CH645049A5 - Kraftbetaetigtes backenfutter. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Backenfutter, insbesondere Hohlfutter, mit in einem Futterkörper radial verschiebbar geführten Spannbacken, die durch einen im Futterkörper axial beweglichen Futterkolben mittels jeweils eines Keilhakengetriebes betätigbar sind, das aus in axialer Richtung geneigten Keilflächen besteht, welche in radialer und in Umfangsrichtung paarweise einerseits am Futterkolben und anderseits an einem Keilhaken ausgebildet sind, der am rückseitigen inneren Teil jeder Spannbacke angeordnet ist.

Bei den bekannten Backenfuttern der vorstehend beschriebenen Art besteht das Keilhakengetriebe für jede Spannbacke aus sowohl an der Spannbacke als auch am Futterkolben ausgebildeten Keilhaken, die jeweils in eine Nut des anderen Bauteils eingreifen. Die paarweisen Keilflächen für eine Aussenspannung eines Werkstückes befinden sich am radial innenliegenden Teil des Futterkolben-Keilhakens und an der radial innenliegenden Fläche der für diesen Futterkolben-Keilhaken am Keilhaken der Spannbacke ausgebildeten Nut. Um eine Innenspannung eines Werkstückes zu ermöglichen, befindet sich am radial aussenliegenden Teil des Futterkolben-Keilhakens eine Keilfläche, die mit der aussenliegenden Keilfläche der Nut in der Spannbacke zusammenwirkt.

Bei dieser bekannten Ausführung werden sowohl die Keilhaken der Spannbacken als auch die Keilhaken des Futterkolbens auf Biegung und Scherung beansprucht. Aus diesem Grunde ist die radiale Stärke beider Keilhaken gleich gross bemessen. Die radiale Stärke der Keilhaken in den gefährdeten Querschnitten ist daher massgeblich für die Belastbarkeit des bekannten Keilhakengetriebes und damit für die erzielbare Grösse der Spannkraft des Backenfutters.

Wegen der vorgegebenen Platzverhältnisse kann die radiale Stärke der Keilhaken nicht frei gewählt werden. Insbesondere bei Hohlfuttern mit einer durchgehenden Mittelbohrung zum Durchstecken stangenförmiger Werkstücke wird ein möglichst grosser freier Durchgang angestrebt. Diese Forderung steht der Notwendigkeit entgegen, den Aussen-durchmesser des Futterkolbens möglichst klein zu halten,

weil er die hintenliegenden Führungsbahnen im Futterkörper für die Führungsflächen der Grundbacken radial von innen her begrenzt. Ein grosser Futterkolbendurchmesser hat daher zwangsläufig verkürzte hintenliegende Führungsbahnen für die Spannbacken zur Folge, wodurch ein Verkanten der Spannbacken im Futterkörper und damit ein schlechterer Wirkungsgrad und erhöhter Verschleiss in den Backenführungen hervorgerufen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine veränderte Gestaltung der Spannbacken und des Futterkolbens im Bereich des Keilhakengetriebes eine höhere Belastung der Bauteile zu ermöglichen, ohne dass der zur Verfügung stehende Raum vergrössert werden muss.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Keilhaken der Spannbacken im Querschnitt T-förmig mit einer an der radial innenliegenden Fussfläche durchgehenden Keilfläche für eine Innenspannung und mit einem Steg ausgebildet ist, der zugleich als Verbindungsglied zur Rückseite der Spannbacke dient, und dass am Futterkolben leistenförmige Keilstücke zu beiden Seiten des Steges ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung des Futterkolbens bis an den Steg der Spannbacke heranreichen, sich mit ihrer teilzylindrischen Aussenfläche in der für den Futterkolben vorgesehenen Bohrung des Futterkörpers abstützen und für eine Aussenspannung durch eine innenliegende Keilfläche mit jeweils einer Keilfläche des Keilhakens zusammenwirken.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Keilhakengetriebes stützt sich der Keilhaken bei einer Innenspannung mit seiner radial innenliegenden Fussfläche, die als durchgehende Keilfläche ausgebildet ist, am Grunde der entsprechenden Ausnehmung des Futterkolbens ab, wodurch nicht nur die Flächenbelastung bei dieser Einspannart herabgesetzt wird, sondern wegen des weit innenliegenden Kraftangriffes geringere Kippmomente für die Spannbacke auftreten. Die Verwendung leistenförmiger Keilstücke zu beiden Seiten des Steges, die in Umfangsrichtung des Futterkolbens bis an den Steg der Spannbacke heranreichen, ergibt eine grossflächige Abstützung der bei einer Aussenspannung belasteten Teile des Futterkolbens an der für den Futterkolben vorgesehenen Bohrung des Futterkörpers, wobei infolge des Heranreichens der leistenförmigen Keilstücke bis an den schmalen Steg des Spannbacken-Keilhakens Biege- und Scherbeanspruchungen im Übergang zwischen den leistenförmigen Keilstücken und dem anschliessenden Teil des Futterkolbens vermieden werden, sobald das sehr geringe Füh-ruhgsspiel zwischen dem Futterkolben und der Bohrung des Futterkörpers durch elastische Verformung der leistenförmigen Keilstücke beseitigt ist. Auch die Belastungen der für eine Aussenspannung vorgesehenen leistenförmigen Keilstücke des Futterkolbens werden somit bei der erfindungsge-mässen Ausbildung ganz erheblich reduziert, da nach geringfügiger elastischer Verformung Beanspruchungen auf Biegung und Abscherung entfallen.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Keilhakengetriebes wird es möglich, die radiale Stärke der an den Spannbacken ausgebildeten Keilhaken grösser als die radiale Stärke der leistenförmigen Keilstücke des Futterkolbens auszubilden, weil sich die leistenförmigen Keilstücke unter Vermeidung von Scher- und Biegebeanspruchungen grossflächig an der Bohrung des Futterkörpers abstützen. Auf diese Weise kann die Belastbarkeit des Spannbacken-Keilhakens erheblich gesteigert werden, zumal eine beispielsweise 30%ige

