DE1502886A1 - Spannfutter - Google Patents

Description

• Spannfutter Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen von Spannfuttern für die Halterung von Werkstücken, mit welchen Arbeitsvorgänge wie z.B. die Metallbearbeitung durchgeführt werden. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Spannfutter, welche durch gasförmige oder flüssige Medien betätigt werden. In einer Hinsicht ist die vorliegende Erfindung auf einen Öffnungs-und Schließungsmechanismus einer Aufnahme gerichtet, welcher durch ein derartiges Medium betätigt wird und in welchem die Aufnahme von der Art einer sogenannten Gummischnuraufnahme ist, wie eine solche in den USA-Patenten 2 346 706 und 2 459 900 beschrieben ist. Durch derartige Aufnahmen ist es möglich, Werkstücke in einem- großen Abmessungsbereich unter Verwendung einer minimalen Anzahl von verschiedenen Aufnahmen zu spannen. So ist bei Verwendung von 10 verschiedenen Aufnahmen möglich, Werkstücke im Bereich von ungefähr 0,25 mm bis 40 mm Durchmesser zu spannen. Bei der Benutzung der bekannten Gummischnuraufnahmehtritt jedoch der Nachteil auf, daß sie mit jeder Betätigung weit bewegt werden, da ihre Ausdehnung und Zusammenziehung sich nicht genau steuern 1.9t. Man Ergebnis davon ist, daß die Lebensdauer derartiger Aufnahmen gering ist.
• Die Erfindung hat seich daher die .Aufgabe gestellt.,, ein gas-bzw, flüssigkeitsbs tätigten Futter mit einer Gumm@.schuuraufnahme zu schaffen, in welcher die jeweilige Beweglichkeit der Aufnahme gesteuert wird und-sich daher eine maximale Lebensdauer ergibt. Eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Betätigungsmechanismus für die Aufnahme zu schaffen, der sich durch eine geringere Höhe und ein geringeres Gewicht auszeichnet, als dies bisher der Fall war. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Aufnahme zu schaffen, die sich einfach und wirtschaftlich herstellen läßt. Damit wird durch die Erfindung ein gas- bzw. flüssigkeitsbetätigtes Futter geschaffen, das eine hohe Lebensdauer besitzt und das sich gegebenenfalls einfach instandsetzen läßt. Der Erfindung liegt zugrunde ein Futter zum Halten von Werkstücken mit einer zusammenziehbaren auf seiner Außenseite ionischen Auf- nahme, einer auf seiner Innenseite entsprechend konischen, die Aufnahme betätigenden Muffe und einer Hülse, in welcher die Muffe verschiebbar montiert ist und mit einer Schulter, gegen welche die Aufnahme stößt, wenn. sie durch die vorgedrückte Muffe betätigt wird. Dieses Futter ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehr- zahl von durch Federn in ihre Ruhelage gedrückte Kalben direkt auf die Muffe wirken und ein unter Druck stehendes Medium (Gas oder Flüssigkeit) durch einen Verteiler zu den Kolben geführt ist, um die Kolben gegen die hierdurch vorgeschobene Muffe zu drücken und die Aufnahme um das Werkstück herum fest zu schließen. Um üie Jeweilige Öffnungsbewegung der Aufnahme heim loslassen eines Werkstückes so klein wie möglich zu halten und die Öffnungsweite der Aufnahme für eine leichte und bequeme Beschickung der AufnaI-uae zu begrenzen, ist, gemäß einer bevorzugten Weiterbli dang der Erfindung ein Anschlag vorgesehen, welcher einfach und genau eingestellt werden kann, um die Rückkehrbewegung der die Aufnahme schließenden Muffe zu begrenzen. Dieser Anschlag besteht aus einer konisch zu einer Spitze auslaufenden Schraubeg die radial in den Körper des Futters eingesetzt ist, wobei der Konus der Schraube so liegt, daß er mit der unteren Kante der Muffe in Berührung tritt.
