-
Spannfutter
-
Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit mehreren in einen Futterkörper
radial beweglich geführten und von einen gemeinsamen, axial beweglichen Stellglied
angetriebenen Spannbacken, die jeweils aus einer über geneigt zur Futterachse verlaufende
Keilaufnahmen und in diese eingreifende Keilstücke vom Stellglied- betätigbaren
Grundbacke und einer Aufsatzbacke bestehen, welche verstell- und auswechselbar auf
der Grundbacke angeordnet ist.
-
Derartige Spannfutter sind bekannt. Um die Aufsatzbacken auf den Grundbacken
zu verstellen bzw. gegen andere Aufsatzbacken auszutauschen, sind aufwendige Zusatzeinrichtungen
erforderlich, die mit einem gewissen Zeitaufwand in Position gebracht werden müssen,
so daß nicht nur verhältnismäßig teure I(onstruktionen entstehen, sondern auch ein
nicht unbeträchtlicher Zeitaufwand für das Verstellen bzw. Auswechseln der Aufsatzbacken.
Außerdem wird durch die Verstell- und Wechseleinrichtung der Arbeitsraum der Werkzeugmaschine
eingeschränkt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der eingangs
beschriebenen und als bekannt vorausgesetzten Art dera-rt weiterzubilden, daß ohne
Einschränkung des Arbeitsraumes der Werkzeugmaschine mit geringem konstruktiven
Aufwand und innerhalb kürzester Zeit ein Verstellen bzw. ein Wechsel der Aufsatzbacken
durchgeführt werden kann.
-
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß jede Aufsatzbacke durch radiale Führungen an der Grundbacke
verschiebbar geführt und durch einen in der Grundbacke verschiebbar geführten Bolzen
in einer vorgebbaren Position gehalten ist.
-
Durch die Führung jeder Aufsatzbacke in radialen Führungen der zugehörigen
Grundbacke, die vor dem Futterkörper liegen können, ergibt sich eine wesentlich
einfachere Konstruktion, da die durch einen Bolzen in der Grundbacke an dieser verriegelbaren
Aufsatzbacken mit Hilfe einer Einrichtung verstellt und ausgewechselt werden können,
die oberhalb oder seitlich des Spannfutters in der Art eines Portals angeordnet
und mit einen Betätigungsglied versehen werden kann, das ausschließlich in radialer
Richtung zu bewegen ist. Hierdurch entfällt eine Beeinträchtigung des Arbeitsraumes
der Werkzeugmaschine.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist jeder Bolzen durch
ein ebenfalls in der Grundbacke angeordnetes Betätlgungsglied zwischen seiner Riegelstellung
und seiner Außereingriffstellung mit der Aufsatzbacke verschiebbar. Hierdurch wird
erreicht, daß die Betätigungsglieder für die Verstellung und Auswechselung der Aufsatzbacken
ausschließlich in der Grundbacke angeordnet sind, so daß ein Eingriff in die übrigen
Teile der Spennfutterkonstruktion nicht erforderlich ist. Es ist somit möglich,
auch vorhandene Spannfutter mit erfindungsgemäß ausgebildeten Grund- und Aufsatzbacken
zu versehen und damit auf einen automatischen Backenwechsel umzurüsten.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Betätigungsglied
als radial beweglich in der Grundbacke angeordneter Betätigungsbolzen ausgebildet,
der über eine formschlüssige Keilverbindung mit dem etwa parallel zu Futterdrehachse
verschiebbaren Bolzen verbunden ist. Diese besonders
einfache Ausgestaltung
ergibt eine hohe Funktionssicherheit, die erfindungsgemäß dadurch unterstützt werden
kann, daß jeder Betätigungsbolzen in zentrifugaler Richtung durch eine Feder belastet
und mit dem der Verriegelung der Aufsatzbacke dienenden Bolzen über eine formschlüssige
Keilverbindung verbunden ist, die durch ihre flache Neigung zur Betätigungsrichtung
selbsthemmend ist. Durch die Weiterbildung wird ausgeschlossen, daß durch auf die
Aufsatzbacke ausgeübte Kräfte die Verriegelungsstellung des Bolzens aufgehoben wird,
wobei durch die Feder gleichzeitig dafür gesorgt wird, daß der Betätigungsbolzen
zuverlässig in eine Stellung zurückkehrt, in der die Aufsatzbacke an der Grundbacke
verriegelt ist. Um eine sichere Verriegelung und eine feinstufige Verstellung der
Aufsatzbacke an der Grundbacke zu erzielen, ist erfindungsgemäß jeder Bolzen an
seinem vorderen Ende mit einer Verzahnung versehen ist, die in eine Gegenverzahnung
in der Aufsatzbacke eingreift.
