CH670408A5

CH670408A5 -

Info

Publication number: CH670408A5
Application number: CH2530/86A
Authority: CH
Inventors: Johanna Engwicht; Werner Albrecht
Original assignee: Werkzeugmasch Okt Veb
Priority date: 1985-06-24
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1989-06-15
Also published as: FR2583666A1; DE3620260A1; DD238555A1; IT1191959B; DD238555B1; IT8648159A0

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

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. The invention relates to a jaw chuck with a flat spiral driven by gear wheels in the chuck housing, into which clamping jaws engage, which are movable in guides directed radially to the clamping axis. Jaw chucks of this type can be used when clamping for taking rotationally symmetrical workpieces in grinding machines.

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. From DE-OS 3 236 369 a chuck for cylindrical grinding machines with clamping jaws arranged in the chuck housing is known. To achieve high accuracy, the workpiece in the grinding machine is picked up by the quill with the aid of a centering tip and only gripped by the clamping jaws for the transmission of the rotary movement, the chuck not being allowed to change the axial position of the workpiece determined by the centering tip. However, since the workpiece circumference will always be somewhat eccentric to the workpiece axis due to unavoidable manufacturing tolerances, one clamping jaw will come into contact with the other when gripping the workpiece. This opposes the further closing process, which will shift the workpiece unless the clamping jaw can deflect. To prevent this deficiency, the clamping jaws are accommodated in a jaw carrier in the solution mentioned, which is mounted with radial play in the chuck. This means that the clamping jaws are not rigidly fixed on the chuck axis, but orient themselves on the workpiece and this can be adjusted to the holder in the centering point, which results in high concentricity when grinding.

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. However, this solution represents a power chuck, which has the disadvantage of a short clamping range. The clamping jaws are positioned as radially adjustable pistons within the chuck and are fed in via a rear wedge surface by an axially acting counter wedge. The slopes of these wedges must be kept within certain limits due to the forces to be applied, which also limits the possible adjustment path.

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. A larger adjustment path enables jaw chucks in which the clamping jaws are moved by means of a flat spiral, as in the solution according to DE-PS 925 805. However, such clamping jaws grip the workpiece outside the chuck and a lever arm is created if the clamping jaws are not rotationally symmetrical Create workpiece, but oppose resistance to it prematurely. This resistance not only wants to move the jaws radially, but now also to tilt due to the leverage effect, which has an axial thrust on the workpiece. Since with this solution the jaws and jaw carriers were not allowed any degrees of freedom, the workpiece would be forced to move eccentrically to the chuck axis. In addition, this solution is not suitable for grinding machines because the center of the chuck is not free to attach the necessary centering point. An improved solution for a jaw chuck with clamping jaws which can be moved radially by a plane spiral has therefore already been proposed, which surrounds a central sleeve and has a jaw carrier that can be detached from the chuck assembly. But even this jaw carrier has no degrees of freedom, so that the jaws are rigidly guided in the chuck housing.

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. The aim of the invention is to enable high accuracy when grinding workpieces that are clamped between centers and are carried along by clamping jaws moved by means of a flat spiral.

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. The object of the invention is to provide a jaw chuck with a flat spiral driven in the chuck housing by gear wheels, in which clamping jaws engage, which are movable in guides directed radially to the clamping axis, in which the clamping jaws together with their form-fitting receiving elements are floatingly supported in the chuck housing according to all degrees of freedom .

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 According to the invention, this is achieved in that the plane spiral is connected to the adjacent gear wheel by an articulated rotary driver and has both radial and axial play with respect to the rotary driver and with respect to the chuck housing and protrudes into a jaw carrier which has radial play with the chuck housing connected and is also axially resiliently supported relative to this. The center of rotation is expediently designed as a cam ring which sits on the gear wheel and is connected to it by two bearing bolts, which lie opposite one another on a radial axis and form a pivot bearing, with a cam of the cam ring protruding axially parallel into a groove from each bearing point, which is worked into the back of the plane spiral and form a second swivel bearing with the other and the cams. Each cam can move sideways in both directions of rotation from the spherical end face of a driver

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merplatte, die in der Nut befestigt ist, spielfrei gehalten werden, während stirnseitig des Nockens zur Nutrückwand ein Spiel vorgesehen ist. merplatte, which is fixed in the groove, are kept free of play, while a game is provided on the front of the cam to the groove back wall.

