CH670408A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Backenfutter mit im Futtergehäuse durch Getrieberäder angetriebener Planspirale, in welche Spannbacken eingreifen, die in radial zur Spannachse gerichteten Führungen bewegbar sind. Backenfutter dieser Art sind anwendbar beim Spannen für das Mitnehmen rotationssymmetrischer Werkstücke in Schleifmaschinen.

Aus der DE-OS 3 236 369 ist ein Spannfutter für Rundschleifmaschinen mit im Futtergehäuse angeordneten Spannbacken bekannt. Zur Erzielung hoher Genauigkeit wird das Werkstück in der Schleifmaschine von der Pinole mit Hilfe einer Zentrierspitze aufgenommen und von den Spannbacken lediglich zur Übertragung der Drehbewegung erfasst, wobei das Spannfutter die durch die Zentrierspitze bestimmte Achslage des Werkstückes nicht verändern darf. Da jedoch der Werkstückumfang auf Grund unvermeidbarer Fertigungstoleranzen stets etwas exzentrisch zur Werkstückachse verlaufen wird, wird beim Fassen des Werkstük-kes ein Spannbacken vor den anderen zur Anlage gelangen. Damit stellt sich dem weiteren Schliessvorgang ein Widerstand entgegen, der das Werkstück verlagern wird, sofern nicht der Spannbacken ausweichen kann. Um diesem Mangel vorzubeugen, sind bei der genannten Lösung die Spannbacken in einem Backenträger aufgenommen, der mit radialem Spiel im Futter gelagert ist. Damit sind die Spannbak-ken nicht starr auf die Futterachse fixiert, sondern orientieren sich am Werkstück und dieses kann sich zwangsfrei auf die Aufnahme in der Zentrierspitze einstellen, was hohe Rundlaufgenauigkeiten beim Schleifen erbringt.

Diese Lösung stellt jedoch ein Kraftspannfutter dar, dem der Nachteil eines kurzen Spannbereiches anhaftet. Hierbei lagern die Spannbacken als radial anstellbare Kolben innerhalb des Futters und werden über eine rückseitige Keilfläche durch einen axial wirkenden Gegenkeil zugestellt. Die Schrägen dieser Keile müssen wegen der aufzubringenden Kräfte innerhalb gewisser Grenzen gehalten werden, was auch den möglichen Verstellweg begrenzt.

Einen grösseren Verstellweg ermöglichen Backenfutter, bei denen die Spannbacken mittels Planspirale bewegt werden, wie bei der Lösung nach der DE-PS 925 805. Solche Spannbacken greifen jedoch ausserhalb des Futters am Werkstück an und es entsteht ein Hebelarm, wenn sich die Spannbacken nicht rotationssymmetrisch am Werkstück anlegen, sondern sich ihnen ein Widerstand vorzeitig entgegenstellt. Dieser Widerstand will den Backen nicht nur radial verschieben, sondern nun infolge der Hebelwirkung auch kippen, wodurch sich auf das Werkstück ein axialer Schub auswirkt. Da bei dieser Lösung den Spannbacken samt Bak-kenträger keinerlei Freiheitsgrade zugestanden sind, würde das Werkstück gezwungen werden, sich exzentrisch zur Futterachse zu verlagern. Darüberhinaus eignet sich diese Lösung deshalb nicht für Schleifmaschinen, weil die Futtermitte nicht zur Anbringung der notwendigen Zentrierspitze frei ist. Es wurde deshalb bereits eine verbesserte Lösung für ein Backenfutter mit durch Planspirale radial beweglichen Spannbacken vorgeschlagen, welches eine zentrische Pinole umgibt und einen von der Futter-Baueinheit lösbaren Bak-kenträger aufweist. Aber auch dieser Backenträger hat keinerlei Freiheitsgrade, so dass auch hier die Backen starr im Futtergehäuse geführt sind.

