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i'Keilspannfutterll
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Die Erfindung bezieht sich auf Spannfutter im allgemeinen und insbesondere
auf Keilspannfutter.
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Derartige Spannfutter arbeiten in der Regel zufriedenstellend, haben
jedoch in mancherlei und wic;-itiger Hinsicht entscheidende Jängel. So stellt beispielsweise
die im getrieb auftretende Reibung der Spannbacken bei einem derartigen Spannfutter
ein Problem dar. Zwar ist eine verhältnismäßig hohe Betriebsreibuno aufgrund der
Keilwirkung unvermeidlich, eine solche Reibung wird jedoch ganz erheblich durch
die übliche Ausgestaltung der Keile als T-Schlitze in einem Mittelstück, das keule
an den inneren Enden der Spannbacken im Gleitsitz aufnimmt, erheblich verstärkt.
Es ist in jedem Falle sehr schwierig, die T-Schlitze im Mittelstück und die Keilformationen
auf den inneren Spannbackenenden zu bearbeiten und zusammenzubauen, ohne daß ein
Kleinen oder übermäßiges Spannen in der Wirkung eintritt, so da die Reibung im Betriebbei
derartigen Spannfuttern in der Regel relativ hoch ist. Um die T- Schlitze im Mittelstück
und die Keile der Spannbacken sowie ihre ausreichende Passung beim Zusammenbau mit
genügender Präzision ausführen zu können, sind relativ hohe Kosten erforderlich,
was diese Spannfutter nicht attraktiver macht. Die Anordnung dieser Spannfutter
für inre Betriebsweise mit durchgehenden Bohrungen geht auf Kosten einer beengten
diametralen Konstruktion dieser Spannfutter, da nicht nur die Spannbacken, sondern
auch die Teile und ihre Becätigungsmittel außerhalb der Begrenzungen der durchgehenden
Bohrung angeordnet sein müssen. Da die Keile in diesen Spannüuttern auch an den
inneren Enden der Spannbacken angeordnet sind, haben die Spannfutter auch keine
lösbaren Spannkissen, da an den inneren Spannbackenenden kein Platz ist, uii eine
lösbare Befestigungsvorrichtung für derartige Spannkissell vorzusehen.
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Aufgabe aer windung ist es, ein Keilspannrutter zu schaffen, Mit dessen
Hilfe die Spannbacken ohne Klemmen und mit wesentlich geringerer Reibuno im Betrieb
als bei bekannten vergleichbaren Vorrichtungen arbeiten. Weiterhin ist Ziel der
Erfindung, ein Keilspannfutter zu schaffen, das in seiner Keiluirkung keine F-Sch[itzformationen
aufweist.
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Gemäß der Erfindung wird ein Spannfutter mit den merkmalen des Kennzeichens
des Anspruches 1 vorgeschlagen. Weitere Ausgestaltuben der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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im alle vorliegender Erfindung werden geradlinige Nookennuten gleichförmiger
Breite und rechteckförmigen Querschnittes sowie Mitnehmerkeile in Flachstabform,
die mit den Nuten zusammenwirken, vorgesehen. Hierzu sind die Nuten in zweierlei
Weise ausgebildet. Die Nuten der ersten Art sind in den gegenüberlieenden Seiten
einer jeden Klemmbacke in seitlicher Ausrichtung mi Leinander und in Längsrichtung
ausgebildet, damit eine vorgegebene Winkeifläche mit einer gemeinsamen Ebene senkrecht
zur Spannfutterachse entsteht, in der alle Spannbacken in ihren Führungswegen im
Spannfutterkörper beweglich geführt sind, während die Nuten der zweiten Art jedem
Führungsweg zugeordnet und in den gegenüberliegenden Seiten des Führungsweges und
damit im Spannfutterkörper ausgebildet sind; sie liegen dabei in einer Szene senkrecht
zur gemeinsamen Ebene und zur vittelebene des zugeordneten Führungsuteges, in welchem
die Spannfutterachse liest. Ferner ist eine Spannbackenbetätigungsvorrichtung vorgesehen,
die im Spannbackenkörper in Richtung der Spannbj'ckenachse beweglich geführt ist
und die die Mitnehmerkeile beweglich aufllimint, wobei diese Keile ebenfalls in
form von zwei unterschiedlichen Arten ausgebildet und mit Gleitsitz in den Nuten
der zugeordneten Arten aufgenommen sind, und wobei bei einer Rückwärts- und Vorwärtsbewegung
der Betätigungsvorrichtung die Nuten und die Keile miteinander so zusammenwirken,
daß die Spannbacken auf die Spannfutterachse zu und von ihr weg bewegt wereen und
den die Spannbacken klemmenden Kräften entgeaenwirken.
