DE2631583A1 - Kraftbetaetigtes spannfutter - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. DR. HERMANN FAY

Günter Horst Rö'hm
Heinrich-Röhm-Straße 5O

7927 Sontheim 79 Ulm, 9. Juli 1976

PG/4522 sr

Kraftbetätigtes Spannfutter

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Spannfutter für Drehmaschinen mit radial verschiebbaren Spannbacken, zu deren Antrieb im Futterkb'rper quer zur Futterachse verschiebbare Keilstangen und ein an den Keilstangen in deren Verschiebungsrichtung angreifender, um die Futterach.se drehbar gelagerter Treibring vorgesehen sind*

Derartige kraftbetätigte Spannfutter sind beispielsweise aus der DT-AS 2 007 509 bekannt. Bei ihnen ist der Treibring als Antriebszahnrad ausgebildet, das mit einer Außenverzahnung in zugeordnete Zähne an den Keilstangen eingreift. Am Antriebezahnrad ist unverdrehbar ein Drehrohr befestigt,

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das durch, die hohle Drehmaschinenspindel bis zum anderen Spindelende geführt ist» an dem sich eine das Drehrohr zum Lösen und Spannen der Spannbacken verdrehende Drehkolben-Zylinder-Anordnung befindet, deren mit Kolbenflügeln versehener Drehkolben unverdrehbar mit dem Drehrohr verbunden ist, während das Zylindergehäuse an einem Zwischenflansch des Spindelendes gehalten ist. - Bei beispielsweise aus der DT-PS 2 3^7 561 oder 2 00^ 889 bekannten handbetätigten Spannfuttern des eingangs genannten Aufbaus ist es bekannt , zur Antriebsverbindung zwischen dem Treibring und den Keilstangen am Treibring für jede der Keilstangen einen Zapfen vorzusehen, auf dem drehbar ein Gleitstein gelagert ist, der verschiebbar in eine Radialnut des Treibringes eingreift. - Bei allen diesen bekannten Spannfuttern sind im übrigen der Treibring und die Keilstangen über den zum Lösen oder Spannen der Spannbacken erforderlichen Weg hinaus zusätzlich so weit im Futterkörper verstellbar, daß die Verzahnung zwischen den Keilstangen und den zugehörenden Spannbacken außer Eingriff gelangt und dadurch die Spannbacke zwecke Austausches radial aus dem Futterkörper herausgenommen werden kann.

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Bei dem bekannten kraftbetätigten Spannfutter (DT-AS 2 007 509) bedingt nicht nur die Verzahnung zwischen dem Treibring und den Keilstangen sondern vor allem auch die Verwendung einer Drehkolben-Zyiinder-Anordnung einen erheblichen technischen Aufwand bei infolge des Drehkolbens und seiner Abdichtung im Zylindergehäuse komplizierter und störanfälliger Konstruktion. Xn Jedem Fall stellen derartige kraftbetätigte Spannfutter zusammen mit ihren Drehkolben-Zylinder-Anordnungen teure Sonderbauformen dar. Denn üblich und in der Häufigkeit des Einsatzes weit überwiegend dienen zum Antrieb von Spannfuttern axial arbeitende und damit technisch ein·· fächer und betriebssicherer aufgebaute Kolben-Zylinder-Anordnungen, die allerdings Spannfutter erfordern, bei welchen die Spannbacken über zur Futterachse geneigt verlaufende Keilaufnahmen und darin eingreifende Keilstücke an ein zur Betätigung der Spannbacken axial im Futterkörper verschiebbares Stellglied, wie Treibhülse, Treibkolben oder dergl. angeschlossen sind. Dabei sind die Keilstücke als axial im Futterkörper geführte Bolzen ausgebildet und mit dem Stellglied zur Mitnahme in Axial

