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Schnellspannvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Schnellspannvorrichtung
mit in axialer Richtung feststehendem Spannglied (Spannzange, Spanndorn, Futter
od. dgl.), auf das eine axial verschiebbare Schiebehülse über in Gehäusedurchbrüchen
geführte, im Abstand voneinander angeordnete Wälzkörper einwirkt, die sich andererseits
an einer Außenkegelfläche einer ebenfalls axial verschiebbaren, das Spannglied unmittelbar
beeinflussenden Druckhülse abstützen.
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Bei einer bekannten Schnellspannvorrichtung der vorgenannten Art wird
die Spannkraft in axialer Richtung durch mehrere hintereinander angeordnete und
sich aufeinander abwälzende Rollen auf das Spannglied übertragen. Die Spannbewegung
der Schiebehülse wird den Rollen durch eine nicht selbsthemmende Kegelfläche mitgeteilt,
während die Rollen im gespannten Zustand durch eine sich an die Kegelfläche anschließende
zylindrische Fläche der Schiebehülse festgehalten werden. Bei derartigen Spannvorrichtungen
kann es vorkommen, daß die mindestens paarweise vorgesehenen rollenartigen Wälzkörper
sich beim Spannen und Entspannen etwas verkanten und nicht mehr einwandfrei aneinander
abrollen. Auch müssen die zur Führung der Rollen dienenden Käfige sehr genau bearbeitet
sein. Da die Schiebehülse im gespannten Zustand mit einer zylindrischen Fläche an
den Rollen anliegt, muß, wenn Werkstücke mit um ein geringes Maß abweichenden Durchmessern
gespannt werden sollen, erst durch Verdrehung der vorn an der
Spannvorrichtung
angeordneten Überwurfmutter eine neue Justierung vorgenommen werden. Schließlich
ist auch nicht sichergestellt, daß wegen der paarweisen Anordnung der Rollen sich
diese während eines Arbeitsganges nicht lockern, womit das Werkstück nicht mehr
fest eingespannt wäre.
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Gemäß der Erfindung weist die Schiebehülse eine selbsthemmende Innenkegelfläche
auf, die an in radialen Bohrungen des Gehäuses geführten Druckkugeln anliegt.
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Dadurch, daß die Innenkegelfläche selbsthemmend ausgebildet ist und
somit eine verhältnismäßig kleine Steigung aufweist, ist der radiale Weg, den die
Druckkugeln bei der Übertragung der Spann-und Entspannbewegung zurückzulegen haben,
verhältnismäßig klein, so daß sich gegenüber der bekannten Spannvorrichtung der
Gesamtdurchmesser verringert. Da die selbsthemmende Innenkegelfläche das Spannglied
im gespannten Zustand festhält, ist eine selbsttätige Lockerung der die Spannung
erzeugenden Elemente nicht mehr möglich. Schließlich ist es mit der neuen Spannvorrichtung
möglich, Werkstücke mit um ein gewisses Maß voneinander abweichenden Durchmessern
zu spannen, ohne erst durch Verdrehung der Überwurfmutter eine neue Justierung vornehmen
zu müssen, da es zur Herstellung des Spannzustandes gleichgültig ist, an welchem
Punkt eines längeren Bereiches der selbsthemmenden Innenkegelfläche der Druckkörper
anliegt.
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Dadurch, daß die Wälzkörper aus Druckkugeln bestehen, die in Bohrungen
des Gehäuses geführt sind, sind die Druckkörper einfach, billig und sehr genau herzustellen.
Da sich die Kugeln in allen Lagen einwandfrei abwälzen, kommt eine große Betriebssicherheit
zustande. Die Tatsache, daß die Kugeln jeweils nur einzeln vorgesehen und nicht
wie bei den bekannten Spannvorrichtungen mehrere Wälzkörper hintereinander angeordnet
zu werden brauchen, ergibt sich eine weitere Vereinfachung, die es in Verbindung
mit den bereits obenerwähnten, den Raumbedarf verringernden Maßnahmen mit sich bringt,
daß die Spannvorrichtung im ganzen eine kurze und gedrungene Bauart aufweist, was
gerade für schnellaufende Werkzeugmaschinen von besonderer Bedeutung ist. Durch
die kurze und gedrungene Bauart ergibt sich zudem eine bessere Übersichtlichkeit
bei der Arbeit. Die Druckkugeln sind schließlich wegen der starken punktförmigen
Pressung, die sie auf die Nachbarelemente ausüben, gegen Erschütterungen haltbarer
als andere Druckkörper. Sie rufen geradezu eine elastische Verformung der Schiebehülse
hervor, wodurch eine sehr sichere Spannverbindung erzielt wird.