-
Die Aufsatzbacken des erfindungsgemäßen Spannfutters können in der
einfachsten Ausgestaltung einzeln und nach Drehung des Futterkörpers nacheinander
durch ein Betätigungsglied einer Verstell- und Wechselvorrichtung verstellt bzw.
ausgewechselt werden, wobei das Spannfutter für jeden Backenwechsel in eine vorgegebene
Position gebracht werden muß. Bei einer Weiterentwicklung besteht jedoch auch die
Möglichkeit, sämtliche Aufsatzbacken gleichzeitig zu verstellen bzw. zu wechseln.
Diese erfindungsgemäße Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsbolzen
sämtlicher Grundbacken aus dem Futterkörper herausragen und gemeinsam durch einen
ringförmigen Kolben betätigbar sind, der über Keilflächen mit den Betätigungsbolzen
zusammenwirkt und seinerseits axial verstellbar in einem Zylindergehäuse gelagert
ist, das den Futterkörper umgebend feststehend am Spindelstock angeordnet ist. Auch
bei dieser Weiterentwicklung ragen keine
Teile der Verstell- und
Wechselvorrichtung in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine hinein.
-
Obwohl auch für diese Weiterentwicklung eine Punktstillsetzung des
Spannfutters notwendig ist, kann die Genauigkeit der jeweils einzunehmenden Position
dadurch verringert werden, daß gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung der ringförmige
Kolben für jeden Betätigungsbolzen mit einer konischen Aussparung versehen ist,
so daß sich über diesen Kolben und seine konischen Aussparungen im Zusammenwirken
mit den Betätigungsbolzen zum Erreichen der genauen Lage in Umfangsrichtung eine
gewisse Korrektur der jeweiligen Stellung des Spannfutters ergibt.
-
Um das Abnehmen und insbesondere Einführen der Spannbacken in die
Führungen der zugehörigen Grundbacke zu erleichtern, kann das Zylindergehäuse gemäß
einem weiteren Merkmal der Erfindung mit in Verlängerung der radialen Führungen
der Grundbacke liegenden Vorführungen versehen sein. Diese Vorführungen und/oder
die offenen Führungsflächen des Zylindergehäuses können weiterhin über Bohrungen
mit einem Druckluftanschluß verbunden sein, so daß sie durch Zufuhr von Druckluft
saubergehalten bzw. gereinigt werden können.
-
Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, jeden Betätigungsbolzen
mit einer am radial innenliegenden Ende ausgebildeten Verlängerung zu versehen,
die bei einer Überführung des Bolzens in die Außereingriffstellung in eine Aussparung
des in einer vorgegebenen Stellung befindlichen Stellgliedes eingreift. Hierdurch
wird sichergestellt, daß ein Entkuppeln der Aufsatzbacken von den Grundbacken nur
in einer bestimmten Stellung des Stellgliedes möglich ist.
-
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Spannfutters
dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch das am Spindelkopf
einer Werkzeugmaschine angebaute Spannfutter sowie durch eine am Spindelkasten angeordnete
Betätioungseinrichtung, Fig. 2 einen axialen Teilschnitt gemäß der Schnittlinie
II - II in Fig.l, Fig. 3 eine Stirnansicht einer Grundbacke und zugehörigen Vorführung
gemäß dem in Fig.l eingezeichneten Pfeil III, und zwar bei abgenommener Aufsatzbacke,
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, jedoch mit einem senkrechten Teilschnitt
im Bereich des Betätigungsbolzens, und Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine aus
Grund- und Aufsatzbacke bestehende Spannbacke in vergrößerter Darstellung.