• Die vorstehend beschriebenen Aufgaben und Merkmale der Erfindung sowie ihre Vorteile seien nun anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.. Es zeigen Figur 1 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Futters, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II--II aus Fig. 1# der die innere Konstruktion des Futters erkennen läßt, Figur 3 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2, welcher die Anordnung von Öffnungen für das Entfernen von Spänen aus dem Futter zeigt und Figur 4 eine Teilansicht eines vertikalen Schnitts entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3, die eine Zutrittsöffnung für Flüssigkeit bzw. Gas zur Betätigung des Futters zeigt. Das in den Figuren dargestellte erfindungsgemäße Futter ist vorzugsweise für Preßluftbetätigung vorgesehen: Es enthält eine Hülse 10, an die ein rechteckiger Flansch 12 angesetzt ist, der mit Löchern 14 versehen ist, die zur Befestigung des Futters auf irgendeinem Maschinentisch dienen. An seinem oberen Ende besitzt die Hülse 10 einen runden Absatz mit verringertem Durchmesser, der in eine runde Senkung eines Deckels 16 paßt, der auf der Hülse mittels der Schraube 18 befestigt ist. Die Hülse 10 ist auf drei verschiedene Durchmesser aufgebohrt und zwar größer werdend vom geringsten Durchmesser am oberen Ende der Hülse zum größten Durchmesser an ihrem unteren Ende. Im Bereich ihres geringsten Durchmessers ist eine innerlich sich verjüngende Muffe 20 verschiebbar montiert, von der die Aufnahme 22 gehalten wird. In der Zeichnung ist die Aufnahme als eine solche dargestellt, wie sie in den oben erwähnten Patenten beschrieben ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das Futter auch von einer sonst bekannten Form mit geschlitzten Hülsen sein kann. Wie die Figur 1 zeigt, besteht die Aufnahme aus zwölf innen und außen geschliffenen Stahlblättern, die in ihrer Lage durch Formschnüre aus Gummi gehalten werden und die hierdurch um etwa 2,5 mm zusammengezogen werden. Das obere Ende der Aufnahme 22 besitzt einen verringerten Durchmesser, der durch eine Öffnung in dem Deckel 16 hindurchragt und der eine Schulter bildet, die mit der Unterseite des Deckels in Berührung tritt, um auf diese Weise ein Zusammenpressen der Aufnahme 22 zu bewirken, wenn die Muffe 20 aufwärts gepreßt wird. Eine Halterung und insbesondere Verdrehsicherung der Muffe 20 wird durch eine Schraube 24 bewirkt, die in ein Gewindeloch in der Hülse 10 eingeschraubt ist und in einen Schlitz 26 der Muffe 20 hineinragt. Der Deckel 16 kann abgenommen werden, um die Aufnahmen auszuwechseln, wozu lediglich die Schraube 18 herauszuschrauben ist.
• Zum Abschluß des unteren Endes der Hülse 10 ist eine runde Platte 28 vorgesehen, auf welcher ein Block 30 ruht, der mit der Platte durch sechs in gleichen Abständen zueinander liegende Schrauben 32 befestigt ist, die Durchgangslöcher in der Platte 28 durchsetzen und und in Gewindelöcher in den Block 30 eingeschraubt sind. Die Platte 28 ist auf entsprechende Weise mit der Hülse 10 durch Schrauben 33 verbunden. Die Platte 28 ist in ihrer Mitte durchbrochen und nimmt hier eine Schraube 34 auf, die in ein Gewindeloch in dem Block 30 eingeschraubt ist. Ein Begrenzungsstück 36 ist auf das obere Ende der Schraube 34 aufgeschraubt und besitzt an seinem unteren Ende einen Durchmesser, der in eine Bohrung auf der Oberseite des Blockes paßt. Bei der