CH558694A

CH558694A - Druckmittelbetaetigte, spannvorrichtung fuer werkzeugmaschine.

Info

Publication number: CH558694A
Application number: CH532373A
Authority: CH
Original assignee: Metrology Systems Corp
Priority date: 1973-04-12
Filing date: 1973-04-12
Publication date: 1975-02-14

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Spannvor richtung für Werkzeugmaschine, zum Festspannen von Werk stücken, bestehend aus einem Spannfutter mit radial Verstell baren Spannbacken, und mit Elementen zur Zuführung des
Druckmittels.

Bei der Durchführung von maschinellen Arbeitsvorgängen an Werkstücken, die sich in gleicher Form immer wiederholen, ist es wünschenswert, Elemente für das schnelle Einspannen der Werkstücke zu benutzen, und für diesen Zweck stehen schon eine Vielzahl von luftbetätigten Spannfuttern zur
Verfügung. Solchen bekannten Spannfuttern sind jedoch
Grenzen gesetzt. Beispielsweise haben sie einen verwickelten
Aufbau und sie unterliegen Instandhaltungs- bzw. Wartungs problemen. Andere Spannfutter lassen eine präzise und wiederholte Einspannung nicht zu, primär sollen jedoch druckmittelbetätigte Spannvorrichtungen ein schnelles und präzises Einspannen relativ zum Werkzeug ermöglichen.

Demgemäss liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine druckmittelbetätigte Spannvorrichtung zu schaffen, die diese
Nachteile nicht aufweist, dh., es sollen solche Spannvorrich tungen hinsichtlich einer individuellen Verstellung der Spann backen relativ zur Einstellmechanik verbessert werden auch in
Rücksicht auf wiederholbare äussere und innere Spannvor gänge mit hoher Präzision.

Ein weiteres Ziel besteht darin, die Spannvorrichtung so auszubilden, dass ihr ein Kühlmedium durch die Spindel der Antriebsmaschine zugeführt werden kann bei inneren Bearbeitungsvorgängen. Ferner besteht ein weiteres Ziel darin, eine solche druckmittelbetätigte Spannvorrichtung leicht von einer Maschine auf eine andere umspannen zu können, ohne die Notwendigkeit einer Neueinstellung der Spannbacken, wobei ein gegf. eingespanntes Werkstück gleich mit gewechselt werden kann.

Diese Aufgabe ist mit einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art nach der Erfindung gelöst durch a) eine Mehrzahl von in Kanälen des Spannfutters geführten Hauptspannbacken, die mit gegenüber der Stellrichtung geneigten Einstellnuten versehen sind; b)einen innerhalb des Spannfutters angeordneten Zylinder; c) einen innerhalb des Spannfutters axial verschieblich angeordneten Kolben; d) von Kolben getragene Verstellelemente; und e) in die Einstellnuten eingreifende Keile an den Verstellelementen für die radiale Einstellungsveränderung des Hauptspannbacken.

Die erfindungsgemässe Spannvorrichtung wird nachfolgend an Hand einer zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In dieser Darstellung zeigt
Fig. 1 eine Stirnansicht des Spannfutters;
Fig. 2 in Seitenansicht und teilweise geschnitten das Spannfutter gem. Fig. 1;
Fig. 3 einen Teilschnitt durch das Spannfutter längs Linie 111-111 in Fig. 2;
Fig. 4 eine Ansicht der Spannhülse;
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Spannhülse gem. Fig. 4;
Fig. 6 in perspektivischer Ansicht eine Spannbacke;
Fig. 7 eine Teilansicht des Spannfutters im Bereich der Spannbacken und
Fig. 8 einen Teilschnitt durch ein kühlbares Spannfutter.

Gemäss Fig. 1 ist das stählerne Spannfutter 12 mit Kanälen 14 versehen, in denen die Hauptspannbacken 15 radial verschieblich angeordnet sind. Eine der Klemmbacken 15 ist in perspektivischer Ansicht in Fig. 6 dargestellt. Eine rückseitige Platte 16 ist mit Schrauben 18 am Spannfutter 12 befestigt.