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. The jaw carrier is advantageously designed as an end plate containing the guides, which receives the plane spiral radially without play by means of axially parallel openings and is held axially resiliently between the chuck housing and the heads of fitting screws, by means of which it is fastened to the chuck housing, the through holes in the end plate in Diameters are larger than the fit of the respective fitting screw. The plane spiral is also expediently axially resiliently mounted in the chuck housing between the gear wheel and the guides in the end plate.

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. With such a solution, not only the radial forces originating from the eccentric workpiece circumference but also the axially parallel forces are absorbed in the chuck, so that the workpiece can orientate itself freely around the clamping axis specified by the tips and rotate about it. This means that a jaw chuck with cantilevered jaws can also be used as a workpiece carrier in grinding machines, which not only enables high concentricity to be achieved, but also a large clamping range is available.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawings:

Fig. 1 einen Querschnitt durch das Backenfutter, 1 shows a cross section through the jaw chuck,

Fig. 2 eine teilweise Draufsicht, 2 is a partial plan view,

Fig. 3 einen Schnitt nach Linie III—III in Fig. 1, und Fig. 3 is a section along line III-III in Fig. 1, and

Fig. 4 einen teilweisen anderen Querschnitt als nach Fig. 1 4 shows a partially different cross section than that of 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. In Fig. 1, the jaw chuck surrounds a quill 1, which has a centering tip 1.1. This is opposite a second centering tip, which is not shown, and a workpiece 2 is axially received and clamped between the two. Three clamping jaws 3 engage on the circumference of the workpiece 2, one of which is visible in FIG. 1. These are seated in radial guides 4.1 of an end plate 4, which is also apparent from FIG. 2. The end plate 3 is provided at the location of the radial guides with radial lugs 4.2, which are received with lateral and end play s in radial grooves 5.1, which are provided in the end face 5.2 of a chuck housing 5. The end plate 4 is screwed onto the end face 5.2 by means of dowel screws 6, whereby through bores 4.3, which are provided for this purpose in the end plate 4, are larger in diameter than the snug fit 6.1 of the respective dowel screw 6. This also shows a play s. The end plate 4 is pressed against the screw heads 6.2 by means of compression springs 7, which are inserted as spiral springs in axially parallel bores 5.3 of the chuck housing 5 (see FIG. 4). The clamping jaws 3 are engaged on the rear with a plane spiral 8. This protrudes through openings 4.4, which are provided in the end plate 4, and into the guides 4.1, where it can interact with the clamping jaws 3.

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 The openings 4.4 take up the spiral body 8.1 without play and thus serve as storage. Compared to the chuck housing 5, the spiral body 8.1 has both radial and axial play s. Such is also to be found on the front side of two cams 9.1, the one on the plane side

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. Cam ring 9 are provided and each protrude into a groove 8.2, two of which are incorporated into the spiral body 8.1 on the back. The side surfaces of each cam 9.1 rest on a spherical end face of a driver plate 10, which are fastened in the groove 8.2. The cam ring 9 surrounds a gear wheel 11, on which it is mounted and to which it is connected by means of two bearing bolts 12, which form a pivot bearing for the cam ring 9, in that they lie opposite one another on an axis A. The cams 9.1 also extend from these bearing points into the grooves 8.2, which can be seen in particular in FIG. 3. In the back of the spiral body 8.1 holes 8.3 are incorporated, which receive compression springs 13, which are supported on the gear 11 on the other hand. This gear wheel 11 is in engagement with a second gear wheel 14 which is mounted in the chuck housing 5 and is driven from the outside. The chuck housing 5 rotates on a bearing 15 which surrounds the quill 1.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Backenfutters ist folgende: The jaw chuck described works as follows:

