese Zylinderkolbenanordnung 29 besitzt einen parallel
zur Führungsrichtung des Schiebers 10 geführten Doppelkolben 30, der beidseits in
Druckkammern 31 mit dem Druckmittel beaufschlagt werden kann und durch einen Mitnehmer
32 mit dem Schieber 10 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 darin ist
als Stellantrieb für den Schieber 10 ein allen Schiebern gemeinsamer Stellring 33
vorgesehen, der koaxial zur Futterachse 8 im Futterkörper 1 drehbar gelagert ist.
Dieser Stellring 33 besitzt für jeden Schieber 10 eine Radialnut 34 mit einem darin
geführten Gleitstein 35, der auf einem am Schieber 10 vorgesehenen Achszapfen 36
drehbar gelagert ist. Der Stellring 33 trägt einen Zahnkranz 44, in den ein im Futterkörper
1 gelagertes, von außen verdrehbares Zahnritzel 37 greift. Dabei empfiehlt es sich,
das Zahnritzel 37 mit radial zur Futterachse 8 gerichteter Drehachse 38 anzuordnen,
so
daß der Schaft 39 des Zahnritzels 37 an der Umfangsfläche des Futterkörpers 1 für
einen radial zustellbaren Drehantrieb zugänglich wird, der in Fig. 4 bei 40 angedeutet
ist und einen Teil der Backenwechselvorrichtung bildet, die in Fig. 4 bei 41 mit
lediglich nur einer der Aufsatzbacken 3 angedeutet ist. Zu dieser Backenwechselvorrichtung
kann auch ein berührungsloser Grenztaster 42 gehören, der über einen am Futterkörper
1 in dessen Umfangsfläche vorgesehenen Kontrollstift 43 den Verriegelungszustand
des Spannfutters überwacht. Der Kontrollstift 43 selbst kann in im einzelnen in
der Fig. 4 nicht dargestellter Weise vom Stellring 33 so betätigt werden, daß an
der Stellung des Kontrollstiftes 43 der Verriegelungszustand der Aufsatzbacken 3
erkennbar ist.
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