-
In der Gesamtdarstellung eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig.1 ist
der vordere Teil eines Spindelkastens 1 mit dem vorderen Spindellager 2 und dem
vorderen Teil einer Spindel 3 zu erkennen, an deren Flansch der Futterkörper 4 eines
Spannfutters mittels Futterbefestigungsschrauben 5 angesschraubt ist.
-
Bei diesem Spannfutter handelt es sich beispielsweise um ein Dreibackenfutter,
dessen radial beweglich im Futterkörper 4 geführte Spannbacken gemeinsam durch ein
Stellglied 6 betätigt werden, das als sogenannter Futterkolben axial verschiebbar
in einer zentrischen Bohrung des Futterkörpers 4 geführt ist.
-
Die Betätigung des Stellgliedes 6 erfolgt beispielsweise durch eine
in Fig.l nicht dargestellte Zugstange, mit der das Stellglied 6 durch eine Zugschraube
7 verbunden wird. Die vordere zentrale Uffnung des Futterkörpers 4 ist durch einen
Deckel
8 verschlossen, um das Eindringen von Schmutz und Spänen
zu verhindern.
-
Jede der Spannbacken besteht aus einer Grundbacke 9 und einer Aufsatzbacke
10. Gemäß Fig.2 sind die Grundbacken 9 mit seitlichen Führungsleisten 9a versehen,
die in entsprechenden Führungsnuten des Futterkörpers 4 angeordnet sind. Am radial
innenliegenden Ende ist jede Grundbacke 9 mit einem Keilhaken 9b versehen, der in
entsprechende keilförmige Aufnahmen des Steligliedes 6 eingreift, so daß bei einer
axialen Bewegung des Stellgliedes 6 eine radiale Verstellung der Grundbacken 9 erfolgt.
-
Jede Aufsatzbacke 10 ist mit in ihrer Längsrichtung verlaufenden Führungsflächen
lOs versehen, die mit entsprechenden Führungsflächen 9c der Grundbacke 9 zusammenwirken
und ein Verschieben der Aufsatzbacke 10 in Längsrichtung der Grundbacke 9, d.h.
in radialer Richtung des Spannfutters ermöglichen.
-
Eine der möglichen Ausführungsformen dieser vor der Stirnfläche des
Futterkörpers 4 angeordneten Führungsflächen 9c bzw. lOs ist in Fig.2 zu erkennen.
Diese Darstellung zeigt, daß die Radialführungen zwischen Grundbacke 9 und Aufsatzbacke
10 eine Auswirkungen auf die Konstruktion des Futterkörpers 4 haben.
-
Um die Aufsatzbacke 10 in der jeweils gewünschten Stellung auf der
zugehörigen Grundbacke 9 festhalten zu können, ist ein Bolzen 11 vorgesehen, der
rechtwinklig zu den Führungsflächen 9c verschiebbar in der Grundbacke 9 gelagert
ist. Der Kopf lla dieses Bolzens 11 ist mit einer Verzahnung llb versehen, die in
eine Gegenverzahnung lOb eines Einsatzes lOc eingreift, der in einer entsprechenden
Aussparung der Aufsatzbacke 10 angeordnet ist. Aufgrund dieser Ausbildung ist es
möglich, die Aufsatzbacke 10 nicht nur in einer bestimmten,
sondern
in verschiedenen Stellungen relativ zur Grundbacke 9 festzulegen. Bei der auf der
Zeichnung dargestellten Ausführung ist die Aufsatzbacke 10 mit einem auswechselbaren
Spanneinsatz lOd versehen.
-
Um den in der Zeichnung im Eingriff mit dem Einsatz lOc der Aufsatzbacke
10 befindlichen Bolzen 11 in eine Außereingriffstellung überführen zu können, ist
bei der dargestellten Ausführungsform ein Betätigungsbolzen 12 vorgesehen, der in
Längsrichtung der Grundbacke 9 in der Grundbacke 9 verschiebbar angeordnet und über
eine formschlüssige Keilverbindung mit dem parallel zur Futterdrehachse verschiebbaren
Bolzen 11 verbunden ist. Die Keilverbindung zwischen dem Bolzen 11 und dem Betätigungsbolzen
12 ist im Querschnitt in Fig.2 zu erkennen. Diese Darstellung zeigt, daß der Bolzen
11 an seinem hinteren Ende mit einem T-förmigen Haken llc versehen ist, der in eine
entsprechende Nut 12a des Betätigungsbolzens 12 eingreift, die gemäß Fig.5 schräg
zur Längsachse des Betätigungsbolzens 12 verläuft, so daß ein Eindrücken des Betätigungsbolzens
12 in die Grundbacke 9 ein Zurückziehen des Bolzens 11 von der Aufsatzbacke 10 zur
Folge hat.
