DE1182932B

DE1182932B - Lever operated chuck

Info

Publication number: DE1182932B
Application number: DEJ13541A
Authority: DE
Inventors: Arthur Merrick Stoner; Girard Stone Haviland
Original assignee: Jacobs Manufacturing Co
Current assignee: Jacobs Vehicle Systems Inc
Priority date: 1956-09-11
Filing date: 1957-08-02
Publication date: 1964-12-03

Description

Hebelbetätigtes Spannfutter Die Erfindung bezieht sich auf hebelbetätigte Spannfutter mit einer an der Außenfläche konisch gehaltenen Spannpatrone, die durch eine an ihrer Stirnfläche angreifende Gewindehülse axial' verstellbar ist, deren Gewinde in eine verdreh- und längsverschiebbare Nockenhülse eingreift.Lever Operated Chuck The invention relates to lever operated Chuck with a clamping cartridge held conically on the outer surface, which through a threaded sleeve acting on its end face is axially 'adjustable, the Thread engages in a rotatable and longitudinally displaceable cam sleeve.

Es ist ein Spannfutter dieser Art bekannt, bei dem ein die Funktion der Gewindehülse ausübender Ring nach jeder Einstellung durch eine Verriegelungsmutter verriegelt werden muß. Diese Verriegelungsmutter dient als Widerlager zum Begrenzen der Rückwärtsbewegung einer äußeren, durch einen Hebel betätigten Spannhülse. Das Einstellen und Verriegeln erfolgt hier nicht gleichzeitig. Vielmehr geht beträchtliche Zeit dadurch verloren, daß zunächst der Ring eingestellt und dann verriegelt werden muß. Ein weiterer Nachteil dieses Spannfutters besteht darin, daß durch die Betätigung der äußeren Spannhülse Kräfte auf die Verriegelungsmutter ausgeübt werden, so daß sie sich leicht lösen kann, wodurch sich ein Verstellen des Ringes mit daraus resultierendem falschem Eingriff der Spannpatrone mit dem Werkstück ergibt.A chuck of this type is known in which a the threaded sleeve exercising ring after each adjustment by a locking nut must be locked. This locking nut serves as an abutment for limiting the backward movement of an outer, lever operated clamping sleeve. That Setting and locking do not take place here at the same time. Rather, going sizeable Time lost by first adjusting the ring and then locking it got to. Another disadvantage of this chuck is that the operation the outer clamping sleeve forces are exerted on the locking nut, so that it can easily come off, causing an adjustment of the ring with the resultant incorrect engagement of the clamping cartridge with the workpiece.

Bei einem weiteren bekannten Spannfutter dieser Art wird die Spannpatrone durch ein Handrad ohne begrenzten Drehstellbereich eingestellt. Die Gewindehülse kann nicht gesondert eingestellt werden, so daß das Einspannen des Werkstückes verhältnismäßig viel Zeit in Anspruch nimmt. Auch besteht keine Sicherung gegen unabsichtliches Verstellen der Gewindehülse und damit des Handrades.In another known chuck of this type, the collet set by a handwheel without a limited range of rotation. The threaded sleeve cannot be set separately, so that the clamping of the workpiece is relatively takes a lot of time. There is also no protection against unintentional Adjustment of the threaded sleeve and thus the handwheel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sowohl die durch die Gewindehülse vorgenommene Einstellung als auch die Stellung der Nokkenhülse unter normalen Betriebsbedingungen aufrechterhalten bleiben.The invention is based on the object of a chuck of the initially to create mentioned type, in which both the made by the threaded sleeve Adjustment as well as the position of the cam sleeve under normal operating conditions be maintained.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Nockenhülse durch eine bei Überlastung freigebbare Verriegelung gegen Drehbewegung nachgiebig verriegelt ist.This is achieved according to the invention in that the cam sleeve by a lock that can be released in the event of an overload is resiliently locked against rotational movement is.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Verriegelung aus mehreren, je mit einer Feder belasteten, mit einer kegeligen Spitze versehenen Sperrzapfen, von denen einer in eine von in der Stirnwandung der Nockenhülse angeordneten Ausnehmungen eingreift.In one embodiment of the invention, the lock consists of several locking pins each loaded with a spring and provided with a conical tip, one of which in one of the recesses arranged in the end wall of the cam sleeve intervenes.