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Vergrösserung der radialen Stärke eine etwa 70% Vergrösse-rung der Belastbarkeit zur Folge hat, da die radiale Stärke im Quadrat in die Belastbarkeit eingeht.

Auf der Zeichnung ist neben einer Darstellung des bekannten Standes der Technik ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Backenfutters dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein kraftbetätigtes Bak-kenfutter bekannter Bauart,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäss der Schnittlinie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen der Fig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Backenfutter und

Fig. 4 einen Querschnitt durch das erfindungsgemässe Backenfutter gemäss der Schnittlinie IV-IV in Fig. 3.

Das aus dem Stand der Technik bekannte Backenfutter gemäss den Fig. 1 und 2 besitzt ebenso wie das erfindungsgemässe Backenfutter gemäss den Fig. 3 und 4 einen Futterkörper 1, in welchem mehrere Spannbacken 2 radial verschiebbar geführt sind. Zu diesem Zweck besitzen die Spannbacken 2 Führungsflächen 3 und 4, die mit entsprechenden Führungsbahnen im Futterkörper 1 zusammenwirken. Die radiale Verstellung der Spannbacken 2 geschieht durch einen Futterkolben 5, der in einer Bohrung 6 des Futterkörpers 1 in axialer Richtung verschiebbar ist und der zur Frontseite des Spannfutters durch eine Schutzbuchse 7 abgedeckt ist.

Bei dem bekannten Backenfutter gemäss den Fig. 1 und 2 wirkt jede Spannbacke 2 mittels eines doppel-T-förmigen Keilhakens 8 mit dem Futterkolben 5 zusammen, der zu diesem Zweck mit zwei seitlichen Keilhaken 9 versehen ist, die in eine entsprechende Nut auf beiden Seiten des Spannbak-ken-Keilhakens 8 eingreifen. Dies ist am besten in Fig. 2 zu erkennen.

Die Verbindung zwischen den Keilhaken 8 und 9 erfolgt durch in axialer Richtung geneigte Keilflächen, von denen die radial innenliegenden Keilflächen 8a des Spannbacken-Keilhakens 8 und die zugehörigen Keilflächen 9a des Futterkolben-Keilhakens 9 für eine Aussenspannung von Werkstücken benutzt werden. Die Innenspannung von Werkstük-ken erfolgt durch radial aussenliegende Keilflächen 8b des Spannbacken-Keilhakens 8 und zugehörige Keilflächen 9b des Futterkolben-Keilhakens 9.

Durch die im Querschnitt doppel-T-förmige Ausbildung des an der hinteren Fläche jeder Spannbacke 2 angeordneten Keilhakens 8 können sich die Keilhaken 9 des Futterkolbens 5 nicht in der Bohrung 6 des Futterkörpers 1 abstützen. Sie werden deshalb ebenso wie die seitlichen Vorsprünge des Keilhakens 8 auf Biegung und Scherung beansprucht. Die gefährdeten Querschnitte sind mit gewellten Linien in Fig. 2 eingezeichnet.