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richtung verbunden. Die Keilstücke können (DT-AS 1 059 741) seitlich über eine Schrägverzahnung an den Grundspannbacken angreifen oder einen durch parallele Keilflächen gebildeten Bolzenkopf besitzen, der in die auf der Rückseite der Spannbacke angeordnete Keilaufnahme eingreift (DT-PS 2 139 718). Nachteilig bei diesen bekannten Spannfuttern ist jedoch die Tatsache, daß keine Möglichkeit besteht, die Spannbacken schnell und einfach auszuwechseln, wie es besonders für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen an sich wünschenswert ist·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kraftbetätigtes Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es mit einem üblichen axial arbeitenden Spannzylinder betätigt werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Antrieb des Treibrings ein im Futterkörper geführter Schieber vorgesehen ist, der im wesentlichen tangential zum Treibring verstellbar ist und in dieser Richtung mit dem Treibring im Eingriff steht, und daß zur Verstellung des Schiebers im Futterkörper ein axial verstellbarer Spann-

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anker geführt 1st, der an einen an sich bekannten axial arbeitenden Spannzylinder anschließbar ist und mit dem Schieber über mindestens einen Keilzahn im Eingriff steht, der in Verstellrichtung des Schiebers schräg gegen die Futterachse verläuft.

Der Keilzahn bildet mit der ihn aufnehmenden Führungsnut ein Keilgetriebe, das bei einer axialen Verstellung des Spannankers zu einer entsprechenden transversalen Verstellung des Schiebers im Futterkörper führt. Diese transversale Schieberverstellung wiederum hat eine entsprechende Drehung des Treibringes zur Folge, die entsprechende Verstellungen der Keilstangen und damit radiale Verschiebungen der Spannbacken im Futterkörper bewirkt. Da der Keilzahn mit der ihn aufnehmenden Führungsnut in beiden Bewegungsrichtungen des Spannankers bzw. Schiebers gleichermaßen im Form- und Kraftschluß steht, ist je nach der axialen Hubrichtung,des Spannankers ein Spannen oder Lösen der Spannbacken,- aber auch ein Verschieben der Keilstangen soweit möglich, daß die Spannbacken aus ihrer Verzahnung mit den Keilstangen frei werden und aus dem Futterkörper herausgenommen werden

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können. Der durch die Erfindung erreichte technische Fortschritt besteht somit im wesentlichen darin, daß für die Betätigung des erfindungsgemäßen Spannfutters eine übliche axial arbeitende Zylinder-Kolbenanordnung verwendet werden kann, dennoch aber die Spannbacken leicht und schnell ausgewechselt werden können, da ihr Antrieb über Keilstangen und Treibring beibehalten wird und somit die Möglichkeit bleibt, die Keilstangen soweit zu verstellen, daß ihre Schrägverzahnung mit den Spannbacken außer Eingriff gelangt.

Im einzelnen ist zweckmäßig der Schieber auf der den Keilstangen abgewandten Seite des Treibringes angeordnet. Zur Antriebsverbindung zwischen dem Treibring und dem Schieber empfiehlt sich eine Anordnung, bei welcher der Schieber einen sich gegen den Treibring erstreckenden Zapfen aufweist, auf dem drehbar ein Gleitstein gelagert ist, der in einer Radialnut des Treibringes verschiebbar geführt ist. Weiter ist eine bevorzugte AusfUhrungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Spannanker koaxial im Futterkörper angeordnet und mit einer dem Schieber anliegenden

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Gleitebene versehen ist, und daß an dieser Gleitebene und der ihr anliegenden Schieberebene der Keilzahn bzw. die Keilzähne und die sie aufnehmenden Führungsnuten angeordnet sind. Die koaxiale Anordnung des Spannankers ermöglicht in besonders einfacher Weise seinen unmittelbaren Anschluß an die Spannstange oder das Spannrohr, die bzw. das den Zuganker durch die hohle Drehmaschinenspindel hindurch mit dem Axialkolben des Spannzylinders verbindet, der üblicherweise an dem dem Spannfutter entgegengesetzten Ende der Drehmaschinenspindel angeordnet ist. Zweckmäßig ist der Keilzahn bzw. sind die Keilzähne am Spannanker vorgesehen. Hinsichtlich der Anzahl und Ausbildung der Keilzähne ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zwei Keilzähne unterschiedlicher Schrägstellung vorgesehen sind, die quer und längs zur Futterachse so gegeneinander versetzt sind, daß bei axialer Verstellung des Spannankers der eine Keilzahn aus der ihm zugeordneten Führungsnut am Schieber austritt« wenn der andere Keilzahn gerade in die ihm zugeordnete Führungsnut am Schieber eintritt, und umgekehrt, wobei beide Führungenuten in Verstellrichtung des Schiebers neben-