In weiterer Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Nockenhülse an ihrer vorderen, von außen zugänglichen Umfangsfläche mit mehreren Nuten zum Einsetzen des Steckschlüssels versehen ist. Eine Feineinstellung ergibt sich dadurch, daß die Teilung der Sperrzapfen untereinander gleich, von der Teilung der Ausnehmungen jedoch nach Art einer Noniusteilung verschieden ist.In a further development of the subject matter of the invention it is provided that the cam sleeve on its front, externally accessible peripheral surface with several grooves for inserting the socket wrench is provided. A fine adjustment results from the fact that the spacing of the locking pin is equal to one another, from the However, division of the recesses is different in the manner of a vernier division.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt ' F i g. 1 einen Längsschnitt durch das Futter mit der darin eingesetzten Spannpatrone, F i g. 2 eine Ansicht des Futters von vorn, teilweise geschnitten, F i g. 3 einen Teilschnitt nach der Linie _ 3-3 der Fig:2, F i g. 4 eine Einzelheit des Futters in verschobener Lage, F i g. 5 in vergrößertem Maßstab eine Teilansicht eines Nockenzapfens und F i g. 6 eine Draufsicht auf das vordere Ende eines Nockenzapfens.In the drawing is an embodiment of the subject matter of the invention shown. It shows' F i g. 1 shows a longitudinal section through the lining with the in it inserted clamping cartridge, F i g. Figure 2 is a partial front view of the lining cut, F i g. 3 shows a partial section along line 3-3 of FIG. 2, FIG. 4th a detail of the lining in a displaced position, FIG. 5 on an enlarged scale a partial view of a cam pin and FIG. 6 is a plan view of the front one End of a cam post.

Der Futterkörper 11 ist mit einem ringförmigen Flansch 12 mittels der Bolzen I4 an der Arbeitsspindel befestigt, die mit einem Ansatz in das konische Ende 16 der Bohrung 15- des Futterkörpers 11 passend eingreift. Der Futterkörper ist mit einem zylindrischen Ansatz 17 versehen, der innen eine konische Bohrung 18 zur Aufnahme der Spannpatrone 19 mit entsprechend konischer Außenfläche aufweist. Die Spannpatrone 19 hat eine durchgehende axiale Öffnung 21 zur Aufnahme eines Werkstückes 22, das in gestrichelten Linien dargestellt ist. Diese Öffnung 21 wird durch die inneren Backenflächen einer Mehrzahl von in gleichem Abstand angeordneten, sich in radialer Richtung erstreckenden, gehärteten Spannbacken 23 gebildet, die durch biegsames Material, z B. durch zwischen ihnen angeordnete Kautschukteile 24, miteinander verbunden sind und sich in allen Richtungen etwas über das Kautschuk-Bindematerial hinaus erstrecken. Die Spannpatrone 19 ist an ihrem verjüngten Ende kegelstumpfförmig ausgebildet und an der gegenüberliegenden Stirnfläche bei 26 abgeschrägt.The chuck body 11 is provided with an annular flange 12 by means the bolt I4 is attached to the work spindle with a shoulder in the conical End 16 of the bore 15- of the chuck body 11 engages appropriately. The chuck body is provided with a cylindrical extension 17 which has a conical bore inside 18 has for receiving the clamping cartridge 19 with a correspondingly conical outer surface. the Collet 19 has a continuous axial opening 21 for receiving a workpiece 22, which is shown in dashed lines. This opening 21 is through the inner jaw surfaces of a plurality of equally spaced apart formed in the radial direction, hardened clamping jaws 23, which by flexible material, for example by means of rubber parts 24 arranged between them, with one another are connected and spread in all directions slightly over the rubber binding material extend beyond. The collet 19 is frustoconical at its tapered end formed and beveled on the opposite end face at 26.