Um Platz für die Keilhaken 8 der Spannbacken 2 zu schaffen, sind nicht nur Ausnehmungen im Futterkörper 1 vorgesehen (s. Fig. 2), sondern ist die zylindrische Aussenfläche des Futterkolbens 5 über eine verhältnismässig grosse Breite unterbrochen. Dies führt dazu, dass bei einer Betätigung des Futterkolbens 5 durch axiale Verschiebung die Kolben-Keilhaken 8 unter der Kraft der Spannbacken auf Biegung und Abscherung belastet werden, was im Falle einer Überlastung zu Brüchen in den gefährdeten Querschnitten führen kann. Auf eine ähnliche Weise werden die Keilhaken 9 des Futterkolbens 5 in den gefährdeten Querschnitten belastet. Die radiale Stärke der Keilhaken 8 und 9 in den gefährdeten Querschnitten ist daher massgeblich für die Belastbarkeit des Keilhakengetriebes und damit für die erzielbare Grösse der Spannkraft des Backenfutters.

Wegen der vorgegebenen Platzverhältnisse kann die radiale Stärke der Keilhaken 8 und 9 nicht frei gewählt werden. Insbesondere bei Hohlfuttern mit einer durchgehenden

Mittelbohrung zum Durchstecken stangenförmiger Werkstücke wird ein möglichst grosser freier Durchgang angestrebt. Aus diesem Grunde stehen für die radiale Stärke der Keilhaken 8 und 9 bei der bekannten Ausführung nur begrenzte Längen zur Verfügung.

Bei dem erfindungsgemässen Backenfutter nach den Fig. 3 und 4 ist das Keilhakengetriebe abweichend von den vorstehend beschriebenen ausgebildet. Jede Spannbacke 2 besitzt an ihrem radial innenliegenden hinteren Teil einen im Querschnitt T-förmigen Keilhaken 10, der an seiner radial innenliegenden Fussfläche mit einer durchgehenden Keilfläche 10a für eine Innenspannung ausgebildet ist. Diese Keilfläche 10a wirkt mit einer ebenfalls durchgehenden Keilfläche 5a des Futterkolbens 5 zusammen, so dass nicht nur eine geringe Flächenpressung erzielt wird, sondern auch ein geringes Kippmoment der Spannbacke 2. Der Keilhaken 10 besitzt weiterhin einen Steg 10b, der zugleich ohne Durch-messervergrösserung als Verbindungsglied zur Rückseite der Spannbacke 2 dient, wie dies insbesondere in Fig. 3 zu erkennen ist.

Am Futterkolben 5 sind leistenförmige Keilstücke 5b zu beiden Seiten des Steges 10b des Keilhakens 10 ausgebildet, die in Umfangsrichtung des Futterkolbes 5 bis an den Steg 10b heranreichen. Diese Keilstücke 5b stützen sich mit ihrer teilzylindrischen Aussenfläche bereits bei einer geringen Belastung der Spannbacken 2 unter Überwindung des geringfügigen Spiels durch elastische Verformung an der zylindrischen Führungsfläche der Bohrung 6 des Futterkörpers 1 für den Futterkolben 5 ab. Hierdurch wird eine Biege- und Scherbeanspruchung dieser Keilstücke 5b nahezu vemieden. Die für eine Aussenspannung angeordneten Keilflächen 5c am Futterkolben 5 sowie 10c am Keilhaken 10 ergeben somit auch bei höherer Belastung keine Gefährdung der Keilstücke 5b im gefährdeten Querschnitt. Dieser gefährdete Querschnitt der Keilstücke 5b ist wiederum durch gewellte Linien in Fig. 4 eingetragen.

In Fig. 4 ist zu erkennen, dass die leistenförmigen Keilstücke 5b vollständig von der nicht unterbrochenen Bohrung 6 im Futterkörper 1 umfasst werden. Bei einer Belastung des Keilhakengetriebes legen sich somit die Keilstücke 5b nach Überbrücken des üblicherweise sehr geringen Führungsspiels elastisch an die Fläche der Bohrung 6 im Futterkörper 1 an, werden durch diese abgestützt und daher in diesem Zustand auch bei einer weiteren Erhöhung der Futterspannkraft in ihren gefährdeten Querschnitten nicht weiter auf Abscherung und Biegung beansprucht. Die gefährdeten Querschnitte können daher im Gegensatz zu den bekannten Bauarten in radialer Richtung schwächer gestaltet werden, und zwar ohne die Gefahr einer Überbeanspruchung. Dementsprechend werden die auf Abscherung und Biegung beanspruchten gefährdeten Querschnitte des Keilhakens 10 verstärkt.