Somit erfordert
die Ausbildung der Nuten in den Spannnaeken nur mehr einen einfachen ßearbeitutigsvorgat0g,
der mit noher Präzision durchgeführt werden kann. Die Ausbildung der anderen Nuten
im Spannfutterkörper kann ebenfalls in einfacher t:nu präziser Weise vorgenommen
werden, indem in die Vorderwand des Spannfutterkörpers in Verbindung mit jedem Führungsweg
eine Öffnung eingearbeitet wird, die den zugeordneten Führungsweg -schneidet und
entgegengesetzte Seitenwände und Endwände besitzt, wobei die Seitenwände in parallelen
Ebenen senkrecht zur gemeinsamen Ebene und zur Mittelebene des zugeordneten Führungeweges
liegen, und die Endende nach außen von den Seiten dieses Führungsweges versetzt
sind; dabei bildet die uffnung auf entgegengesetzten Seiten der Spannbacke diese
andere Nuten im Spannfutterkörper aus. Werden die Nuten auf diese Weise ausaebildet,
erstrecken sie sich ferner über die gesamte Dick der Vorderwand des Spannfutterkörpers
und ergeben dadurch nicht nur einen einfachen Zugang der Mitnehmerkeile zu den entsprechenden
Nuten von einer Richtung hinter der Vorderwand her, sondern auch eine entsprechende
Länge der anderen Nuten zur optimalen rührung der fiitnehmerkeile über den Betriebsbereich
der Klemmbackenbetätigungsvorrichtung. Eine präzise Ausbildung der Mitnehmerkeile
auf der Klemmbackenbetätigungsvorrichtung erfordert auch nicht mehr als einen einfachen
Bearbeitungsvorgang, wenn man berücksichtigt, daß sie die Form eines einfachen Flachstahles
haben.
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Auch bieten die Nuten und Mitnehmerkeile auf einfache Weise eine hochpräzise
Gleitführung wie auch einen Zwischensitz beim Zusammenbau des Spannfutters, so daß
diese Teile zusarnnlen mit den Klemmbacken praktisch kein Spiel im Betrieb haben
und hei minimaler betrieblicher Reibung weich arbeiten.
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Während das Spannfutter nach der Erfindung insoferne außerordentlich
vorteilhaft ist, als die Keilwirkuny nicht nur allen Klemmtendenzen der Klemmbacken
entgegewirkt, sondern auch die Betriebsreibung weit unter der minimalen Reibung
herkömmlicher Keilspannfutter hält, bietet das Spannfutter nach der Erfindung auch
den Vorteil, daß die Kosten erheblich unter denen bekannter
Keilspannfutter
liegen, was durch die besonders einfache Konstruktion in der Keilwirkung mit den
Nockennuten und [Iitnehverkeilen bedingt ist.
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Die Keliwirkung bei dem Spannfutter nach der Erfindung hat, indem
sie von innerhalb der inneren Enden der Spannbacken auf den Bereich zwischen ihren
äußeren und inneren Enden verlegt worden ist, ferner entscheidende Vorteile dadurch,
daß in jedem all eine optimale in diametraler Richtung kompaktere Keilspannfutterkonstruktion
erzielt wird, unabhängig davon, ob die Spann futter Durchgangsbohrungen erforderlich
machen oder nicht.
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Dadurch, daß die Keliwirkung bei dem Spannfutter nach der Erfindung
von dem Bereich zwischen den inneren Enden der Hauptspannbacke n auf den Bereich
zwischen ihren äußeren und inneren Enden übertragen worden ist, sind die inneren
Enden dieser Spannbacken frei zur lösbaren Befestigung von das Werkstück erfassenden
Kissen, falls dies erwünscht ist, wobei herkömmliche Aufsatzbacken auch lösbar auf
den Hauptbacken befestigbar sind.