Eine 0-Ringdichtung 20 sorgt für einen luftdichten Abschluss zwischen der Platte 16 und dem Spannfutter 12. Eine Wandung 21 begrenzt einen Zylinder 22 für die Aufnahme eines Kolbens 24. Dieser Kolben ist gegen die Wandung 21 durch einen 0 Ring 26 abgedichtet. Der Kolben 24 ist mit einer mit Gewinde versehenen Kupplung 28 versehen, an die eine Luftzuleitung angeschlossen werden kann. Die Kupplung ist mit einer ersten Mündung 29 versehen, durch die Luft auf eine Seite des Kolbens 24 geleitet werden kann und mit einer zweiten Öffnung 31, durch die Luft auf die andere Seite des Kolbens 24 gelangen kann. Durch ein bekanntes Vierwegeventil (nicht dargestellt) kann Luft auf eine Seite des Kolbens geleitet werden für die wahlweise Klemmung oder Lösung der Klemmbacken. Gegen die Platte 16 ist die Kupplung mit einem 0-Ring 30 abgedichtet.

Der Kolben 24 trägt drei Verstellelemente 32, die zueinander um 120"versetzt sind. Jedes Verstellelement ist mit einem Fortsatz 34 versehen, der jeweils mit seinem mit Gewinde versehenen Ende 36 in einem Haltering 36' im Kolben 24 sitzt.

Diese Halteringe 36' sind bestimmt für die Befestigung des Verstellelementes 32 am Kolben 24, wobei ein Loch durch den Haltering 36' gebohrt und ein Zapfen 38 eingesetzt wird, um das Verstellement in einer permanenten Stellung zum Kolben 24 zu halten. Jedes Verstellelement 32 ist mit einer 0-Ringdichtung 40 versehen, die das Verstellelement gegen eine Bohrung 42 (Fig. 1) im Spannfutter 12 abdichtet. Jedes Verstellelement 32 ist mit einem Keil 44 versehen, der gegenüber der Achse des Verstellelementes geneigt verläuft. Aus Gründen einer einfachen Fertigung ist das Verstellelement aus zwei Stücken gebildet, von denen eins den geneigten Keil und das Gewinde trägt und aus einer Hülse, die den 0-Ring 40 trägt. Diese beiden Teile des Verstellelementes werden dann durch einen Zapfen 37 zusammengehalten.

Wenn Luft durch die Öffnung 29 in den Zylinder gegeben wird, bewegt sich der Kolben 24 in Richtung auf die Platte 16. Dies bewirkt eine Verstellung der Klemmbakken in radialer Richtung und gegen das Zentrum des Spannfutters, um dadurch einen Klemmvorgang zu bewirken. Wenn der Luftdruck durch die Öffnung 29 abgeblasen und Luft durch die Öffnung 31 eingegeben wird, werden die Klemmbacken zurückgezogen, und das Werkstück kann entnommen werden.

Gemäss Fig. 3 und 6 ist jede Klemmbacke mit einer Randkannte 50 versehen, die eine Nut 44' aufweist. Die Randkannte weist ferner Fortsätze 51 und 52 auf, die in entsprechenden Nuten 51 52' gleiten. Die Randkannte ist mit einer Schraube 52 gesichert, die gegen eine Wand 53 drückt.

Diese Schraube 52 kann mit einem Schlüssel erreicht werden durch eine Bohrung 54' und eine Schraube 54. Bei der Einstellung der Klemmbacken wird die Schraube 52 betätigt für die Bewegung des Teiles 50, um ein richtiges Fluchten relativ zum Keil 44 zu gewährleisten. Wenn die gewünschte Einstellung erreicht ist, wird die Schraube 54 gegen das Teil 50 gedreht, um dessen Bewegung zu verhindern.

Ein Stift 61 ist mit dem Ende einer Feder 62 verbunden, deren anderes Ende mit einem Zapfen 63 an der Spannbacke gehalten ist. Diese Feder 63 verhindert ein Verkanten des Teiles 50 und hält das Teil 50 gegen seinen Boden.