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Trotz der gedrungenen Bauart der Spannvorrichtung ist es infolge des
Zusammenwirkens der selbsthemmenden Innenkegelfläche und der Druckkugeln ohne weiteres
möglich, in ihr eine Kraftübersetzung von i : 5 zu erzielen. Der einfache Aufbau
und die Betriebssicherheit der neuen Vorrichtung erlauben es zudem, auch Spannvorrichtungen
mit verhältnismäßig großen Spannweiten vorzusehen. Bei einer Spannvorrichtung mit
einem in axialer Richtung beweglichen Spannglied ist es zwar schon bekanntgeworden,
die Schiebehülse mit einer selbsthemmenden Innenkegelfläche zu versehen, die auf
Druckstifte einwirkt, die in Bohrungen der Druckhülse geführt sind und mit ihrer
kegelförmigen Spitze an der schrägen Grundfläche einer ringförmigen Keilnut des
Gehäuses auf und ab gleiten können. Spannvorrichtungen mit derartigen axial beweglichen
Spanngliedern haben jedoch den Nachteil, daß bei Bearbeitung von Werkstücken, bei
denen genaue Längentoleranzen eingehalten werden müssen, wozu im Spannglied ein
Längsanschlag vorgesehen ist, Ungenauigkeiten eintreten, wenn die Drehteile geringe
Durchmesserabweichungen aufweisen und das Spannglied daher in gespanntem Zustand
verschiedene Stellungen in axialer Richtung einnimmt. Sieht man den Anschlag dagegen
nicht im Spannglied, sondern in der Drehbankspindel vor, so nimmt das Werkstück
zwar immer dieselbe Lage ein, es führt jedoch beim Spannen eine Längsbewegung gegenüber
dem feststehenden Werkstück aus, wobei die Innenspannflächen des Spanngliedes auf
dem Werkstück gleiten, was ihren schnellen Verschleiß herbeiführt.
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Es kommt hinzu, daß bei der bekannten Spannvorrichtung mit der selbsthemmenden
Innenkegelfläche, die auf Druckstifte einwirkt und ein axial bewegliches Spannglied
schließt, beim Lösen des Spanndrucks mittels der Schiebehülse infolge der auf die
Spitzender Druckstifte einwirkenden Biegemomente der Spanndruck stehenbleibt, d.
h., die Stifte gehen im allgemeinen nicht von selbst wieder in ihre Ruhelage zurück.
Vielmehr werden sie erst durch das Anschlagen der Schiebehülse an die Spannmutter,
mit der die Druckhülse fest verbunden ist und durch die sie daher mitgenommen wird,
entlastet und wieder nach außen geschoben, worauf sich nunmehr die Spannvorrichtung
unter eigener Federkraft wieder öffnen kann. Bei dieser bekannten Spannvorrichtung
ist daher die selbsthemmende Innenkegelfläche zur Aufrechterhaltung des Spanndrucks
nicht unbedingt erforderlich, während die Entspannbewegung des Spanngliedes durch
die Kegelfläche überhaupt nicht beeinflußt wird. Weiterhin müssen die bei der bekannten
Spannvorrichtung verwendeten Druckstifte, die in die ringförmige Keilnut des Gehäuses
eingreifen, sehr genau bearbeitet sein, wenn alle diese schrägen Flächen genau aufeinanderpassen
sollen. Vor allem erfordert aber diese bekannte Spannvorrichtung wegen der gleitenden
Reibung, die zwischen den einzelnen Elementen auftritt, einen so großen Kraftaufwand,
daß sie unter den üblichen Bedingungen der Praxis nicht verwendbar ist. Schließlich
tritt infolge dieser gleitenden Reibung auch noch ein sehr schneller Verschleiß
der beteiligten Einzelteile ein.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Schnellspannvorrichtung gemäß der Erfindung mit
einer Spannzange mit Überwurfmutter in einem senkrechten axialen Schnitt,
Fig.