Der Spannfutteraufbau ermöglicht in bekannter Weise ein anfängliches Einstellen der Spannpatrone 19 in der konischen Ausnehmung 18 des Futterkörpers 11 auf einen Durchmesser, der etwas größer als der des jeweiligen in ihr aufzunehmenden Werkstückes 22 ist, wobei eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Spannpatrone 19 in ihrer eingestellten Lage festhält. Das Einspannen des Werkstückes 22 erfolgt dann durch eine geringfügige Verschiebung eines Handhebels, durch welche eine weitere kleine Verschiebung der Spannpatrone 19 in ihrer Ausnehmung 18 bewirkt wird. Umgekehrt wird das Werkstück 22 durch eine Rückkehr des Hebels in die normale Stellung gelöst.The chuck construction allows in a known manner an initial setting of the collet 19 in the conical recess 18 of the chuck body 11 to a diameter which is slightly larger than that of the respective workpiece 22 to be received in it, a device being provided which the collet 19 in its the set position. The workpiece 22 is then clamped by a slight displacement of a hand lever, by means of which a further small displacement of the clamping cartridge 19 in its recess 18 is effected. Conversely, the workpiece 22 is released by returning the lever to the normal position.

Die Vorrichtung zum anfänglichen Einstellen der Spannpatrone 19 weist eine Gewindehülse 27 auf, die über den zylindrischen Ansatz 17 gleitet. Diese Hülse 27 hat einen nach innen gerichteten ringförmigen Endflansch 28 mit einer konischen Abschrägung 29, die sich gegen die entsprechende Abschrägung 26 der Spannpatrone 19 legt. Sie ist auf dem zylindrischen Ansatz 17 durch einen Keil 31 geführt, der in eine Nut 32 greift, die in Längsrichtung an der Innenfläche der Gewindehülse 27 angeordnet ist.The device for initially setting the collet 19 has a threaded sleeve 27 which slides over the cylindrical extension 17. This sleeve 27 has an inwardly directed annular end flange 28 with a conical bevel 29 which lies against the corresponding bevel 26 of the collet 19. It is guided on the cylindrical extension 17 by a wedge 31 which engages in a groove 32 which is arranged in the longitudinal direction on the inner surface of the threaded sleeve 27.

Die Gewindehülse 27 wird durch eine Nockenhülse 35 betätigt, die einen Abschnitt 36 mit Innengewinde aufweist, das in ein entsprechendes Außengewinde an der Gewindehülse 27 eingreift. Das innere Ende der Nockenhülse 35 hat einen verkleinerten Durchmesser mit einer Innenfläche 38. Weiter ist die Nockenhülse 35 mit ihrer Außenfläche 43 verschieb-und drehbar an einer Führungshülse 39 geführt, deren innere Stirnwandung 41 sich gegen den inneren Randteil des Flansches 12 legt und mit ihm durch eine Reihe von Schrauben 42 verbunden ist. Die Führungshülse 39 ist am inneren Ende zu einer ringförmigen Ausnehmung 44 erweitert, in die sich ein mit einer schrägen ringförmigen Nockenfläche 46 versehener ringförmiger Teil 45 der Nockenhülse 35 erstreckt, die einer entsprechend ausgebildeten Wandfläche 47 der Führungshülse 39 gegenüberliegt.The threaded sleeve 27 is actuated by a cam sleeve 35 which has a section 36 with an internal thread which engages in a corresponding external thread on the threaded sleeve 27. The inner end of the cam sleeve 35 has a reduced diameter with an inner surface 38. Furthermore, the outer surface 43 of the cam sleeve 35 is displaceably and rotatably guided on a guide sleeve 39, the inner end wall 41 of which lies against the inner edge part of the flange 12 and with it connected by a series of screws 42. The guide sleeve 39 is widened at the inner end to form an annular recess 44 into which an annular part 45 of the cam sleeve 35 , which is provided with an inclined annular cam surface 46 and lies opposite a correspondingly designed wall surface 47 of the guide sleeve 39, extends.