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. For the closing process, the gear wheel 14 is driven from the outside. This takes the gearwheel 11 with it, whereby the cam ring 9 also rotates via the bearing bolts 12. The cams 9.1 thus move the spiral body 8.1 in the corresponding direction of rotation, so that the three clamping jaws 3 move towards one another to close. If one of the clamping jaws 3 hits the workpiece 2 first because it has an eccentricity at the point, there is resistance to the further closing process. This causes reaction forces on the workpiece 2, which push it out of the centering tip 11 and press the clamping jaw 3 into the plane spiral 8. The latter can avoid this pressure and shift within the radial and axial play s in the chuck housing 5. All clamping jaws 3 are adjusted eccentrically in the chuck housing 5 according to the workpiece circumference with the flat spiral 8. The guides 4.1 also move with the clamping jaw 3, which permits the floating mounting of the end plate 4, which shifts radially on the fitting seats 6.1 and is displaced against the pressure of the compression springs 7. With this reorientation of the clamping jaws 3 and all the elements connected to them in a form-fitting connection, it can be seen that their axis of rotation no longer aligns with the drive axis. This eccentricity is compensated for by the cam ring 9, which transmits the drive movement to the displaced plane spiral 8 by means of its cams 9.1 and, as a compensating element, carries out a rotary movement tumbling about the axis A.

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. The plane spiral 8 can and will experience a certain pivoting about the axis A, which results from the uneven surface loading on the clamping surfaces, which is due to unavoidable irregularities.

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. In this solution, the parts, such as jaw guides 4.1 and plane spiral 8, which are in positive connection with the clamping jaws 3 and are loaded by reaction forces from a clamping point, can move in all degrees of freedom and thus move in a floating manner until the clamping jaws move 3 have reoriented to the workpiece circumference, whereby the workpiece 2 is relieved of displacement forces again.

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2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

670 408 PATENT CLAIMS

1. jaw chuck with in the chuck housing (5) driven by gear wheels (11, 14) driven plane spiral (8), in which clamping jaws (3) engage, which can be moved in radially directed to the clamping axis guides (4.1), characterized in that the plane spiral ( 8) is connected to the adjacent gear wheel (11) by an articulated rotary driver (9,9.1,12) and with respect to the rotary driver (9, .9.1,12) and the chuck housing (5) there is both radial and axial play ( s) and protrudes into a jaw carrier (4) which is connected to the chuck housing (5) via a radial play (s) and is also axially resiliently supported relative to the latter.

2. jaw chuck according to claim 1, characterized in that the rotary drive is designed as a cam ring (9) which sits on the gear wheel (11) and is connected to it by two bearing bolts (12) which are on a radial axis (A) opposite and form a pivot bearing, with a cam starting from each bearing point

(9.1) of the cam ring (9) axially parallel to this in a groove

(8.2) protrudes, which is worked into the back of the plane spiral (8) and forms a second pivot bearing with the other groove (8.2) and the cams (9.1).

3. jaw chuck according to claim 1 and 2, characterized in that the side of each cam (9.1) in both directions of rotation from the spherical end face of a driver plate (10) which is fastened in the groove (8.2) is kept free of play, while the end of each cam (9.1) a game (s) is provided for the rear wall of the groove.

4. jaw chuck according to claims 1 to 3, characterized in that the jaw carrier is designed as one of the guides (4.1) containing end plate (4) which receives the plane spiral (8) radially free of play by means of axially parallel openings (4.4) and axially resilient between the chuck housing (5) and the heads (6.2) are held by dowel screws (6), by means of which they are attached to the chuck housing (5), the through holes (4.3) in the end plate (4) being larger in diameter than the snug fit ( 6.1) of the respective fitting screw (6).

5. jaw chuck according to claims 1 to 4, characterized in that the plane spiral (8) in the chuck housing (5) is axially resiliently mounted between the gear wheel (11) and the guides (4.1) in the end plate (4).