-
Um ein unbeabsichtigtes Zurückdrücken des Bolzens 11 aufgrund einer
Belastung der Aufsatzbacke 10 zu verhindern, ist die zwischen dem Haken llc des
Bolzens 11 und der Nut 12a des Betätigungsbolzens 12 ausgebildete formschlüssige
Keilverbindung derart flach geneigt, daß sie gemeinsam mit der Feder 13 in Betätigungsrichtung
selbsthemmend ist. Hierdurch kann der Neigungswinkel etwas größer als 60 gewählt
werden, so daß ein kurzerer Radialhub des Bolzens 12 erzielt wird. Um den Betätigungsbolzen
12 nach jeder Betätigung in seine Sperrstellung zu überführen, ist er in zentrifugaler
Richtung durch eine Feder 13 belastet, die in den Figuren 1 und 5 eingezeichnet
ist. Diese Feder 13 ist auf einer Verlängerung 12b angeordnet, die bei einer Uberführung
des Betätigungsbolzens 12 in die Außereingriffstellung, d.h. bei zurückgezogenem
Bolzen
11 unten aus der Grundbacke 9 austritt. Für dieses austretende
Ende der Verlängerung 12b sind Aussparungen 6a im Stellglied 6 vorgesehen. Hierdurch
wird sichergestellt, daß ein Entkuppeln der Aufsatzbacken 10 von den Grundbacken
9 nur in einer vorgegebenen Stellung des Stellgliedes 6 möglich ist, beispielsweise
wenn das Stellglied 6 in eine Stellung überführt wurde, die der geöffneten Stellung
der Spannbacken entspricht.
-
Im einfachsten Fall kann das Eindrücken der einzelnen Betätigungabolzen
12 entgegen der Kraft der Feder 13 durch ein Betätigungsglied erfolgen, welches
beispielsweise an einem Portal oberhalb des Spannfutters angeordnet ist und in radialer
Richtung an die jeweils in eine bestimmte Position gebrachte Spannbacke heranfährt.
Nach dem Eindrücken des Betätigungsbolzens 12 kann die Aufsatzbacke 10 radial nach
außen von der Grundbacke 9 abgenommen werden, da bei eingedrücktem Betätigungsbolzen
12 der Bolzen 11 so weit zurückgezogen ist, daß die Verzahnungen llb und 10 b nicht
mehr ineinandergreifen und außerdem der Kopf lls des Bolzens 11 so weit zurückgezogen
ist, daß die Aufsatzbacke 10 längs der Grundbacke 9 verschoben werden kann. Außer
einem vollständigen Wechsel der Aufsatzbacken 10 ist auch deren Verstellung auf
der jeweiligen Grundbacke 9 möglich. Sobald der Betätigungsbolzen 12 nicht mehr
niedergedrückt wird, schiebt die Feder 13 und beirotierendem Futter zusätzlich die
Fliehkraft ihn in zentrifugaler Richtung nach außen, wodurch gleichzeitig der Bolzen
11 in Richtung auf die Aufsatzbacke 10 verschoben wird und diese hierdurch auf der
Grundbacke 9 festlegt. Der Kopf lls des Bolzens 11 ragt hierbei so weit in die für
den Einsatz lOc in der Aufsatzbacke 10 vorgesehene Aussparung hinein, daß selbst
bei einem Bruch der Verzahnung llb bzw. lOb sichergestellt wird, daß die Aufsatzbacke
10 nicht von der Grundbacke 9 radial nach außen abgeschleudert werden kann, wenn
das Spannfutter in Umdrehungen versetzt wird.