Es ist Ziel der Erfindung, beim Schleifen von Werkstük-ken, die zwischen Spitzen gespannt sind und von mittels Planspirale bewegten Spannbacken mitgenommen werden, hohe Genauigkeiten zu ermöglichen.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Backenfutter mit im Futtergehäuse durch Getrieberäder angetriebener Planspirale, in welche Spannbacken eingreifen, die in radial zur Spannachse gerichteten Führungen bewegbar sind, zu schaffen, bei dem die Spannbacken samt ihren formschlüssigen Aufnahmeelementen nach allen Freiheitsgraden hin schwimmend im Futtergehäuse gelagert sind.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Planspirale mit dem benachbarten Getrieberad durch eine gelenkige Drehmitnahme verbunden ist und gegenüber der Drehmitnahme sowie gegenüber dem Futtergehäuse sowohl ein radiales als auch ein axiales Spiel aufweist und in einen Backenträger hineinragt, der über ein radiales Spiel mit dem Futtergehäuse verbunden und ausserdem gegenüber diesem axial federnd abgestützt ist. Die Drehmitte ist zweckmässig als Nockenring ausgebildet, der auf dem Getrieberad sitzt und mit diesem durch zwei Lagerbolzen verbunden ist, welche sich auf einer radialen Achse gegenüberliegen und ein Schwenklager bilden, wobei ausgehend von jeder Lagerstelle ein Nocken des Nockenringes achsparallel in eine Nut hineinragt, welche in die Rückseite der Planspirale eingearbeitet ist und mit der anderen sowie den Nocken ein zweites Schwenklager bilden. Seitlich kann jeder Nocken in beiden Drehrichtungen von der balligen Stirnfläche einer Mitneh2

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merplatte, die in der Nut befestigt ist, spielfrei gehalten werden, während stirnseitig des Nockens zur Nutrückwand ein Spiel vorgesehen ist.

Der Backenträger ist vorteilhaft als eine die Führungen enthaltende Stirnplatte ausgebildet, welche mittels achsparalleler Durchbrüche die Planspirale radial spielfrei aufnimmt und axial federnd zwischen dem Futtergehäuse und den Köpfen von Passschrauben gehalten ist, mittels welcher sie am Futtergehäuse befestigt ist, wobei die Durchgangsbohrungen in der Stirnplatte im Durchmesser grösser sind als der Passsitz der jeweiligen Passschraube. Auch die Planspirale ist im Futtergehäuse zweckmässig axial federnd zwischen dem Getrieberad und den Führungen in der Stirnplatte gelagert.

Bei einer solchen Lösung werden nicht nur die von exzentrischen Werkstückumfang ausgehenden radialen, sondern auch die achsparallelen Kräfte im Futter aufgenommen, so dass das Werkstück sich zwangsfrei an der durch die Spitzen vorgegebenen Spannachse orientieren kann und um diese rotiert. Damit kann auch ein Backenfutter mit auskragenden Spannbacken als Werkstückmitnahme in Schleifmaschinen Anwendung finden, wodurch nicht nur hohe Rundlaufgenauigkeiten erzielt werden können, sondern auch ein grosser Spannbereich zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Backenfutter,