Benutzung des Futters zur Halterung von Werkstücken, die jeweils mit ihrem einen Ende in einer bestimmten Zage zu halten sind, bildet das Begrenzungsstück 36 einen Anschlag für das in dem Futter befindliche Ende der Werkstücke. Das Begrenzungsstück 36 kann sowohl in seiner Länge als auch in seinem Durchmesser variieren, d.h. mit verschiedenen Begrenzungsstücken kann man sich an unterschiedliche Werk- stücklängen und Durchmesser anpassen. Um die Muffe 20 zum Zwecke der Zusammenziehung der Aufnahme 22 um ein Werkstück hochzuschieben, sind sechs in gleichen Abständen angeordnete Kolben vorgesehen, gegen welche PreBluft oder auch eine Flüssigkeit gedrückt wird, die von einer gemeinsamen Quelle geliefert wird. Die Kolben, von denen einer in der Figur 2 gezeigt ist, sind von konventioneller Bauart und bestehen aus zwei Teilen, nämlich einer Kolbenplatte 38 und einer Kolbenstange 40, an welcher die Kolbenplatte befestigt ist. Selbstverständlich könnte jeder Kolben auch an einem Stück hergestellt sein. Jede Kolbenplatte 38 besitzt an ihrer Zylinderwandung eine Nut, in der ein Ring 42 gelagert ist, der eine gleitende Dichtung zwischen Kolben und Zylinder darstellt, wenn sich der Kolben bewegt. Zusätzlich ist um die Kolbenstange eine Spiralfeder 44 gewanden' die den Kolben in die in der Figur 2 gezigte Zage drückt, wenn die Quelle für die Lieferung von Preßluft oder einer Flüssigkeit abgeschaltet ist. Die einfache Herstellbarkeit und Dauerhaftigkeit des erfindungsgemäßen Futters werden insbesondere durch die Form der Führung erzielt, in welcher die Kolben untergebracht sind. Die Führung besitzt drei Durchmesser, nämlich einen geringsten Durchmesser 46 an der Oberseite des Blockes 30, in welchen die Kolbenstange 40 gleitbar gelagert ist. Nahe der oberen Abachlußfläche des Blockes 30 besitzt jeder Durchmesser 46 eine Nut, in welcher ein Ring 48 liegt, der das Eindringen von Fremdkörpern in die Kolbenführung verhindert. Der Durchmesser 46 geht dann in eine Erweiterung 49 über, die einerseits eine Schulter für die Anlage der Feder 44 und andererseits den notwendigen Spielraum für die Feder gibt, wenn der Kolben 38/40 sich bewegt. Schließlich besitzt die Kolbenführung noch eine größte Bohrung 50, deren Zylinderinnenfläche mit dem Ring 42 in Berührung steht und dessen oberes Ende die Begrenzung für. die Bewegung des Kolbens darstellt. Da, wie gesagt, die zylindrische Innenfläche der Bohrung 50 mit dem leicht zusamendtückbaren und einfach auswechselbaren Ring 42 in Berührung steht, kann der Block 30 aus Leichtmetall, z.B. Aluminium' bestehen" ohne daß die Gefahr einer starken Abnutzung besteht. I% den Widerstand gegen die Bewegung des Kolbens so gering wie möglich zu halten, besitzt jede Kolbenführung Öffnungen 52, um das Eindringen von Anstelle der Öffnungen 52 können auch solche in horizontaler Richtung vorgesehen sein, welche die Hülse 10 durchdringen. Das plötzliche Heraustreten von Luft durch die sechs Öffnungen 52 bei der Betätigung der Kolben ergibt einen zusätzlichen Vorteil, als nämlich Späne auf diese Weise herausgeblasen werden, welche die Betätigung des Futters beeinträchtigen könnten. Dieses Herausblasen von Spänen aus dem Körper des Futters wird später noch näher erläutert in Zusammenhang mit anderen Merkmalen der betrachteten Konstruktion, die sich auf dieses Problem beziehen. Die Platte 28 besitzt an ihrer Oberseite eine ringförmige Nut 54, die mit der Unterseite der sechs Kolben 38/40 in Verbindung steht und so einen Verteiler darstellt, durch welchen die Prellluft bzw. eine Flüssigkeit unter Druck zugeführt werden kann. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist jedoch im wesentlichen auf die Verwendung von Prellluft aägestellt.und wird dementsprechend in diesem Sinne beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß es keiner prinzipiellen Änderung bedarf, die dargestellte Konstruktion auch für die Betätigung mittels eines flüssigen Mediums benutzbar zu machen. Wie ersichtlich, besitzt die Nut 54 eine Breite, daß die Oberfläche der Kolbenplatte 38 noch auf der Platte 28 aufliegt, wodurch sich eine definierte Ruhelage für den Kolben 38/40 ergibt. Hierdurch wirkt zwar Preßluft bzw. eine unter Druck stehende Flüssigkeit, die der Nut 54 zugeführt wird, nur auf einen Teil der Fläche der Kolbenplatte 38, jedoch ist die Kraft, die hierdurch auf den Kolben 38/40 ausgeübt wird, ausreichend, um diesen anzuheben und aus seiner Ruhelage hengazubringen, womit die volle Oberfläche der Kolbenplatte 38 für das Ansetzen der Druckkräfte zur Verfügung steht. Die Preßluft wird der ringförmigen Nut 54 durch eine Anzahl von Durchgängen zugeleitet, die mit einem Rohr 56 in Verbindung stehen, das mittels der Gewindeverbindung 58 an dem Futter angeschraubt ist. Das Rohr 56 ist mit einem üblichen nichtdargestellten Hahn zur Regelung der Preßluftzufuhr verbunden. Die Gewindeverbindung 58 ist in ein Gewindeloch der Hülse 10 eingeschraubt, wie sich aus der Figur 4 ergibt. Dieses Gewindeloch steht mit einem Paar von vertikalen Bohrungen 60 in der Hülse 10 in Verbindung, von denen jede zu einer vertikalen Öffnung 62 in der Platte 28 führt. Jeweils eine radial- gerichtete Bohrung 64 schneidet eine Öffnung 62 und die Nut 54' womit die Verbindung von dem Rohr 56 zu der Nut 54 hergestellt ist und Preßluft auf die Kolben 38/40 drücken kann. Zwecks einfacher Herstellung ist die Bohrung 64 von außen her in die Platte 28 gebohrt und durch eine Madenschraube 66 in der Platte 28 abgeschlossen. ' Wie schon erwähnt, kann das erfindungsgemäße Futter ohne weiteres so gebaut werden, daß es auch für die Betätigung mittels eines flüssigen Mediums anstelle von Preßluft geeignet ist. Eine entsprechende Änderung würde lediglich darin bestehen, eine zweite Serie von Bohrungen, wie vorstehend beschrieben, vorzusehen, welche die Nut 54 mit einem zweiten Rohr entsprechend dem Rohr 56 zu verbinden hätten. Das zweite Rohr müßte dann zu einer zweiteiligen Verbindung führen, welche die Flüssigkeit, die bei der Rückkehr der Kolben in die Ruhelage ariickgedrängt wird, zurück zu einem Reservoir leitet und zwar zu der selben Zeit, wenn die unter Druck stehende Flüssigkeit in dem anderen Teil der Verbindung abgesperrt wird.
• Bei der Verwendung von Preßluft benötigt man nur eine Öffnung in der Duftzuführung hinter dem Absperrhahn, aus der die Preßluft vom Futter zurückkehrend in die Atmosphäre entweichen kann.
• Da jede mit einer Gummischnur versehene Aufnahme, die bei dem beschriebenen Futter vorzugsweise, wenn auch nicht ausschließlich, verwendet wird, das Einpannen von Werkstücken in einem weiten Größenbereich erlaubt, kann mit dem Entfernen eines Werkstückes eine sehr starke Längenänderung der Gummischnüre zwischen den Metallblättern einhergehen, welche die Festhaltemittel für die Werkstücke darstellen.
• Eine derartig starke Längenänderung tritt insbesondere auf, wenn eine Aufnahme zum Halten von Werkstücken benutzt wird, die einen Durchmesser nahe der untersten Grenze des Aufnahmebereiches besitzen, und es dieser Aufnahme ermöglicht wird, sich voll zum Freigeben eines Werkstückes auszudehnen. Um eine derartig starke Längenänderung der Gummischnüre zu vermeiden, ist ein Anschlag in Form einer konisch spitz zulaufenden Schraube 70 vorgesehen, die einen gerändelten Knauf 72 besitzt. Die Gewindegänge der Schraube 70 greifen in eine Gewindebohrung in der Hülse 10 ein. Durch eine Kontermutter 74 kann die Schraube 70 in einer gewünschten Lage arretiert werden. Die Achse der Schraube 70 liegt wenig unterhalb der unteren Ecke der konischen Muffe 20 und erlaubt so die volle Öffnung der Aufnahme 22. Es ist daher einfach, das Futter für die Halterung des ersten Werkstückes zu betätigen. Die Schraube 70 wird dann leicht gegen die Muffe 20 geschraubt und, erlaubt damit eine nur geringe Öffnung der Aufnahme beim Freigeben eines Werkstückes, wobei die Zage der Schraube 72 durch die Kontermutter 74 festgestellt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Aufnahme für das Auswechseln von Werkstücken jeweils nur so weit öffnen muß, daß sich die Werkstücke gerade in das Futter hereinführen und aus diesem herausnehmen laa^an. Falls das erfindungsgemäße Futter für das Halten von Werkstücken benutzt wird., die einer spanabhebenden 7erformung ausgesetzt werden, ist esschwierig, wenn nicht ausgeschlossen, das Eindringen von Spänen in das Innere des Futters zu verhindern. Solche Ansammlungen von Spänen können unter Umständen die Betätigung des Futters beeinträchtigen. Ihre notwendige Entfernung würde das Auseinandernehmen des Futters erforderlich machen, was naturgemäß mit einem unterwünschten Zeitaufwand verbunden ist. Bei deW erfindungsgemäßen Futter werden in das Innere eingedrungene Späne herusgetrieben, so daß Spanansammlungen vermieden werden. Für diesen Zweck sind drei vertikal gerichtete Öffnungen 76 vorgesehen, die in die Hülse 10 geschnitten sind, von denen jede in einer Nut 78 in der oberen Außenfläche des Blocks 30 endet. Späne, die die obere Außenfläche des Blocks 30 erreichen, werden durch diese Öffnungen 76 unter dem Einfluß von Preßluft herausgetrieben, die von einer Preßluftdüse aus auf die Oberseite des Futters geblasen wird. Außerdem wird das Heraustreiben von Spänen durch das Ausblasen von Luft herbeigeführt, die aus den Öffnungen 52 nach jeder Betätigung des Futters austritt.

Claims (3)

1. P a t e n t a n s p r ü e h e # .utter zum Halten von Werkstücken mit einer zusammenziehbaren auf seiner Außenseite konischen Aufnahme, einer auf seiner Innenseite entsprechend konischen, die Aufnahme betätigenden Muffe und einer Hülse, in welcher die Muffe verschiebbar montiert ist, und mit einer Schulter, gegen welche die Aufnahme stößt, wenn sie durch die vorgedrückte Muffe betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von durch Federn (44) in ihre Ruhelage gedrückte Kolben (38/40) direkt auf die Muffe (20) wirken und ein unter Druck stehendes Medium (Gas oder Flüssigkeit) durch einen Verteiler (54) zu den Kolben (38/40) geführt ist, nun die Kolben (38/40) gegen die hierdurch vorgeschobene bluffe zu drücken und die Aufnahme (22) um das Werkstück herum fest zu schließen.
2. 2. Futter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (38/40) einen Ring (42) trägt, welcher in gleitender Berührung mit der Zylinderwandung (50) steht.
3. 3. Futter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine in konischer Spitze auslaufende Schraube (70), die in eine Hülse (10) eingeschraubt ist und die Muffe (20) berührt, wenn der Druck weggenommen ist, die Öffnungsbewegung der Aufnahme (20) einstellbar begrenzt, und daß die Schraube (70) durch eine Arretierung (74) in einer gewünschten Position feststellbar ist. 4. Futter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß in seinem Körper (10,30) Öffnungen (76,78) zur Spanentfernung vorgesehen sind. 5. Futter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn@ zeichnet, daß es mit einer Hülse (10) und einem Block (30) mit einer Mehrzahl von die Kolben (38, 40) aufnehmenden Zylindern (50) versehen ist, in welchen Zylindern jeweils einer der Kolben (38,40) gleitet und eine Platte (28), auf welcher der Block (30) mon- tiert ist und welche die Hülse (10) abschließt sowie einen Ver- teiler in Form einer ringförmigen Nut (54) in der Platte (28) enthält. 6. Futter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Nut (54) schmäler als der Durchmesser der Kolben (38, 40) ist und jeder der Zylinder (50) in einer Verengung endet, wodurch die Begrenzung der Kolbenbewegung in beiden Richtungen herbäig.e- führt ist.