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Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand
eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt: r ig. 1 eine Teilvorderansicht
eines Keilspannfutters nach der Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Spannfutter
nach Fig. 1 längs der Linie 2-2, Fig. 3 und 4 Teilschnitte durch das Spannfutter
nach der Erfindung, längs der Linien 3-3 und 4-4 der Fig. 2, Fig. 5 eine Schnittansicht
durch das Spannfutter längs der Linie 5-5 der Fig. 2,
teig, 6 und
7 Telischnitte durch das Spannfutter längs der Linien 6-6 und 7-7 der Fig. 4, und
Fig. 8 einen Teilschnitt durch das Spannfutter ähnlich der Fig.
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7, wobei wichtige Teile des SpannfutLers in einer anderen Betriebsposition
dargestellt sind.
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In den Zeichnungen und insbes. in den Figuren 1 bis 5 ist mit 10 ein
Spannfutter in Keilform bezeichnet, das eine Drehachse x und einen Körper 12 mit
einer Vorderwand 14 aufweist, in der führungswege 1G für Spannbacken la vorgesehen
sind, die radial in bezug auf die Achse x und eine gemeinsame, senkrecht zur Achse
x liegende Ebene oeweglich geführt sind.
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Von wesentlicher Bedeutung für das Spann futter nach der Erfindung
ist seine Kellwirkung, die durch geradlinige Nockennuten 20 und 22 in den Spannbacken
18 und ihren Führungswegen 16, und durch einen Spannbackenbetätiger 24 mit W nehrnerkeilen
26 und 28, die mit den entsprechenden Nockennuten 20 und 22 zusammenwirken, bestimmt
ist. Die Nuten 2U verlaufen geradlinig und haben einen einfachen Rechteckquerschnitt
sowie gleich förmioe Breite; sie sind in die gegenüberliegenden Seitenwände einer
jeden Spannbacke seitlich aufeinander ausgerichtet eingearbeitet, wobei die Nuten
20 in jeder Spannbacke einen gegebenen Winkel A mit der gemeinsamen Ebene p einschließen,
so da diese Nuten einen Keilwinkel B besitzen, der in vorliegendem Fall 90° minus
A beträgt (Fig. 6). Die anderen Nuten 22 in den Führungswegen 16 verlaufen ebenfalls
geradlinig, haben ebenso einen einfachen Rechteckquerschnitt und gleichfürrnige
Breite, sie sind jedoch länger als die Nuten 2u in den Spannbacken 1, und sie erstrecken
sich über die volle Dicke t der Vorderwand 14 des Spannfutterkörpers und damit nach
hinten über die Tiefe d der rührungswege 16 hinaus zum Eingriff der Keile 26 und
28 mit den entsprechenden Nuten 20 und 22 hinter der Vorderwand 14 (Figuren 2 und
6). Zur Ausbildung der Nuten 22 in der Vorderwand 14 des Spannfutterkörpers über
die volle breite sina U ffnungen 34
vorgesehen, oie in diese Vorderwand
den Führungswegen 16 zugeorcinet eirgeareeitet sind, wobei jede Öffnung 34 den zugeordneten
Führungsweg 16 zwischen seinen äußeren und inneren Enden schneidet und gegenüberliegende
Seitenwände 36 sowie gegenüberlielgende Endwände 38 ergibt. Die Seitenwände 36 liegen
in im Abstand versetzten parallelen Ebenen senkrecht zur gemeinsamen Ebene p und
zur Mittelebene p' des zugeordneten Führungsweges, in welcnern die Spannfutterachse
x liegt (riguren 1 und 4). Wenn die Endwände 38 einer jeden Öffnung 34 in gleichem
Abstand nach außen in bezug auf die Seiten 30 der Kiemmöacke 18 in der zugeordneten
Führungsbahn 16 versetzt sind, bilden somit die entgegengesetzten Enden der Öffnung
auf den entgegengesetzten Seiten der Spannbacke die Nuten 22 in der zugeordneten
Führungsbahn.