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III—III in Fig. 1, und

Fig. 4 einen teilweisen anderen Querschnitt als nach Fig. 1

In Fig. 1 umgibt das Backenfutter eine Pinole 1, welche eine Zentrierspitze 1.1 aufweist. Dieser liegt eine zweite Zentrierspitze gegenüber, welche nicht dargestellt ist, und zwischen beiden wird ein Werkstück 2 axial aufgenommen und gespannt. Am Umfang des Werkstückes 2 greifen drei Spannbacken 3 an, von denen einer in Fig. 1 sichtbar ist. Diese sitzen in radialen Führungen 4.1 einer Stirnplatte 4, was auch aus Fig. 2 hervorgeht. Die Stirnplatte 3 ist jeweils an der Stelle der radialen Führungen mit radialen Ansätzen 4.2 versehen, welche mit einem seitlichen wie stirnseitigen Spiel s in radial verlaufenden Nuten 5.1 aufgenommen sind, die in der Stirnfläche 5.2 eines Futtergehäuses 5 vorgesehen sind. Die Stirnplatte 4 ist an der Stirnfläche 5.2 mittels Passschrauben 6 angeschraubt, wobei Durchgangsbohrungen 4.3, die hierfür in der Stirnplatte 4 vorgesehen sind, im Durchmesser grösser sind als der Passsitz 6.1 der jeweiligen Passschraube 6. Damit ist auch hier ein Spiel s zu verzeichnen. Mittels Druckfedern 7, die als Spiralfedern in achsparallelen Bohrungen 5.3 des Futtergehäuses 5 eingelassen sind (s. Fig. 4), wird die Stirnplatte 4 gegen die Schraubenköpfe 6.2 gedrückt. Die Spannbacken 3 stehen rückseitig mit einer Planspirale 8 in Eingriff. Diese ragt durch Durchbrüche 4.4 hindurch, welche in der Stirnplatte 4 vorgesehen sind, und in die Führungen 4.1 hinein, wo sie mit den Spannbacken 3 in Wirkverbindung treten kann.

Die Durchbrüche 4.4 nehmen den Spiralenkörper 8.1 spielfrei auf und dienen damit als Lagerung. Gegenüber dem Futtergehäuse 5 hat der Spiralenkörper 8.1 sowohl radiales als auch axiales Spiel s. Ein solches ist auch an der Stirnseite zweier Nocken 9.1 zu verzeichnen, die planseitig an einem

Nockenring 9 vorgesehen sind und jeweils in eine Nut 8.2 hineinragen, von denen zwei rückseitig in den Spiralenkörper 8.1 eingearbeitet sind. Die Seitenflächen jedes Nockens 9.1 liegen an einer balligen Stirnfläche einer Mitnehmerplatte 10 an, welche in der Nut 8.2 befestigt sind. Der Nockenring 9 umgibt ein Getrieberad 11, auf welchen er gelagert und mit dem er mittels zweier Lagerbolzen 12 verbunden ist, die ein Schwenklager für den Nockenring 9 bilden, indem sie sich auf einer Achse A gegenüberliegen. Von diesen Lagerstellen aus erstrecken sich auch die Nocken 9.1 in die Nuten 8.2, was insbesondere in Fig. 3 ersichtlich ist. In der Rückseite des Spiralenkörpers 8.1 sind Bohrungen 8.3 eingearbeitet, welche Druckfedern 13 aufnehmen, die sich andererseits am Getrieberad 11 abstützen. Dieses Getrieberad 11 steht mit einem zweiten Getrieberad 14 in Eingriff, welches im Futtergehäuse 5 gelagert ist und von aussen angetrieben wird. Das Futtergehäuse 5 dreht auf einer Lagerung 15, welche die Pinole 1 umgibt.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Backenfutters ist folgende:

Für den Schliessvorgang wird das Getrieberad 14 von aussen angetrieben. Dieses nimmt das Getrieberad 11 mit, wodurch über die Lagerbolzen 12 der Nockenring 9 mit umläuft. Die Nocken 9.1 bewegen damit den Spiralenkörper 8.1 in entsprechender Drehrichtung, so dass sich die drei Spannbacken 3 zum Schliessen aufeinander zu bewegen. Trifft nunmehr einer der Spannbacken 3 als erster auf das Werkstück 2, weil dieses an der Stelle eine Exzentrizität aufweist, stellt sich dem weiteren Schliessvorgang ein Widerstand entgegen. Dieser verursacht Reaktionskräfte am Werkstück 2, welche dieses aus der Zentrierspitze 11 schieben und den Spannbacken 3 in die Planspirale 8 drücken. Letztere kann diesem Druck ausweichen und sich im Rahmen ihres radialen sowie axialen Spieles s im Futtergehäuse 5 verlagern. Mit der Planspirale 8 werden alle Spannbacken 3 dem Werkstückumfang entsprechend im Futtergehäuse 5 exzentrisch verstellt. Mit dem Spannbacken 3 wandern auch die Führungen 4.1, was die schwimmende Lagerung der Stirnplatte 4 zulässt, die sich auf den Passsitzen 6.1 radial verschiebt und gegen den Druck der Druckfedern 7 verlagert. Mit dieser Neuorientierung der Spannbacken 3 und aller mit dieser in Formschlussverbindung stehenden Elemente ist zu verzeichnen, dass deren Rotationsachse nicht mehr mit der Antriebsachse fluchtet. Diese Exzentrizität gleicht der Nockenring 9 aus, der mittels seiner Nocken 9.1 die Antriebsbewegung auf die verlagerte Planspirale 8 überträgt und hierbei als Ausgleichselement eine um die Achse A taumelnde Drehbewegung vollführt.