Eine Mehrzahl von Sperrzapfen 48, die beispielsweise in einem Abstand von 120° voneinander angeordnet sein können und die in entsprechenden Bohrungen in der Innenwandung 34 des Flansches 12 axial verschiebbar sind, werden durch Federn 49 gegen die gegenüberliegende Stirnwandung 51 der Nockenhülse 35 gedrückt. Gewöhnlich greift das Ende eines dieser Zapfen 48 in eine einer Reihe von flachen Bohrungen 50 ein, die in der Stirnwandung 51 vorgesehen sind und die in der dargestellten Ausführungsform des Futters in einem Abstand von 36° voneinander angeordnet sind. Unter der Belastung der Federn 49 legt sich die Nockenfläche 46 der Nockenhüise 35 gegen Nockenflächen 54 von im Abstand von etwa 30° voneinander angeordneten zylindrischen Nockenzapfen' 55, die in entsprechenden in radialer Richtung durch die Führungshülse 39 hindurchgehenden Bohrungen gleiten und deren Köpfe 62 in eine ringförmige Nut 63 eingreifen, die in einem die Führungshülse 39 umgreifenden Ring 64 angeordnet ist. Diese Nut 63 hat eine unter einem Winkel von 30° geneigte Schulter 61, gegen die sich die entsprechenden Kanten 60 der Nockenzapfen 55 anlegen. Der Ring 64 ist auf der Führungshülse 39 mittels eines von Hand betätigten Hebels 66 in Längsrichtung verschiebbar, und seine Innenfläche 65 ist um etwa 21/f° geneigt. Dieser Hebel 66 ist an seinem einen Ende 67 in der Gabel eines an einem Träger 69 befestigten Armes 68 angelenkt und weist eine kreisförmige Öffnung 71 und ein Paar Ansätze 72 auf. In jeden der Ansätze 72 ist ein Rollentragzapfen 73 angepaßt und dort mittels einer Mutter und einer Scheibe 75 befestigt. Jeder Zapfen 73 trägt an seinem inneren Ende eine Rolle 76, die zum einen Teil in einer Ausnehmung 70 des Ansatzes 72 und teilweise in einer ringförmigen Nut 77 des Ringes 64 läuft.A plurality of locking pins 48, which can for example be arranged at a distance of 120 ° from one another and which are axially displaceable in corresponding bores in the inner wall 34 of the flange 12, are pressed by springs 49 against the opposite end wall 51 of the cam sleeve 35. Usually the end of one of these pins 48 engages in one of a series of flat bores 50 which are provided in the end wall 51 and which, in the embodiment of the chuck shown, are arranged at a distance of 36 ° from one another. Under the load of the springs 49 , the cam surface 46 of the Nockenhüise 35 rests against the cam surfaces 54 of at a distance of about 30 ° from each other arranged cylindrical cam pins' 55, which slide in corresponding bores extending in the radial direction through the guide sleeve 39 and their heads 62 in a engage annular groove 63, which is arranged in a ring 64 encompassing the guide sleeve 39. This groove 63 has a shoulder 61 inclined at an angle of 30 °, against which the corresponding edges 60 of the cam journals 55 rest. The ring 64 is displaceable in the longitudinal direction on the guide sleeve 39 by means of a manually operated lever 66, and its inner surface 65 is inclined by approximately 21 / f °. This lever 66 is articulated at one end 67 in the fork of an arm 68 fastened to a carrier 69 and has a circular opening 71 and a pair of lugs 72. A roller support pin 73 is fitted into each of the lugs 72 and fastened there by means of a nut and a washer 75. At its inner end, each pin 73 carries a roller 76 which runs partly in a recess 70 of the projection 72 and partly in an annular groove 77 of the ring 64.