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cr Spannbackenbetätiger 24 weist einen zentrischen Teil 40 auf, der
in Spannfutterkörper 12 so geführt ist, daß eine Bewegung in Richtung der Achse
x erfolgt. Wenn das Spannfutter in diese all eine durchgehende Bohrung 42 aufweist,
ist der Betätigerteil 40 ringförmig um diese durchgehende Bohrung ausgebildet und
wird mit Gleitsitz auf einer zylindrischen Wand 44 im Spannfutterkörper aufgenommen
(Figuren 2 und 5). Die Keile 26 und 28 des Spannbackenbetätigers 24 sind auf im
Abstand voneinander angeordneten Klauen 46 getrennter Gabelstücke 48 angeordnet,
die von dem Betätigerteil 40 in der Weise aufgenommen werden, daß sie, wie bei 50
dargestellt, verschraubt sind, wobei die Keile 26 und 28 auf jedem Gabelstück 48
einem Führungsweg 16 und der Spannbacke 18 In diesem Führungsweg zugeordnet sind.
Die Klauen 46 eines jeden Gabelstückes 48 des Spannbackenbetätigers 24 stehen nach
vorne in die Nuten 22 in den zugeordneten Führungsweg 16 vor und spreizen die Spannbacke
18 in dieser Führungsbahn (Fig. 3). Endstücke dieser (lauen sind durch exakte Bearbeitung
in den eilen 26 und 28 ausgebildet; die inneren Keile 26 sind seitlich ausgerichtet
und einander zugewandt, während die anoeren oder "äul3eren" Keile 28 seitlich ausgerichtet
an der Außenseite der inneren Keile 26 vorgesehen sind. Die inneren und
äußeren
Keile 26 und 28 eines jeden Paares sind einstückig ausgebildet und sind in den entsprechenden
Nuten 20 und 22 mit Gleitsitz aufgenommen; in Längsrichtung stellen sie einen Formsitz
mit diesen Nuten her. rerner erstrecken sich die Keile 26 und 28 eines jeden Paares
in Längsrichtung Im peilwinkel ß zwischen beiden (Fig. 7).
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Der Spannbackenbetätiger 24 wird vorwärts und rüci<wärts bewegt,
um die Spannbacken 18 zu betätigen. Es sei angenommen, daß die Spannbacken zum Erfassen
eines Werkatückes nach innen und zum Freigeben des Werkstückes nach außen zu bewegen
sind; dann wird der Spannbackenbetätiger 24 nach rechts in Fig. 2 bewegt, um das
Werkstück zu erfassen, und in der entgegengesetzten Wichtung bewegt, um das Werkstück
freizugeben. Das Spannfutter hat in diesem Falle einen in sich geschlossenen Aufbau,
indem innerhalb des Spannfutterkörpers 12 ein Zylinder 60 mit einem Kolben 62 vorgesehen
ist, der den Spannbackenbetätiger 24 über eine Kolben .stange 64 antreibt. Der Zylinder
60 und der Kolben 62 wie auch die Kolbenstange 64 sind in diesem Falle ringförmig
um die durchgehende Bohrung42 herum ausgebildet, wobei der Kolben 62 den Zylinder
60 in das Spannfutter schließende und das Spannfutter öffnende Zylinderenden 66
und 68 unterteilt. Die Kolbenstange 64 dient in diesem Falle ferner als der Teil
40 des Spannbackenbetätigers 24 (Fig. 2). Das Spannfutter ist zu seiner Betätigung
auf einer Antriebsspindel 70 einer Werkzeugmaschine, z.B. einer Drehbank, befestigt.
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Zur Betätigung der Spannbacken wird ein Antriebsfluid, z.B-. ein Hydraulikfluid
an die Zylinderenden 66 und o8 und von diesen weg über entsprechende Öffnungen 72
und 74 im Spannfutterkörper geleitet (rig. 2). Diese Öffnungen 72 und 74 stehen
über entsprechende Kanäle im Spannfutterkörper und außerhalb angeordnete Leitungen
mit Steuerventilen in Verbindung, die nicht dargestellt sind, weil sie nicht Gegenstand
der Erfindung sind.
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Diese Ventile können durch einen Betätiger so beaufschlagt werden,
daß sie Arbeitsfluid in das das Spannfutter schließende
Zylinderende
66 einführen und gleichzeite das andere Zylinderende 68 Schlichen des Spannfutters
entlüften, oder daß sie Arbeitsfluid in das das Spannfutter öffende Zylinderende
68 einführen und gleichzeitig aas andere Zylinderende 66 zum titfnen s Spann futters
entlüften.