Die Spannhülse besteht aus drei jeweils 120 überstrei- chenden Segmenten 74, die durch Gummistücke 72 zusammengehalten werden, wie aus Fig. 4 und 5 erkennbar. Diese Segmente sind mit Nuten 73 (Fig. 5) versehen, die die Gummistücke 72 aufnehmen. Am Kopf der Segmente sind schwalbenschwanzartig hinterschnittene Schlitze 74 vorgesehen für die Aufnahme von im Querschnitt entsprechend geformten Keilen 76, die mit Schrauben 76 in dem Spannbacken 15 gehalten sind. Diese Spannbüchse mit ihren Gummistücken bewegt sich radial mit einem korrekten rechten Winkel relativ zu Spannfutterachse und legt sich nicht im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen gegen einen Konus an, sondern koaxial fluchtend zum eingespannten Werkstück.

Vorteilhaft kann dadurch diese Hülse an eine Reihe von Werkstücken angepasst werden und demgemäss ist nicht für jede Werkstück grösse eine spezielle Büchse erforderlich. Die Gummistücke 72 haben dabei die Aufgabe, die Segmente zueinander fluchtend zu halten.

In Fig. 8 ist eine spezielle Ausführungsform dargestellt, die für eine innere Bearbeitung bestimmt ist und wo eine offene Bohrung vorhanden sein muss und Elemente zum Ausbringen des abgespannten Materials aus dem Zentrum. Bei diesem Beispiel ist das Spannfutter 100 mit einer zentralen Bohrung 102 versehen. Eine Bodenplatte ist in der Bohrung 102 mit Schrauben 106 gehalten. Eine 0-Ringdichtung 108 dichtet die Platte 104 gegen das Spannfutter 100 ab. In der Bodenplatte 104 ist eine Hülse 110 befestigt und gegen diese durch einen 0 Ring 112 abgedichtet. Eine 0-Ringdichtung 116 dichtet die Büchse 110 gegen ein inneres Rohr 114 ab. Eine Büchse 120 ist mit Innengewinde 122 versehen, in dem miteinementsprechenden Aussengewinde ein Aussenrohr 124 sitzt. Eine rückwärtige Platte 125 ist mit Schrauben 126 auf dem Spannfutter 100 gehalten.

Das Rohr 114 wird von einem Rohr 117 durch einen kreisförmigen Ring 119 auf Distanz gehalten, der mit Öffnungen für die Durchleitung von Luft versehen ist. Das Rohr 117 wird gegenüber des äusseren Rohr 124 durch einen Ring 127 auf radialer Distanz gehalten. Die Teile können relativ zueinander drehen, wofür eine Teflondichtung 130 vorgesehen ist. Drehbare Anschlüsse (nicht dargestellt) führen Luft zu den zwei koaxialen Kammern 132 und 134 für die Betätigung des Kolbens 24, während das Kühlmittel durch das zentrale Rohr 114 zufliesst, dem es durch einen entsprechenden drehbaren und dichten Anschluss zugeführt wird. Solche drehbaren Anschlüsse sind bekannt und bedürfen keiner Beschreibung.

In Fig. 6 ist eine typische Klemmbacke für die Feststellung von Werkstücken dargestellt. Gewindebohrungen 152 in Fig. 1 können für die Anbringung von Hilfshaltern vorgesehen sein.

Wie in Fig. 7 verdeutlicht, können zentral zusammenpassende Klemmbacken anstelle der Spannbüchse 70 vorgesehen werden.

Falls ein Einwegventil in Verbindung mit der Kupplung 28 benutzt wird, wird Luftdruck innerhalb des Zylinders aufrechterhalten. Da der Kolben unter Druck steht, kann das Spannfutter mit einem eingespannten Werkstück bewegt werden, so dass das Spannfutter und das Werkstück zusammen von einer Maschine auf eine andere Maschine gewechselt werden kann.

Die grosse Ausnehmung bzw. Bohrung 102, bzw. 41 zentral im Spannfutter 100 bzw. 12 erlaubt die Einspannung von Teilen mit vorspringenden Bereichen, Naben oder Zapfen ohne die Notwendigkeit der Benutzung besonderer Klemmbacken.