Auch die Planspirale 8 kann und wird eine gewisse Schwenkung um die Achse A erfahren, was von der ungleichen Flächenbelastung an den Spannflächen herrührt, die auf nicht vermeidbare Unregelmässigkeiten zurückzuführen ist.

Bei dieser Lösung können also die Teile, wie Backenführungen 4.1 und Planspirale 8, die mit den Spannbacken 3 in formschlüssiger Verbindung stehen und über diese von einer Spannstelle her durch Reaktionskräfte belastet werden, in allen Freiheitsgraden ausweichen und sich somit schwimmend verlagern, bis sich die Spannbacken 3 an Werkstückumfang neu orientiert haben, wodurch das Werkstück 2 von Verlagerungskräften wieder entlastet ist.

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2 Blatt Zeichnungen

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670 408 PATENTANSPRÜCHE

1. Backenfutter mit im Futtergehäuse (5) durch Getrieberäder (11,14) angetriebener Planspirale (8), in welche Spannbacken (3) eingreifen, die in radial zur Spannachse gerichteten Führungen (4.1) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Planspirale (8) mit dem benachbarten Getrieberad (11) durch eine gelenkige Drehmitnahme (9,9.1,12) verbunden ist und gegenüber der Drehmitnahme (9,.9.1,12) sowie gegenüber dem Futtergehäuse (5) sowohl ein radiales als auch ein axiales Spiel (s) aufweist und in einen Backenträger (4) hineinragt, der über ein radiales Spiel (s) mit dem Futtergehäuse (5) verbunden und ausserdem gegenüber diesem axial federnd abgestützt ist.

2. Backenfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmitnahme als Nockenring (9) ausgebildet ist, der auf dem Getrieberad (11) sitzt und mit diesem durch zwei Lagerbolzen (12) verbunden ist, welche sich auf einer radialen Achse (A) gegenüberliegen und ein Schwenklager bilden, wobei ausgehend von jeder Lagerstelle ein Nocken

(9.1) des Nockenringes (9) achsparallel zu diesem in eine Nut

(8.2) hineinragt, welche in die Rückseite der Planspirale (8) eingearbeitet ist und mit der anderen Nut (8.2) sowie den Nocken (9.1) ein zweites Schwenklager bilden.

3. Backenfutter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass seitlich jedes Nockens (9.1) in beiden Drehrichtungen von der balligen Stirnfläche einer Mitnehmerplatte (10), die in der Nut (8.2) befestigt ist, spielfrei gehalten ist, während stirnseitig jedes Nockens (9.1) zur Nutrückwand ein Spiel (s) vorgesehen ist.

4. Backenfutter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Backenträger als eine der Führungen (4.1) enthaltende Stirnplatte (4) ausgebildet ist, welche mittels achsparalleler Durchbrüche (4.4) die Planspirale (8) radial spielfrei aufnimmt und axial federnd zwischen dem Futtergehäuse (5) und den Köpfen (6.2) von Passschrauben (6) gehalten ist, mittels welcher sie am Futtergehäuse (5) befestigt ist, wobei die Durchgangsbohrungen (4.3) in der Stirnplatte (4) im Durchmesser grösser sind als der Passsitz (6.1) der jeweiligen Passschraube (6).

5. Backenfutter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Planspirale (8) im Futtergehäuse (5) axial federnd zwischen dem Getrieberad (11) und den Führungen (4.1) in der Stirnplatte (4) gelagert ist.