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Die Nuten 20 und 22 in den Spannbacken 18 und Führungswegen 16 und
die entsprechenden Keile 26 und 28 haben alle erhebliche Länge, damit ein spielfreies
Zusammenwirken mit geringer Reibung in allen Spannbackenpositionen gewährleistet
ist. Die Längen dieser Nuten 20 und 22 sowie der zugeordneten Keile 26 und 28 sind
vorzugsweise so gewählt, daß die Keile 26 sich vollständig in inren entsprechenden
Nuten 20 über die gesamte Länge der Nut erstrecken, wenn ole Spannbacken eine der
das Werkstück erfassenden Positionen innerhalb eines gegebenen Bereiches einnehmen,
und die anderen Keile 28 sich in ihren entsprechenden Nuten 22 zu beiden Seiten
der benachbarten Nut 20 in der nächstliegenden Spannbacke 18 erstrecken, auch wenn
die Spannbacken in einer beliebigen ihrer das Werkstück erfassenden Positionen innerhalb
der gleichen Bereiches liegen. Die Keile 26 und 28 erstrecken sicti deshalb in ihren
entsprechenden Nuten in allen das Werkstück er fassenden Positionen der Spannbacken
innerhalb eines Bereiches, in welchem die zelle sich zwischen den dazwischenliegenden
und den extremen Positionen in den Figuren 5 und G erstrecken. Dies oilt aucil,
wenn die Seiten 78 der Keile 28 aus Gründen der einfacheren Bearbeitung in eine
koplanare Anordnung mit den geneigten Seiten 18 ihrer zugeordneten steile 26 (Fig.
7) geschnitten worden sind, da in allen Positionen der Keile und Nuten zwischen
ihren Positionen in den Figuren 6 und 8 Schürzenformationen 82 auf dem Teil 40 des
Spannbackenbetätigers 24 mit Gleitsitz in den benachbarten Enden der zugeordneten
Öffnung 34 (Fig. 8) aufgenommen sind und damit die Keile 28 in den nuten 22 vergrößern.
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Die geradlinigen "Keil"-Nuten 20 mit einfachem rechteckförmi Querschnitt
und gleichförmiger Breite lassen sich in den Seiten der Spannbacken 18 in genauer
Übereinstimmung miteinander bearbeiten, und die geradlinigen Gegennuten 22 können
ebe einfach und exakt in den Seiten der Führungswege ló bearbeitet werden, indem
einfach die Ö ffnunuen 34 in der Vorderwand 14 des Spannfutterkörpers 12 bearbeitet
werden. Ferner sind die zugeordneten Keile 26 und 28, die eine einfache Schienen
rom aufweisen und in einem Stück ausgebildet sind, ebenso eirt racI mit hoher Fräzision
an den Enden der Klauen 46 des Spannbackenbetätigers 24 bearbeitbar. Somit sind
die aktiven Teile 20, tt, 26 und 28 der Keilanordnung selbst nicht nur einfach und
mit hoher Präzision bearbeitbar, sondern auch spiel frei und mit exaktem Sitz; dies
hat zur Folge, daß die Spannbacken iceina Verbindungstendenz und nur eine minimale
Setriebsreibung haben .
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Hierzu trägt auch die Lage der aktiven Teile der Keilwirkung auf entgegengesetzten
Seii en der Spannbacken bei, e n b e so s o daß jede Spannbacke ähnlich einer Schwinge
zwischen aiesen Teilen der Keilanordnung aufliegt.
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Diese Keilanordnung des Spannfutters führt durch, dab sie zwischen
den äußeren und den inneren Enden der Führungsuege i Spannfutterkörper positioniert
ist, zu einem diametral -compazten Aufbau des Spannfutters; dies gilt auch, wenn
das Spannfutter eine durchgehende Bohrung hat, wie in vorliegendem Falle.
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Wenn ferner die Keilanordnung zwischen den äußeren und inneren Enden
der Führungswege im Spannfutterkörper positioniert i bietet sich das Keilspannfutter
für den Betrieb mit (nicht dargestellten) Spannkissen an. Hierzu sind die Spannbacken
Hauptbacken, an deren inneren Enden lösbare Befestigungsmittel für Spanrikissen
in üblicher Form von Schrauben 86 vorgesehen sind, während herkömmliche überbacken
88 (top jaws) auf den Hauptbacken 18 vorgesehen sein können (Fig. 8).