Beim Gebrauch des Futters wird ein Steckschlüssel (nicht dargestellt) in Umfangsnuten 78 am vorderen Ende der Nockenhülse 35 eingesetzt. An den Steckschlüssel wird nun in Uhrzeigerrichtung ein genügendes Drehmoment angelegt, um den Druck der federbelasteten Sperrzapfen 48 zu überwinden und die Nockenhülse 35 zu drehen. Dadurch wird bewirkt, daß die Gewindehülse 27 sich nach außen bewegt. Diese Drehbewegung wird fortgesetzt, bis die Gewindehülse 27 von der Nockenhülse 35 frei ist. Die Spannpatrone 19 wird dann in die konische Ausnehmung 18 eingeführt, die Gewindehülse 27 wieder aufgesetzt und die Nockenhülse 35 in entgegengesetzter Richtung gedreht, wodurch die Gewindehülse 27 einwärts bewegt wird, bis der Flansch 28 sich gegen die Spannpatrone 19 anlegt. Bei weiterer Drehbewegung der Nockenhülse 35 wird der Durchmesser der Öffnung 21 der Spannpatrone 19 fortlaufend verkleinert. Während der Drehung der Nockenhülse 35 gleiten die Enden der drei federbelasteten Sperrzapfen-48 nacheinander in die zehn zugeordneten Bohrungen 50 hinein und wieder heraus. Die Anordnung der Sperrzapfen 48 und der Bohrungen 50 ist dabei .so gewählt, daß nach jeweils 12° Drehung ein Zapfen 48 in eine Bohrung 50 tritt. Die Nockenhülse 35 wird so lange gedreht, bis der Durchmesser der Öffnung 21 der Spannpatrone 19 etwas größer als der Durchmesser des einzuspannenden Werkstückes 22 ist, wobei die Nockenhülse 35 in eine Stellung gebracht wird, in der ein Sperrzapfen 48 in eine Bohrung 50 tritt. Der Sperrzapfen 48 hält so die Nockenhiilse 35 verriegelt, so daß sie bei Schwingungen der Werkzeugmaschine sich nicht verstellen kann.When using the chuck, a socket wrench (not shown) is inserted into circumferential grooves 78 at the front end of the cam sleeve 35. Sufficient torque is now applied to the socket wrench in a clockwise direction to overcome the pressure of the spring-loaded locking pin 48 and to rotate the cam sleeve 35. This causes the threaded sleeve 27 to move outward. This rotary movement is continued until the threaded sleeve 27 is free from the cam sleeve 35. The collet 19 is then inserted into the conical recess 18 , the threaded sleeve 27 is put back on and the cam sleeve 35 is rotated in the opposite direction, whereby the threaded sleeve 27 is moved inward until the flange 28 rests against the collet 19 . With further rotary movement of the cam sleeve 35, the diameter of the opening 21 of the collet 19 is continuously reduced. During the rotation of the cam sleeve 35, the ends of the three spring-loaded locking pins-48 slide one after the other into and out of the ten associated bores 50. The arrangement of the locking pegs 48 and the bores 50 is chosen so that a peg 48 enters a bore 50 after every 12 ° rotation. The cam sleeve 35 is rotated until the diameter of the opening 21 of the collet 19 is slightly larger than the diameter of the workpiece 22 to be clamped, the cam sleeve 35 being brought into a position in which a locking pin 48 enters a bore 50 . The locking pin 48 thus holds the cam sleeve 35 locked so that it cannot be adjusted when the machine tool vibrates.

Nachdem die Spannpatrone 19 entsprechend eingestellt ist, wird der Handhebel 66 nach links (F i g.1) gedrückt. Dadurch wird eine Verschiebebewegung des Ringes 64 über die Köpfe 62 der verschiedenen Nockenzapfen 55 bewirkt, wobei die Keilflächen 61 und 65 nacheinander über die Köpfe 62 der Zapfen 55 gleiten, wodurch die Zapfen 55 in radialer Richtung einwärts gegen die Nockenhülse 35 gedrückt werden und bewirken, daß diese sich nach links bewegt, bis das Werkstück 22 von der Spannpatrone 19 fest erfaßt ist. Die Anfangsbewegung der Nockenzapfen 55 erfolgt schnell, da die Abschrägung 61 sehr steil ist; die weitere Bewegung der Zapfen 55 erfolgt infolge der geringen Abschrägung der Fläche 65 langsamer, jedoch unter einem größeren Druck.After the clamping cartridge 19 has been set accordingly, the hand lever 66 is pressed to the left (FIG. 1). Thereby, a displacement movement of the ring 64 is effected over the heads 62 of the various cam pin 55, wherein the wedge surfaces 61 and 65 slide successively over the heads 62 of the pins 55, are pressed inwardly so that the pin 55 in the radial direction against the cam sleeve 35 and cause that this moves to the left until the workpiece 22 is firmly gripped by the collet 19. The initial movement of the cam pin 55 is quick because the bevel 61 is very steep; the further movement of the pin 55 takes place more slowly as a result of the slight incline of the surface 65, but under greater pressure.