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einander angeordnet sind und der schräger stehende Keilzahn einen Eilhub der Keilstangen, der weniger schräg stehende Keilzahn den Spannhub der Keilstangen bewirkt. Dabei kann der Eilhub dazu dienen, die Keilstangen schnell soweit zu verstellen, daß ihre Keilverzahnung außer Eingriff mit den Spannbacken gerät, also die Spannbacken aus dem Futterkörper entnommen werden können.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines kraftbetätigten Spannfutters nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch das Spannfutter nach Fig. 1,

Fig· 3 einen Querschnitt durch das Spannfutter nach den Fig. 1 und 2,

Fig. k einen Schnitt in Richtung A-B durch den Gegenstand der Fig. 3,

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Fig. 5 einen Teil der Fig. h in vergrößerter Darstellung bei einer Stellung von Spannanker und Schieber, in der ein Wechsel der Spannbacken möglich ist,

Fig. 6 den Gegenstand nach Fig. 5 bei einer Stellung von Spannanker und Schieber, die dem Übergang vom Arbeit shub zum Eilhub entspricht.

In der Zeichnung ist der Futterkörper mit 1 bezeichnet. Radial verstellbar sind im Futterkörper 1 drei Spannbacken 2 geführt, von welchen in der Zeichnung nur die Grundbacke, also ohne Aufsatzbacke, dargestellt ist. Die Spannbacken 2 besitzen eine Verzahnung 3, die in Zahnleisten h der jeweils die Spannbacke antreibenden, im Futterkörper 1 geführten Keilstange 5 eingreifen, wobei die Verzahnung 3 der Spannbacke 2 und die Zahnleisten h der Keilstangen 5 gemeinsam eine Schrägverzahnung bilden, so daß bei Verschieben der Keilstange 5 in einer ihrer beiden Längsrichtungen die zugehörende Spannbacke 2 entsprechend radial verschoben wird. Die Länge der Zahnleisten h entspricht dabei dem ¥eg der Keilstange 5, der zum Spannen und Lösen der Spannbacke 2 erforderlich ist· Die Keiletangen 5 besitzen an ihrer Rück-

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seite Je einen Zapfen 8, der in einem Gleitstein 9 eingreift, der verschiebbar in einer Radialnut 7 eines im Futterkörper 1 drehbar gelagerten Treibringes 10 geführt ist, der das gemeinsame Antriebsglied für die Keilstangen 5 darstellt. Wird der Treibring 10 im Futterkörper 1 verdreht, so werden je nach Drehsinn die Keilstangen 5 entsprechend verschoben und dadurch die Spannbacken 2 verstellt. Der Treibring 10 und mit ihm die Keilstange 5 jeder Spannbacke 2 sind über den zum Lösen und Spannen der Backen 2 erforderlichen Weg hinaus zusätzlich verstellbar und zwar soweit, daß die Zahnleisten k vollständig außer Eingriff mit der Verzahnung 3 an der Spannbacke 2 gelangen. Dann kann im Prinzip die Spannbacke 2 radial aus ihrer Führung im Futterkörper 1 herausgezogen, verstellt oder gegen eine andere Spannbacke ausgewechselt werden.

