DD148935A5

DD148935A5 - Kraftbetaetigtes backenfutter

Info

Publication number: DD148935A5
Application number: DD80218808A
Authority: DD
Inventors: Herbert Antoni
Original assignee: Forkardt Paul Kg
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1980-02-01
Publication date: 1981-06-17
Also published as: GB2042382B; FR2447768B1; GB2042382A; ES488052A1; DE2903904C3; DE2903904B2; DE2903904A1; CH645049A5; NL180917B; JPS5746965B2; US4288085A; JPS55106707A; NL180917C; IT1129605B; NL8000383A; IT8019635A0; BE881418A; FR2447768A1

Abstract

Die Erfindung ist bei Spannfuttern allgemeiner Art anwendbar. Waehrend das Ziel in einer Erweiterung des Anwendungsbereiches, in einer Erhoehung der Standzeit in den Backenfuehrungen sowie in einer Verbesserung der Spanngenauigkeit zu sehen ist, besteht die Aufgabe darin, durch eine veraenderte Gestaltung der Spannbacken und des Futterkolbes im Bereich des Keilkakengetriebes eine hoehere Belastung zu ermoeglichen, ohne dasz der zur Verfuehgung stehende Raum vergroeszert werden musz. Dieses wird im wesentlichen dadurch erreicht, dasz der Keilhaken 10 der Spannbacken 2 im Querschnitt T-foermig mit einer an der radial innen liegenden Fufzlaeche durchgehenden Keilflaeche fuer eine Innenspannung und mit einem Steg ausgebildet ist, der zugleich als Verbindungsglied zur Rueckseite dient. Am Futterkolben 5 sind leistenfoermige Keilsteucke 5b zu beiden Seiten des Stegs 10b ausgebildet, die in Umfangsrichtung des Futterkolbens 5 bis an den Steg 10b der Spannbacke 2 heranreichen, sich mit ihrer teilzylinderdrischen Auszenflaeche in der fuer den Futterkolben 5 vorgesehenden Bohrung 6 des Futterkoerpers und fuer eine Auszenspannung durch eine innenliegende Keilflaeche 5c mit jeweils einer Keilflaeche 10c des Keilhakens 10 zusammenwirken.

Description

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Kraftbetätigtes Backenfutter Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung ist bei Spannfuttern allgemeiner Art anwendbar. Sie betrifft ein kraftbetätigtes Backenfutter, insbesondere Hohlfutter, mit in einem Futterkörper radial verschiebbar geführten Spannbacken, die durch einen im -^utterkörper axial beweglichen ^utterkolben mittels jeweils eines Keilhakengetriebes betätigbar sind, das aus in axialer Richtung geneigten Keilflächen-besteht, welche in radialer und in Umfangsrichtung paarweise einerseits am Putterkolben und andererseits an einem Keilhaken ausgebildet sind, der am rückseitigen inneren Teil jeder Spannbacke angeordnet ist·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist ein Backenfutter der voranstehend beschriebenen Art bekannt, bei dem Keilhakengetriebe für jede Spannbacke au3 sowohl an der Spannbacke als auch am Aitterkolben ausgebildeten Keilhaken besteht, die jeweils in eine Nut des anderen Bauteils eingreifen. Die paarweisen Keilflüchen für eine ^Außenspannung eines Werkstückes befinden sich am radial innen liegenden Teil des Futterkolben~Keilhaken3 und an der radial innen liegenden Fläche der für diesen -^u-tterkolben-Keilhaken am Keilhaken der Spannbacke ausgebildeten Hut. Um eine Innenspannung eines Werkstückes zu ermögliche^ befindet sich am radial außen liegenden Teil des -' ''utterkolben-Keilhakens eine Keilfläche, die mit der außen liegenden Keilfläche der Nut in.der Spannbacke zusammenwirkt»

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Bei dieser bekannten -Ausführung werden sowohl die Keilhaken der Spannbacken als auch die Keilhaken des Futterkolbens auf Biegung und Scherung beansprucht, -^us 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 IJittelbohrung zum Durchstecken stangenförmiger Werkstücke wird ein möglichst großer freier Durchgang angestrebt. Di_ese Forderung steht der Notwendigkeit entgegen, den Außendurchniesser des Putterkolbens möglichst klein zu halten, weil er die hinten liegenden Führungsbahnen im Futterkörper für die Führungsflächen der Grundbacken radial von innen her begrenzt. Ein großer Futterkolbendurchmesser hat daher zwangsläufig verkürzte hinten liegende Führungsbahn en für die Spannbacken zur i'olge, wodurch ein Verkanten der Spannbacken im Futterkörper und damit ein schlechterer Wirkungsgrad und erhöhter Verschleiß in den Backenführungen hervorgerufen wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein kraftbetätigtes Backenfutter der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß der Anwendungsbereich desselben erweitert, die Standzeit in den Backenführungen erhöht und die Spanngenauigkeit verbessert wird.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

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 innen liegenden 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 innen liegenden 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 innen liegenden Kraftangriffes geringere Kippmomente für die Spannbacke auftreten. Die Verwendung leistenförmiger Keilstücke zu beiden Seiten des ^teges, die in Um-.