Da die Hauptklemmebacken radial individuell eingestellt werden können, können gehärtete Klemmbacken 155 benutzt werden, da sie nach ihrer Montage in der richtigen Stellung eingestellt werden können.

Mit einer derartigen Vorrichtung können Werkstücke konzentrisch gehalten werden, selbst bei Durchmesserabweichungen von etwa 0,9 mm. Mit der Hauptklemmbackeneinstellung kann die Spannbüchse für eine konzentrische Einspannung eingestellt werden, um geringfügige Ungenauigkeiten zu kompensieren. Ähnlich kann, falls gewünscht, die Einstellung so vorgenommen werden, dass die Spannbüchse um etwa 0,9 mm exzentrisch läuft.

Anstelle der erwähnten Luftbeaufschlagung können natürlich auch andere Gase oder Flüssigkeiten benutzt werden.

Claims

PATENTANSPRUCH

Druckmittelbetätigte Spannvorrichtung für Werkzeugmaschine, zum Festspannen von Werkstücken, bestehend aus einem Spannfutter mit radial verstellbaren Spannbacken und mit Elementen zur Zuführung des Druckmittels, gekennzeichnet durch a) eine Mehrzahl von in Kanälen (14) des Spannfutters (12) geführten Hauptspannbacken (15), die mit gegenüber der Stellrichtung geneigten Einstellnuten (44') versehen sind; b) einen innerhalb des Spannfutters angeordneten Zylinder (21); c) einen innerhalb des Spannfutters axial verschieblich angordneten Kolben (24); d) vom Kolben (24) getragene Verstellelemente (32) und e) in die Einstellnuten (44) eingreifende Keile (44) an den Verstellelementen (32) für die radiale Einstellungsveränderung der Hauptspannbacken (15).

UNTERANSPRÜCHE 1. Spannvorrichtung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch a) einen Nutträger (50); b) Nuten (52') für Arme (52) des Nutträgers (50) in der Hauptklemmbacke (15) und c) eine Feder (62) für den Nutträger (50).

2. Spannvorrichtung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch a) einen Nutträger (50); b) eine Feststellschraube (52) und c) Feststellmittel (54).

3. Spannvorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (62) angeordnet ist, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Nutträgers (50) bzw. von dessen Armen (52) wirkt.

4. Spannvorrichtung nach Unteranspruch 2, gekennzeichnet durch a) eine Feststellschraube (52) innerhalb des Nutträgers; b) eine Anschlagfläche (53) am Nutträger und c) eine in der Klemmbacke (15) sitzende Schraube (54) zur Festlegung des Nutträgers in der anderen Richtung.

5. Spannvorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (62) angeordnet ist, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Nutträgers (50) bzw. von dessen Armen (52) wirkt und die Arme (52) gegen den Boden der Nuten (52') gepresst hält.

6. Spannvorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, das die in der Klemmbacke 15 sitzende Schraube (54) mit einer Bohrung (54') für den Durchgriff eines Stellwerkzeuges zur Schraube (52) versehen ist.

7. Spannvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine in eine zentrale Ausnehmung (41) einsetzbare Spannbüchse (70) vorgesehen ist, die aus einer Mehrzahl von radial bewegbaren Segmenten besteht, welche Segmente durch elastische Elemente, wie Gummistücke (72), verbunden und den Hauptklemmbacken (15) zugeordnet sind.

8. Spannvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannfutter (100) mit einer zentralen Kühlmittelzufuhrleitung in Form eines Rohres (114) versehen ist.

9. Spannvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptspannbacken (15) mit Elementen, wie Gewindebohrungen (152), für die Befestigung von Hilfsbacken versehen sind.

10. Spannvorrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Elemente in sich frontal in den Segmenten gegenüberstehenden Nuten (73) befestigt sind.

11. Spannvorrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente der Spannbüchse (70) mit einem sich radial erstreckenden Bund versehen sind (Fig. 4).