a dieselbe Schnellspannvorrichtung in einer Draufsicht und teilweise in einem waagerechten
axialen Schnitt in einem verkleinertem Maßstab, Fig.3 eine Schnellspannvorrichtung
gemäß der Erfindung mit einer eingeschraubten Spannzange in einem waagerechten axialen
Schnitt und Fig. q. eine Schnellspannvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Spanndorn
ebenfalls in einem senkrechten axialen Schnitt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i ist einer federnden Spannzange
a bekannter Art, die in einem Gehäuse b mittels einer Überwurfmutter c gehalten
wird, eine Druckhülse d zugeordnet, die mit ihrer kegeligen Innenfläche auf die
Kegelfläche der Spannzange a einwirkt und diese zum Spannen des in die Zange eingeführten
Werkstückes veranlaßt, wenn sie in Richtung auf die Überwurfmutter c verschoben
wird.
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Zum Hervorbringen dieser Verschiebung dient ein mittels eines Handhebels
e beweglicher Gleitring f und eine von ihm mitgenommene Schiebehülse g (vgl. Fig.
i und a). Der Handhebel e ist dabei durch Führungsschrauben
L mit dem Gleitring f
verbunden. Die Schiebehülse g ist mit einer selbsthemmenden
Hohlkegelfläche h mit einem Kegelwinkel bis zu etwa 7° versehen. Innerhalb der Hohlkegelfläche
1a liegen in entsprechenden Bohrungen des Gehäuses b einige, beispielsweise acht
Kugeln i, die andererseits an einer steileren Kegelfläche k der Druckhülse
d anliegen.
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In der in Fig. i gezeichneten Stellung ist die Schiebehülse g
ganz nach rechts geschoben, und die Kugeln i haben mittels der Kegelfläche
k die Druckhülse d so weit auf den kegeligen Kopf der Spannzange a bewegt,
daß die Spannzange zur Wirkung gelangt ist. Dieser Fäll gilt für ein einzuspannendes
Werkstück mit kleinstem zulässigem Maß. Wenn dieses Werkstück einen etwas größeren
Durchmesser hat, so gelangt die Schiebehülse g bis zur Erreichung einer festen Einspannung
nicht so weit nach rechts. Infolge der selbsthemmenden Ausführung der Hohlkegelfläche
da tritt also ein zuverlässiges Einspannen an jeder Stelle auf der ganzen Länge
dieser Hohlkegelfläche auf. Es können somit Werksdicke mit verschiedenem Durchmesser
zuverlässig festgespannt werden, ohne daß besondere Mittel zum Festhalten notwendig
sind oder besondere Einstellungen z. B. an der Schiebehülse vorgenommen werden müssen.
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Infolge der zwischen der Hohlkegelfläche lt und den Kugeln
i auftretenden Selbsthemmung bleibt nun die Spannung der Spannzange bestehen, auch
wenn der in Richtung des Pfeiles A nach rechts gebrachte Handhebel e losgelassen
wird (Fig. a). Dagegen kann die Spannung der Spannzange durch Zurückbewegung des
Hebels e nach links in Richtung des Pfeiles B jederzeit sofort wieder aufgehoben
werden.
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Fig. 3 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie Fig. i. Die Spannzange
a wird jedoch nicht durch eine Überwurfmutter gehalten, sondern sie ist mit ihrem
Schaft in das Gehäuse b fest eingeschraubt. Die Übertragung der Einwirkung der Schiebehülse
g über deren Hohlkegelfläche h und die Kugeln i geschieht mittels der Druckhülse
d, auf deren Kegelfläche k die Kugeln i einwirken.
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Fig. q. zeigt eine Schnellspannvor richtung nach der Erfindung mit
einem Spanndorn an Stelle einer Spannzange. Der in bekannter Weise federnd ausgeführte
Spanndorn m besitzt eine hohlkegelige Bohrung, in welcher der kegelige Kopf n eines
Schraubenbolzens liegt. Dieser Bolzen ist in einem zylindrischen Gleitstück o befestigt,
das in dem Gehäuse b axial verschiebbar ist. Auf dem Umfang des Gleitstückes o ist
die Kegelfläche k angeordnet, auf welche die von der selbsthemmenden Hohlkegelfläche
h der Schiebehülse g beeinflußten Druckkörper einwirken. Diese Druckkörper bestehen
bei dem Ausführungsbeispiel aus zwei Reihen Kugeln i, zwischen denen druckübertragende
Zwischenstückep vorgesehen sind.