-
Die Figuren 1, 3 und 4 zeigen eine weitere Möglichkeit zur
Betätigung
der Betätigungsbolzen 12. Um diese gleichzeitig aus ihrer Verriegelungsstellung
in ihre Außereingriffstellung überführen zu können, ist am Spindelkasten 1 ein aus
zwei Teilen 14a und 14b besehendes Zylindergehäuse 1 angeordnet.
-
Beim Ausführungsbeispiel ist dieses Zylindergehäuse 14 mitteils eines
Zentrierstiftes 14c in seiner Lage am Spindelkasten 1 festgelegt und an diesem mittels
Schrauben 14d angeschraubt. Im Zylindergehäuse 14 befindet sich ein ringförmiger
Kolben 15, der durch einen in eine Bohrung eingreifenden Führungsstift 15a gegen
Verdrehen gesichert ist. Dieser Kolben 15 ist aus einer hinteren Ruhestellung in
eine vordere Betätigungsstellung überführbar, in der er die aus den Grundbacken
9 herausragenden Betätigungsbolzen 12 über Keilflächen 15b radial nach innen drückt.
In Fig.1 ist eine Stellung des lEolbens 15 gezeichnet, in -der der Kolben 15 gerade
an den Betätigungsbolzen 12 zu Beginn des Betätigungshubes anliegt.
-
Der Kolben 15 kann durch ein geeignetes Druckmittel, beispielsweise
Druckluft oder Hydraulikflüssigkeit betätigt werden.
-
Wie aus Fig.4 hervorgeht, ist bei dieser Ausführungsform jeder Betätigungsbolzen
12 an seinem Ende mit Anschrägungen versehen, die mit einer konischen Aussparung
15c im ringförmigen Kolben 15 zusammenwirkt. Hierdurch utird erreicht, daß selbst
bei einer ungenauen Stellung zwischen Spannfutter und Zylindergehäuse 14 eine zuverlässige
Betätigung erfolgt, weil über die konischen Aussparungen 15c das Spannfutter in
die gewünschte Stellung verdreht wird, sobald der Kolben 15 betätigt wird.
-
Um das automatische Wechseln der Aufsatzbacken 10 zu erleichtern,
sind bei dem in Fig.1 dargestellten Ausführungsbeispiel an vorderen Ende des Zylindergehäuses
14 Vorführungen 14e ausgebildet, die jeweils in Verlängerung der radialen Führungen
9c der Grundbacken 9 liegen. Hierdurch wird das selbsttätige Einfädeln der Aufsatzbacken
10 auf die Grundbacken 9 erleichtert,
da die bekannten automatischen
Ladegeräte durch ihre mangelnde Positioniergenauigkeit und Steifigkeit nicht in
der Lage sind, die Aufsatzbacken 10 genau auf die Führung 9c der Grundbacken zu
setzen. Damit diese Vorführungen 14e trotz des rauhen Praxisbetriebes stets sauber
sind, ist gemäß Fig.l das Zylindergehäuse 14 mit einem Druckluftanschluß 14f versehen,
an den ein Druckluftschlauch anschließbar ist und der über Bohrungen 14g mit den
Vorführungen 14e in Verbindung steht.
-
Diese werden somit mit Hilfe der Druckluft stets saubergehalten. Außerdem
ist es möglich, mit Hilfe einer weiteren Bohrung 149 auch die nach vorn offenen
Führungsflächen des Kolbens 15 freizuhalten.
-
Bezugsziffernliste: 1 Spindelkasten 2 Spindellager 3 Spindel 4 Futterkörper
5 Futterbefestigungsschraube 6 Stellglied 6a Aussparung 7 Zugschraube 8 Deckel 9
Grundbacke 9a Führungsleiste 9b Keilhaken 9c Führungsfläche 10 Aufsatzbacke lOs
Führungsfläche lOb Gegenverzahnung 10c Einsatz lûd Spanneinsatz 11 Bolzen lla Kopf
llb Verzahnung llc Haken 12 Betätigungsbolzen 12a Nut 12b Verlängerung 13 Feder
14 Zylindergehäuse 14a Teil 14b Teil 14c Zentrierstift 14d Schraube 14e Vorführung
14f Druckluftanschluß 14g Bohrung 15 Kolben 15a Führungsstift 15b Keilfläche 15c
Aussparung