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fangsrichtung des -^utterkolbens bis an den Steg der Spannbacke heranreichen, ergibt eine großflächige Abstützung der bei einer Außenspannung belasteten !'eile 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 zwiechen den leistenförmigen Keilstücken und dem anschließenden Teil des Futterkolbens vermieden werden, sobald" das sehr geringe Führungsspiel 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 -fc'utterkolbens werden somit bei der erfindungsgemäßen -Ausbildung ganz erheblich reduziert, da nach geringfügiger elastischer Verformung Beanspruchungen auf Biegung und Abscherung entfallen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Keilhakengetriebes wird es möglich, gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung 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 V/eise kann die Belastbarkeit des Sponnbacken-Keilhakens erheblich gesteigert v/erden, zumal eine beispielsweise 30>*ige Vergrößerung der radialen Stärke eine etwa 70/Sige Vergrößerung der Belastbarkeit zur SOlge hat, da die radiale Stärke im Quadrat in die Belastbarkeit eingeht.

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Ausführun^sbei spiel

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

Pig. 1: einen Längsschnitt durch ein kraft"betätigfe3 Backenfutter bekannter Bauart; .

Fig. 2: einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Pig. 1;

Pig. 3: einen der Pig. 1 entsprechenden Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Backenfutter und

Pig. 4: einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Backenfutter gemäß der Schnittlinie IV-IV in Pig. 3.

Das aus dem ^tand der Technik bekannte Backenfutter gemäß den Pig. 1 und 2 besitzt ebenso wie das erfindungsgemäße Backenfutter gemäß den Pig. 3 und 4 einen Putterkörper 1, in welchem mehrere Spannbacken 2 radial verschiebbar geführt sind. Zu diesem Zweck besitzen die Sapnnbacken 2 Pührungsflachen 3 und 4, die mit entsprechenden Führungsbahnen im Putterkörper 1 zusammenwirken. Die radiale Verstellung der Spannbacken 2 ge-

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s'chieht 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 Spannbacken-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 innen liegenden Keilflächen 8a des Spannbacken-Keilhakens 8 und die zugehörigen Keilflächen 9a des Futterkolben-Keilhakens 9 für eine Außenspannung von V/erkstücken benutzt werden. Die Innenspannung von Werkstücken erfolgt durch radial außen liegende 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 v/erden 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

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belastet werden, was im Falle einer Überlastung zu Brüchen in den gefährdeter 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 erfindungsgeraäßen Backenfutter nach den Fig. 3 und 4 ist das Keilhakengetriebe abweichend von den voranstehend beschriebenen ausgebildet. Jede Spannbacke 2 besitzt an ihrem radial innen liegenden hinteren Teil einen im Querschnitt T-förmigen Keilhaken 10, der an seiner radial innen liegenden Fußfläche mit einer durchgehenden Keilfläche 10a für eine Innenspannung aasgebildet ist. Diese Keilfläche 10a wirkt mit einer ebenfalls durchgehenden Keilfläche 5a des Futterkolbens 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 Durchmesservergrößerung 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 Futterkolbens 5 bis an den Steg iOb heran-

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reichen. 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 vermieden. 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. h eingetragen.

In Fig. h ist zu erkennen, daß die leistenfö'rmigen 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 Y/iderstandsmoments um etwa 70%. Entsprechend höher ist das gesamte Keilhakengetriebe bei gleichem Platzbedarf belastbar, wobei die zwischen den Futterteilen auftretenden Flä-

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chenpressungen bei entsprechender konstruktiver Gestaltung innerhalb der zulässigen Werte gehalten v/erden können. Unter Zugrundelegen derselben Materialfestigkeiten kann deshalb ein Backenfutter gemäß Fig. 3 und A 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 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 inbezug auf die Rotationsachse des Futters abweicht. Diese Lageabweichung wird über das Keilhakengetriebe auf die Spannbacken 2 übertragen und bewirkt eine unerwünschte exzentrische Einstellung des V/erkstückes, 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. Y^;enn 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 leistenförmigen 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, wodurch eine verhältnismäßig geringe elastische Verformung in den gefährdeten Quer-

-geauftritt. Auch die Biegebeanspruchung in den gefährdeten Querschnitten bleibt äußerst gering, da diese Querschnitte mit einer in radialer Richtung verlaufenden geringen Stärke ausgebildet v/erden können.

Claims

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Erfindungsanspruch

1. Kraftbetätigtes Backenfutter, insbesondere Hohlfutter, mit in einem Futterkörper.radial verschiebbar geführten Spannbacken, die durch einen im Futterkörper axial beweglichen ^'ut t er kolben mittels jeweils eines Keilhakengetriebes betätigbar sind, das aus in axialer Hichtung geneigten Keilflächen besteht, welche in radialer und in Umfangsrichtung paarweise einerseits am Futterkolben und andererseits an einem Keilhaken ausgebildet sind, der am rückseitigen inneren Teil jeder Spannbacke angeordnet ist j gekennzeichnet dadurch, 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 °teg (10b) ausgebildet ist, der zugleich als Verbindungsglied zur Hückseite der Spannbacke (2) dient, und daß am Futterkolben (5) leistenförmige Keilstücke (5b) zu beiden leiten des Stegs (10b) ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung des F_utterkolbens ^5) bis an den Steg (10b) der Spannbacke (2) heranreichen, sich mit ihrer teilzylindrischen Außenfläche in der für den Futterkolben (5) vorgesehenen ^oh^rung (6) des Futterkörpers (1) abstützen und für eine Außenspannung durch eine innenliegende Keilfläche (5c) mit jeweils einer Keilfläche (10c) des Keilhakens (10) zusammenwirken.
2. Backenfutter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

die radiale Stärke der an den Spannbacken (2) ausgebildeten Keilhaken (10) größer ist als die radiale Stärke der leistenförmigen Keilstücke (5b) des ^'utterkolbens (5).

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen