DE1033001B - Spannfutter fuer Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

BlBLfOTHEK

DES DEUTSCHEN

PATEfITAMTES

Die Erfindung bezieht sich auf während des Betriebes betätigbare Spannfutter für Werkzeugmaschinen, deren Spannbacken durch in Ausnehmungen der Grundbacken eingreifende Winkelhebel verschoben werden, die durch im Spannrohr axial verschiebbare Mittel betätigbar sind.

Spannfutter dieser Art sind bekannt. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß diese bekannten Dome nicht gestatten, starke Einspannkräfte zu erzielen. Außerdem ist ihre Verwendung insoweit gefährlich, als dann, wenn zufällig die verschiebbaren Mittel auf die Hebel zu wirken aufhören, das Werkstück nicht mehr im Dorn festgehalten wird und aus demselben herausgeschleudert werden kann.

Es ist zwar auch schon ein derartiges Spannfutter bekannt, bei dem ein selbsttätiges Lösen des Spannfutters bei Ausbleiben der Spannkraft dadurch verhindert wird, daß die Übertragung der Spannkraft von dem Spannkölben auf die Grundbacken über ein Hebelsystem erfolgt, das zwei stabile Endlagen einnehmen und nur durch positive Krafteinwirkung von einer in die andere Endstellung gebracht werden kann. Diese bekannte Anordnung hat jedoch sowohl in radialer wie in axialer Richtung einen großen Raumbedarf. Weiterhin ist seine Anwendung durch die Be- as schränkung auf nur zwei Endstellungen umständlich.

Nach einem nicht vorveföfrentlichten Vorschlag hat man die die Spannkraft übertragenden Winkelhebel an ihrem dem Kolben zugewandten Ende V-förmig gestaltet, wobei die eine, die Spannung der Backen bewirkende Flankenfläche in der Spannlage selbsthemmend ausgebildet ist. Der andere Hebelarm dieser um im. Füttergehäuse gelagerte Bolzen verschwenkbaren Winkelhebel greift in Ausnehmungen in den Grundbacken ein.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Spannfutter der beschriebenen Art zu schaffen, bei dem ein unerwünschtes Lösen der Spannbacken praktisch unmöglich ist und mit dem besonders hohe Spannkräfte ausgeübt werden können.

Das Spannfutter gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Arme der Winkelhebel, die in die Grundbacken eingreifen, die Bolzen umgebende Zylmderkörper sind, deren Mittelachsen um etwa ein Drittel des Radius der Zylinderkörper exzentrisch in Richtung" der Spannbacken verschoben sind. Da bei dem Spannfutter gemäß der Erfindung eine Verstellung der Grundbacken' im wesentlichen durch Keilwrrkung erfolgt und der Keilwiriker durch die Wahl der Größe der Exzentrizität gegenüber dem Durchmesser des Zylinderkörpers ausreichend klein ist, wird eine zuverlässige Selbsthemmung der Winkelhebel in jeder Spannlage erreicht. Gleichzeitig wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Spannfutters ein Spannfutter für Werkzeugmaschinen

Anmelder:

La Precision Industrielle, Rueil-Malmaison, Seine-et-Oise (Frankreich)

Vertreter: Oi.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls

und Dipl.-Chem.- Dr. rer. nat. E. Fxhr. v. Pedimann,

München 9, Schweigerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
^: V. St. v. Amerika vom 26. Juli 1954

.2

Spiel zwischen den Teilen der Kraftübertragung praktisch vollständig ausgeschaltet, während durch den V-förmigen Ausschnitt an dem einen Ende der Winkelhebel bei dem oben 'beschriebenen Spannfutter der Spannkolben erst um eine gewisse Wegstrecke aus der Spantistellung herausfaewegt werden muß, ehe er mit der anderen Flankenfläche des V-förmigen Ausschnitts zusammenwirken kann, um d'ie Backen nach außen zu bewegen. Außerdem sind die Ubertragungshebel gemäß der Erfindung" sehr stabil und beanspruchen nur sehr wenig Raum.

Die Erfindung wird an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Spannfutter gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht nach der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 1 und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der am Exzenternocken wirksam werdenden Kräfte.

Das in den Zeichnungen dargestellte Spannfutter besitzt ein zylindrisches, aus einem einzigen Stück bestehendes Futtergehäuse l; durch das eine axiale Boh-

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rung 2 hindurchgeht. Die rückwärtige Fläche dieses allen anderen Fällen ist diese Entfernung geringer

Gehäuses ist zur Aufpassung auf dm Spindelkopf der ^ _Da ^ _Verhältnis L _{fähr ldch g {}

Werkzeugmaschine mit einem Konus 3 versehen. Die / ^{s s} ' ^1SI·

Befestigung des Spannfutters auf dieser Spindel er- die gleichzeitig auf die drei Grundbacken ausgeübte

folgt mittels Schrauben 4. 5 Kraft stets mehr als achtmal stärker als die auf das

Das Futtergehäuse 1 ist mit drei radialen Ausneh- Rohr 14 aufgebrachte Kraft.

mungen 5 von im allgemeinen T-förmigiem Querschnitt Infolge der besonderen Wahl für die Angriffs stelle

versehen (Fig. 3). In diesen Ausnehmungen sind die der Kraft an die Grundbacken, der Verminderung der

drei Grundbacken 6 gelagert. Jede dieser Grundbacken Reibungskräfte, insbesondere der der Grundbacken in ist an. ihrer Rückseite mit einem tangentiale Flächen 7 α ίο ihren Führungen, und infolge der durch die Hebel-

und 7 b aufweisenden Hohlraum 7 versehen, in dem arme erzielten Kraftübersetzung ist es möglich, auf

der eine Arm bzw. Nocken 8 eines Winkelhebels von" die Spannbacken Spannkräfte von mehreren Tonnen

der Form eines Zylinderkörpers gelagert ist, der sich auszuüben.

um einen Bolzen 9 drehen kann. Jeder der Bolzen 9 Diese hohen Spannkräfte ermöglichen es, die übist in einer in tangentialer Richtung in das Futter- 15 liehen, mit Zähnen versehenen »harten« Spannbacken gehäuse 1 eingearbeiteten Bohrung gelagert und mit 22 (aus gehärtetem Stahl) durch zahnlose »weiche« einer Schmiervorrichtung 11 versehen. Der andere Spannbacken, d. h. Spannbacken aus nichtgehärtetem Arm 8 c jedes Winkelhebels, der zur Verdrehung des Stahl, zu ersetzen, die genau nach den Maßen der einNockens dient, kann sich in einer Nut 12 bewegen, zuspannenden Werkstücke gearbeitet sind, die in die der Achse des Spannfutters zugewendete 20 Von der in Fig. 1 dargestellten Mittelstellung ausSeite der Grundbacken 6 eingearbeitet ist. Das Ende gehend, kann jeder Exzenter 8 sich so weit drehen, jedes Armes 8 a· ist von Teilzylindern 8 b mit der bis der Hebelarm 8<z an der Wand der in dem Futter-Achse C begrenzt und greift in eine im Querschnitt körper 1 eingearbeiteten Nut 34 bzw. an dem Teil 29 a rechteckige tangentiale Nut 13a ein, die in einen mit anstößt. Gemäß Fig. 5 kann der Exzenter 8 somit jede einem Spannrohr 14 verbundenen, axial verschieb- 25 Stellung zwischen den beiden Endstellungen 8_X bzw. 8₂ baren Spannkolben 13 eingearbeitet ist. einnehmen. Angenommen, der Exzenter wurde zwecks

Das Rohr 14 kann auf bekannte Weise durch (nicht Außenspannetis eines Werkstückes mittels des Rohres

dargestellte) bekannte Mittel in axialer Richtung 14 in die Stellung 8_t gebracht, wobei der Exzenter in

geradlinig verschoben werden. Die Lage des Spann- M₁ auf der Fläche 7a des Hohlraumes 7 aufliegt: kolbens 13 kann in bezug auf das Rohr 14 mittels Ge- 30 Wenn nun aus irgendeinem Grunde die von dem Rohr

winderingen 15 bis 17 eingestellt werden. Gegen Ver- 14 übertragene Kraft ausbleibt, beispielsweise durch

drehen ist das Rohr 14 durch einen Finger 18 gesichert. Fehler in der entsprechenden Hydraulik, so strebt die

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Spann- Reaktion der Spannung in Punkt M₁ danach, den Exfutfers ist folgende: Die Verstellung der Grundbacken zenter in Richtung des Pfeiles ,Z₁, d. h. im Sinn der erfolgt in bekannter Weise durch Verschieben des 35 Entspannung des Futters, zu verdrehen. Der Exzenter Spannrohres 14 in der einen oder der anderen Rieh- rollt jedoch nicht auf der Fläche 7 ä, sondern steht mit tung. Ein in Richtung des Pfeiles F auf das Rohr 14 dieser in gleitender Berührung. Die Von der Abausgeübter Druck bewirkt die Drehung der Exzenter- Stützung herrührende Reaktion in Punkt M₁ ist also, nocken 8 in Richtung des Pfeiles G, wobei sich unter sobald d^!as Gleiten beginnt, flicht in Richtung M₁ B₁, der Wirkung dieser Nocken die Grundbacken von der 40 sondern längs R₁ gerichtet, wobei der Winkel φ gleich Achse des Futters nach außen entfernen. dem Reibungswinkel der Exzenterfläche auf der

Es ist leicht ersichtlich, daß ein im entgegengesetz- Fläche 7 a ist. Es ist bekannt, daß dieser Reibungs-

ten Sinn (F₁) auf das Rohr ausgeübter Zug dagegen winkel für zwei geschmierte Metalinächen in der

die Grundbacken sich auf die Achse zubewegen läßt. Größenordnung von 12 bis 15° liegt; denn der Rei-

Der Druck der Nocken auf die Grundbacken erfolgt 45 bungskoeffizient tg φ ist in diesem Falle ungefähr

längs der Erzeugenden der Berührung M₁ oder M₂ des gleich 0,25.

Exzenters mit den tangentialen Flächen. 7 et und 7 b Wenn nun der Radius K des Exzenters 8 mehr als

der in dein Gruadbacken vorgesehenen Hohlräume 7. viermal so groß wie die Exzentrizität I (Entfernung

Diese Drücke werden ungefähr in der mittleren Ebene O—E) ist, geht die Reaktionskraft A₁ theoretisch,

des rechteckigen Teiles 5 α der Offnungen 5 ausgeübt. 50 wie in der Figur dargestellt, über den Punkt O hin-

Die Grundbacken werden also durch eine parallel zu aus. Tatsächlich geht die Reaktionskraft, selbst wenn

ihrer Führung und praktisch in der Achse dieser Füh- die Reibung sehr stark ist, durch den Punkt O; denn

rung verlaufende Kraft verschoben, so daß sie keiner wenn die Reaktionskraft R₁ über den Punkt O hinaus-

Verwindungskraft unterworfen sind und infolgedessen ginge, so würde sie zu einer aktiven Spannkraft, was

ihre Reibung an den Füforungsfiächen der öffnun- 55 unmöglich ist.

gen 5 gering ist. Infolgedessen kann sich der Exzenter 8 nicht drehen,

Außerdem wird diese Reibung auch dadurch ver- und das Futter bleibt selbst dann gespannt, wenn die

mindert, daß der Querschnitt der Führungen 5 bei- Kraftwirkung auf das Rohr 14 ausfällt. Um das

nahe quadratisch, d.h. von geringerUmfangslänge ist. Futter zu entspannen, muß in der Richtung des Pf ei-

Schließlich hängt bei einer gegebenen, auf das Rohr 60 les F positiv auf das· Rohr 14 eingewirkt werden. 14 ausgeübten Kraft die auf die Grundbacken 6 über- Ebenso ist ersichtlich, daß im Fälle eines Spannens tragene Kraft von der Länge der Hebelarme des Ex- von innen her (der Exzenter drückt in Punkt M₂ auf zenters ab, d. h- vom Verhältnis der Entfernung zwi- die Flache 7 b) der Exzenter unter d'er von der Abscheit dem Punkt O und der senkrechten in Ai₁ oder Stützung herrührenden Reaktion bestrebt ist, sich in M₂ auf die Flächen 7 a und 7 b des Hohlraumes 7 zu 65 Richtung des Pfeiles f₂ zu drehen, und die Reaktion der Entfernung L des Punktes O von der Achse C folglich in Punkt JIi₂ gleich R₂ ist. Der Exzenter ist der Teilzylinder8b. Im ungünstigsten Falle, d.h., also in allen Einspaiinstellungeft gegen den Spannwenn sich die Grundbacken 6 in Mittelstellung befin- backenhalter verkeilt.

den, ist die erstgenannte Entfernung gleich /, d. h. Infolge des starken, an den Auflägepunkten M₁

gleich der Exzentrizität O—E des Exzenters 8; in 70 oder M₂ entwickelten Druckes wird das öl öder Fett

praktisch aus dem Zwischenraum zwischen den in Berührung befindlichen Flächen weggedrückt, und der Reibungskoeffizient ist praktisch höher als 0,25. Außerdem genügt es zur Verhinderung einer Entspannung, daß sich die Reaktionen R₁ oder R₂ ziemlich stark dem Punkt O nähern. Damit die Exzenter verkeilt bleiben, genügt es also in der Praxis, wenn K ungefähr dreimal so groß ist wie /.

Diese Selbsthemmung bedeutet einen großen Vorteil; denn sie verhindert, daß das im Spannfutter festgehaltene Werkstück herausfallen kann, wenn die auf das Rohr 14 wirkenden Mittel während der Arbeit

versagen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Während des Betriebes betätigbares Spannfutter für Werkzeugmaschinen mit in Ausnehmungen der Grundbacken eingreifenden Winkelhebeln, die von

   einem mit dem Spannrohr verbundenen, axial verschiebbaren Spannkolben um im Futtergehäuse gelagerte Bolzen verschwenkt werden und die infolge Selbsthemmung die Spannbacken gegen unerwünschtes Lösen bei nachlassender Spannkraft des Spannrohres sichern, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Grundbacken (6) eingreifenden Winkelhebelarme (8) die Bolzen (9) umgebende Zylinderkörper sind, deren Mittelachsen (E) um etwa ein Drittel des Radius (K) der Zylinderkörper exzentrisch in Richtung der Spannbacken verschoben sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 2 401 971, 2 422 785, 455 663.

   Entgegengehaltene ältere Rechte:
   Deutsches Patent Nr. 952 579.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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