Zum Antrieb des Treibringes 10 ist ein in einer Nut 12 im Futterkörper 1 geführter Schieber 11 vorgesehen, der im wesentlichen tangential zum Treibring 10 verstellbar ist und in dieser Richtung mit dem Treibring im Eingriff steht. Dazu ist der Schieber 11 auf der den Keilstangen 5 abge-

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wandten Seite des Treibringes 10 angeordnet und mit einem sich gegen den Treibring 10 erstreckenden Zapfen 13 versehen, auf dem drehbar ein Gleitstein 1^ gelagert ist, der in einer Radialnut 15 des Treibringes 10 verschiebbar geführt ist. Verstellt eich somit der Schieber 11 in einer seiner beiden Längsrichtungen so nimmt er Über den Gleitstein 14 den Treibring 10 in entsprechender Drehrichtung mit.

Zur Verstellung des Schiebers 11 ist im Futterkörper 1 ein axial verstellbarer Spannanker 16 geführt. Dieser Spannanker ist an einen in der Zeichnung nicht dargestellten, an sich bekannten axial arbeitenden Spannzylinder anschließbar, vozu im Ausführungsbeispiel der Spannanker koaxial im Futterkörper 1 angeordnet und fest mit einem Gewindebolzen 17 verbunden ist, der unmittelbar den Anschluß des Zugankers an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Spannstange oder ein Spannrohr ermöglicht, das durch die in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte hohle Drehmaschinenspindel hindurch mit der axial arbeitenden Zylinder-Kolben-Anordnung verbunden ist. Der Futterkörper 1 besitzt einen Flansch 6, der den Anschluß des

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Spannfutters am Kopf der Drehmaschinenspindel ermöglicht und zugleich den hinteren Abschlußdeckel des Futterkörpers 1 und die Führung 18 für den Spannanker 16 bildet.

Der Spannanker \6 steht mit dem Schieber 11 über im Ausführungsbeispiel zwei Keilzähne 19, 20 im Eingriff. Diese Keilzähne 19, 20 verlaufen in Verstellriohtung des Schiebers 11 schräg gegen die Futterachse 21,. wobei zur Aufnahme Jedes Keilzahnes 19t 20 je eine Führungsnut 19a, 20a vorgesehen ist, so daß der Kraftschluß zwischen dem Spannanker 16 und dem Schieber 11 in beiden Verstellrichtungen des Schiebers besteht. Im einzelnen ist der Spannanker 16 mit einer dem Schieber 11 anliegenden Gleitebene 22 versehen, die eine Verdrehung des Spannankers verhindert. An dieser Gleitebene 22 und der ihr anliegenden Schieberebene 23 sind die Keilzähne 19t ^O und die sie aufnehmende Führungsnuten 19a* 20a angeordnet, wobei sich im Ausführungsbeispiel die Keilzähne 19t 20 am Spannanker 16 und die FUhrungsnuten 19a, 20a am Schieber 11 befinden. Die beiden Keilzähne 19t 20 unterscheiden eich im Maß ihrer Schrägstellung und sind quer und längs zur Futterachse 21 so gegen-

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einander versetzt, daß bei axialer Verstellung des Spannankers 16 der eine Keilzahn 19 aus der ihm zugeordneten Führungsnut 19a am Schieber 11 austritt, wenn entsprechend Fig. 6 der andere Keilzahn 20 gerade in die ihm zugeordnete Führungsnut 20a am Schieber 11 eintritt und umgekehrt. Dabei sind beide Führungsnuten 19a, 20a in Verstellrichtung des Schiebers 11 nebeneinander angeordnet· Im einzelnen bewirkt der schräger stehende Keilzahn 19 einen Eilhub der Keilstangen 5, der weniger schräg stehende Keilzahn 19 den Spannhub _B Dementsprechend zeigt die Fig. k eine Stellung des Spannankers 16 und Schiebers 11, die dem Spannvorgang an den Spannbacken entspricht. Fig. 6 zeigt den Übergang vom Spannhub zu dem durch den schräger gestellten Keilzahn 19 bewirkten Eilhub. In dieser Stellung haben die Spannbacken 2 das ¥erkstück freigegeben, jedoch sind die Keilstangen 5 noch nicht soweit verschoben, daß ihre Verzahnung 3» ^ mit den Spannbacken 2 aufgehoben wäre und di© Spannbacken 2 aus dem Spannfutter herausgenommen werden könnten. Die Verschiebung der Keilstangen 5 in ihre dieses Herausnehmen der Spannbacken 2 ermöglichende Endstellung erfolgt mittels des Eilhubes entsprechend Fig. 5» welche den Spannanker 16 und den Schieber

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11 in ihrer Endstellung zeigen, in der die Keilstangen 5 die Spannbacken 2 zum Backenwechsel freigegeben haben. Um in umgekehrter Richtung, also beim Austritt des schräger stehenden Keilzahnes 19 aus seiner Nut 19a den gleichzeitigen Eintritt des weniger schräg stehenden Keilzahnes 20 in die ihm zugeordnete Nut 20a zu erleichtern, ist letztere Führungsnut 20a bei 2k durch eine Schrägfläche erweitert. Eine entsprechende, allerdings in der Zeichnung nicht dargestellte Erweiterung kann auch an der Führungsnut 19a und zwar an ihrem Ende vorgesehen werden, an dem der Keilzahn 19 in die'Führungsnut eintritt.

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Claims (1)

1. Ans ρ r ü c h θ

   1· Kraftbetätigtes Spannfutter für Drehmaschinen mit radial

   verschiebbaren Spannbacken, zu deren Antrieb im Futterkörper quer zur Futterachse verschiebbare Keilstangen und ein an:den Keilstangen in deren Verschiebungsrichtung angreifender, um die Futterachse drehbar gelagerter Treibring vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Treibringes (1O) ein im Futterkörper (i) geführter Schieber (11) vorgesehen ist, der im wesentlichen tangential zum Treibring (1O) verstellbar ist und in dieser Richtung mit dem Treibring (1O) im Eingriff steht, und daß zur Verstellung des Schiebers (11) im Futterkörper (i) ein axial verstellbarer Spannanker (16) geführt ist, der an einen an sich bekannten axial arbeitenden Spannzylinder anschließbar ist und mit dem Schieber (ii) über mindestens einen Keilzahn (i9, 20) im Eingriff steht, der in Verstellrichtung des Schiebers (11) schräg gegen die Futterachse (21) verläuft.

   2. Spannfutter-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (ii) auf der den Keilstangen (5) abgewandten Seite des Treibringes (1O) angeordnet ist.

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   3· Spannfutter nach. Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (ii) einen sich gegen den Treibring (io) erstreckenden Zapfen (i3) aufweist, auf dem drehbar ein Gleitstein ("Ik) gelagert ist, der in einer Radialnut

   (15) des Treibringes (io) verschiebbar geführt ist.

   k. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Spannanker (16) koaxial im Futterkörper (1) angeordnet und mit einer dem Schieber (11) anliegenden Gleitebene (22) versehen ist, und daß an dieser Gleitebene (22) und der ihr anli^pnden Schieberebene (23) der Keilzahn bzw. die Keilzähne (ΐ9,2θ) und die sie aufnehmenden Führungsnuten (i9a» 20a) angeordnet sind.

   5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilzahn bzw. die Keilzähne (i9, 20) am Spannanker

   (16) vorgesehen sind.

   6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß zwei Keilzähne (19> 20) unterschiedlicher Schrägstellung vorgesehen sind, die quer und längs zur Futterachse (21) so gegeneinander versetzt sind, daß bei axialer

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   Verstellung des Spannankers (i6) der eine Keilzahn (19) aus der ihm zugeordneten Führungsnut (i9a) am Schieber (ii) austritt, wenn der andere Keilzahn (20) gerade in die ihm zugeordnete Führungsnut (20a) am Schieber (1i) eintritt, und umgekehrt, wobei beide Führungsnuten (i9a» 20a) in Verstellrichtung des Schiebers (ii) nebeneinander angeordnet sind und der schräger stehende Keilzahn (i9) einen Eilhub der Keilstangen (5), der weniger schräg stehende Keilzahn (20) den Spannhub der Keilstangen (5) bewirkt.

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