Da in das Widerstandsmoment der gefährdeten Querschnitte, das für die zulässige Biegebeanspruchung massgeblich ist, die radiale Stärke des Keilhakens 10 im Quadrat eingeht, bringt eine Verstärkung des Keilhakens um beispielsweise 30% eine Erhöhung des Widerstandsmoments um etwa 70%. Entsprechend höher ist das gesamte Keilhakengetriebe bei gleichem Platzbedarf belastbar, wobei die zwischen den Futterteilen auftretenden Flächenpressungen bei entsprechender konstruktiver Gestaltung innerhalb der zulässigen Werte gehalten werden können. Unter Zugrundelegen derselben Materialfestigkeiten kann deshalb ein Backenfutter gemäss Fig. 3 und 4 mit einer wesentlich höheren Spannkraft betrieben werden als Futter der herkömmlichen Bauarten gemäss den Fig. 1 und 2.

Ein weiterer Vorteil der Bauart nach den Fig. 3 und 4 ist die Verbesserung der Spanngenauigkeit, insbesondere bei

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niedriger Belastung. Im unbelasteten oder gering belasteten Zustand kann der Futterkolben 5 eines Backenfutters gemäss den Fig. 1 und 2 innerhalb des Führungsspiels gegenüber der Bohrung 6 eine beliebige Lage einnehmen, die von der eigentlich erwünschten Lage in bezug auf die Rotationsachse des Futters abweicht. Diese Lageabweichung wird über das Keilhakengetriebe auf die Spannbacken 2 übertragen und bewirkt eine unerwünschte exzentrische Einstellung des Werkstückes, deren Grösse und Lage innerhalb der beschriebenen Grenzen variieren kann. Bei den Futtern nach den Fig. 1 und 2 kann lediglich eine sehr hohe Belastung dazu führen, dass die Keilhaken 9 des Futterkolbens 5 und die benachbarten Bereiche des Futterkolbens 5 so weit verformt werden, dass das für die Spanngenauigkeit unerwünschte Führungsspiel überbrückt wird. Wenn derartige Futter einige Zeit im Einsatz waren, ist dieser Vorgang nachträglich an Druckstellen zu erkennen, die sich an der Bohrung 6 im Futterkörper 1 und an den entsprechenden Gegenflächen am Futterkolben 5 abzeichnen.

Bei der Bauart nach den Fig. 3 und 4 legen sich die lei-5 stenförmigen Keilstücke 5b des Futterkolbens 5 ohne weitere konstruktive Massnahmen an die Führungsfläche der Bohrung 6 im Futterkörper 1 an. Hierbei ist von Vorteil,

dass die Abstützung anders als bei den bekannten Bauarten direkt gegenüber den kraftübertragenden Flächen erfolgt, io wodurch eine verhältnismässig geringe elastische Verformung in den gefährdeten Querschnitten auftritt. Auch die Biegebeanspruchung in den gefährdeten Querschnitten . bleibt äusserst gering, da diese Querschnitte mit einer in radialer Richtung verlaufenden geringen Stärke ausgebildet 15 werden können.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

645 049 PATENTANSPRÜCHE

1. Kraftbetätigtes Backenfutter, insbesondere Hohlfutter, mit in einem Futterkörper radial verschiebbar geführten Spannbacken, die durch einen im Futterkörper axial beweglichen Futterkolben mittels jeweils eines Keilhakengetriebes betätigbar sind, das aus in axialer Richtung geneigten Keil-flächen besteht, welche in radialer und in Umfangsrichtung paarweise einerseits am Futterkolben und anderseits an einem Keilhaken ausgebildet sind, der am rückseitigen inneren Teil jeder Spannbacke angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilhaken (10) der Spannbacken (2) im Querschnitt T-förmig mit einer an der radial innenliegenden Fussfläche durchgehenden Keilfläche (10a) für eine Innenspannung und mit einem Steg (10b) ausgebildet ist, der zugleich als Verbindungsglied zur Rückseite der Spannbacke (2) dient, und dass am Futterkolben (5) leistenförmige Keilstücke (5b) zu beiden Seiten des Stegs (10b) ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung des Futterkolbens (5) bis an den Steg (10b) der Spannbacke (2) heranreichen, sich mit ihrer teilzylindrischen Aussenfläche in der für den Futterkolben (5) vorgesehenen Bohrung (6) des Futterkörpers (1) abstützen und für eine Aussenspannung durch eine innenliegende Keilfläche (5c) mit jeweils einer Keilfläche (10c) des Keilhakens (10) zusammenwirken.

2. Backenfutternach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Stärke der an den Spannbacken (2) ausgebildeten Keilhaken (10) grösser ist als die radiale Stärke der leistenförmigen Keilstücke (5b) des Futterkolbens (5).