Die Flächen der Köpfe 62 der Nockenzapfen haben eine Winkelabschrägung von etwa 21/z°, wie die Fläche 65 des Ringes 64. Dadurch wird erreicht, daß die zwischen diesen beiden Flächen 62 und 65 vorhandene Reibung groß genug ist, um ein selbsttätiges Lösen, d. h. eine Verschiebebewegung des Ringes 64 nach rechts (F i g. 1), zu verhindern.The surfaces of the heads 62 of the cam journals have an angular bevel of about 21 / z °, like the surface 65 of the ring 64. This ensures that the between these two surfaces 62 and 65 existing friction is large enough to a automatic release, d. H. a shifting movement of the ring 64 to the right (F i g. 1) to prevent.

Um den Griff der Spannbacken 23 auf. dem Werkstück 22 zu lösen, wird der Handhebel 66 in seine normale Stellung zurückverschoben, woraufhin die Kraft der Federn 49 die Nockenhülse 35 nach rechts verschiebt.To the grip of the jaws 23 on. to solve the workpiece 22, is the hand lever 66 is moved back to its normal position, whereupon the force the springs 49 moves the cam sleeve 35 to the right.

Um eine Bewegung der Rollen 76 zu erleichtern, sind die Rollenzapfen 73 durchgehend hohl und tragen an ihren äußeren Enden Schmiernippel 82, wodurch ein Schmiermittel, z. B. Fett, durch die Zapfen 73 zu den Rollen 76 und zu dem Kanal 77, in dem sie laufen, hindurchgeführt werden kann.To facilitate movement of the rollers 76, the roller pins are 73 continuously hollow and have grease nipples 82 at their outer ends, whereby a lubricant, e.g. Grease, through the pins 73 to the rollers 76 and to the channel 77, in which they run, can be passed through.

Um die Nockenzapfen 55, die Nockenhülse 35 und auch die Sperrzapfen 48 zu schmieren, tritt Schmiermittel aus dem Nippel 59 (F i g. 3) durch die Bohrung 58 in den Raum 57, aus dem es in den ringförmigen Raum 81 am Unterteil der Nockenfläche 41 fließt. Es geht weiterhin durch eine kleine Öffnung 83 und um den Nockenflansch zu dem Raum 33 und den Sperrzapfen 48.Around the cam pin 55, the cam sleeve 35 and also the locking pin 48, lubricant exits nipple 59 (Fig. 3) through the bore 58 into the space 57, from which it enters the annular space 81 on the lower part of the cam surface 41 flows. It continues through a small opening 83 and around the cam flange to the space 33 and the locking pin 48.

Claims

Claims: 1. Lever operated chuck with one on the outer surface conically held collet, which is attacked by a on its end face Threaded sleeve is axially adjustable, the thread of which is rotatable and longitudinally displaceable The cam sleeve engages, that is, the cam sleeve (35) by a lock (48, 49) against rotational movement that can be released in the event of overload is resiliently locked.

2. Lever-operated chuck according to claim 1, characterized in that the locking consists of several, each loaded with a spring (49) , provided with a conical tip locking pins (48) , one of which in one of the end wall of the cam sleeve (35 ) arranged recesses (50) engages.

3. Lever operated chuck after Claim 1 and 2, characterized in that the cam sleeve at its front, Externally accessible circumferential surface with several grooves (78) for inserting the socket wrench is provided.

4. Lever-operated chuck according to claim 2, characterized in that that the division of the locking pin (48) is equal to one another, from the division of the recesses (50), however, differs according to the type of vernier scale. Considered publications: German Patent No. 315 906; British Patent No. 124,387; U.S. Patents No. 2,683,607; 2,698,755; Workshop technology and mechanical engineering, issue 9, 1954, p.422.