DE1502886C - Spannfutter - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter zum Halten von Werkstücken mit einem Gehäuse und einer in diesem gelagerten, 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 sowie mit einer die Muffe axial bewegenden, diese ringförmig umschließenden Kolben-Zylinder-Anordnung.

Ein Spannfutter, das die vorstehend erwähnten Merkmale besitzt, ist in der schweizerischen Patentschrift 311885 beschrieben. Das Spannfutter wird mittels eines einzigen von Druckluft beaufschlagten Ringkolbens betätigt, bei dessen axialer Verschiebung ein Kranz von Kugeln radial nach innen gedruckt wird, die dabei über eine schräge Rampe einer Hülse laufen und diese damit axial vorschieben. Die Hülse besitzt einen Innenkonus, der einen entsprechenden Konus einer Aufnahme bzw. Zange umfaßt, so daß sich bei entsprechender Verschiebung der Hülse die Zange schließen muß. Abgesehen von der relativ komplizierten Konstruktion dieses Spannfutters besitzt dieses den wesentlichen Nachteil, daß irgendeine Betriebsstörung des einzigen Kolbens, beispielsweise ein Verklemmen durch Hineingeraten von Spänen, das ganze Futter sofort außer Betrieb setzt.

Es ist darüber hinaus aus der USA.-Patentschrift 3 087 736 ein Spannfutter bekannt, bei dem eine konische Zange in einen feststehenden Gegenkonus hineingezogen wird, wobei sich die Zange schließt. Die Zange besitzt an ihrem rückwärtigen Ende einen starr mit ihr verbundenen Flansch, auf den außen zwei einander gegenüberliegende Kolben eines Paares von Kolben-Zylinder-Einheiten wirken. Unter dem Druck der Kolben wird der Flansch verschoben, der damit die Zange mitnimmt und diese in den Konus hineinzieht. Wenn nun durch irgendeine Störung die Drücke der beiden Kolben nicht gleich sind, insbesondere wenn ein Kolben durch in den betreffenden Zylinder hineingeratene Späne blockiert wird, so ergibt sich sofort eine starke Verkantung des Flansches und damit der Zange, die hierdurch entweder überhaupt nicht mehr oder zumindest nicht mehr zentrisch spannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter nach Art der eingangs beschriebenen Konstruktion so zu verbessern, daß auch bei Störungen im Bereich der Bauelemente, die den erforderlichen Druck auf die Muffe bewirken, das Spannfutter noch betriebsfähig bleibt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolbenzylinder-Anordnung aus mehreren an sich bekannten Paaren von einander gegenüberliegenden einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten besteht, deren Kolben unmittelbar auf die Muffe einwirken.

Bei dieser Art der Betätigung der Muffe, deren Verschiebung für das Schließen und Öffnen des Futters verantwortlich ist, ergibt sich eine weitgehende Unabhängigkeit davon, ob beispielsweise durch eine Störung ein Kolben hängenbleibt, da einerseits die Muffe selbst von der Hülse geführt ist und in jedem Falle immer noch ein Paar von einander gegenüberliegenden Kolben verbleibt, welche die Muffe verschieben, so daß ein Verkanten weder der Muffe noch der Aufnahme für das Werkstück eintreten kann. Der tragende Gedanke ist dabei die Verwendung von mehreren Paaren von einander gegenüberliegenden Kolben-Zylinder-Einheiten, die einzeln auf die Muffe einwirken, wobei das Hängenbleiben eines Kolbens die Bewegung der Muffe überhaupt nicht beeinträchtigt.

Zweckmäßig bildet man die Druckmittelzuführung für den einzelnen Kolben als eine ringförmige Nut aus, .was den Vorteil hat, daß man in diesem Falle für sämtliche Kolben nur eine einzige gemeinsame Zuführung benötigt. Diese Nut kann man in vorteilhafter Weise in einer das Gehäuse nach unten abschließenden Platte anordnen, wobei die Nut schmaler als die Durchmesser der Kolben ist, so daß die Kolben in ihrer Bewegung durch die Platte begrenzt werden, die Platte zusätzlich aber noch die gemeinsame Druckmittelzuführung aufnimmt.

. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannfutters dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Futters,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II aus Fig. 1, der die innere Konstruktion des Futters erkennen läßt,

F i g. 3 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie III-III aus F i g. 2, welcher die Anordnung von Öffnungen für das Entfernen von Spänen aus dem Futter zeigt, und

F i g. 4 eine Teilansicht eines vertikalen Schnitts entlang der Linie IV-IV aus F i g. 3, die eine Zutrittsöifnung 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 obenerwähnten Patenten beschrieben ist. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß das Futter auch von einer sonst bekannten Form mit geschlitzten Hülsen sein kann. Wie die F i g. 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 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 ' Lage 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 Werkstücklängen 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 Preßluft oder auch eine Flüssigkeit gedrückt wird, die von einer gemeinsamen Quelle geliefert wird. Die Kolben, von denen einer in der F i g. 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 gewunden, die den Kolben in die

ίο in der F i g. 2 gezeigte Lage 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 Abschlußfläche des Blockes 30 besitzt jeder Durchmesser 46 eine Nut, in welcher ein Ring 48 h'egt, der das Eindringen von Fremdkörpern in die

"J/iColbenführung verhindert. Der Durchmesser 46 geht dann in eine Erweiterung 49 über, die einerseits eine

"äipSchulter für die Anlage der Feder 44 und anderer-.-seits den notwendigen Spielraum für die Feder gibt, wenn der Kolben 38/40 sich bewegt. Schließlich be-

__^ sitzt die Kolbenführung noch eine größte Bohrung 7»«; 50, deren Zylinderinnenfläche mit dem Ring 42 in Berührung steht und dessen oberes Ende die Begren-"' \ zung für die Bewegung des Kolbens darstellt. Da, wie

·'■"· gesagt, die zylindrische Innenfläche der Bohrung 50 mit dem leicht zusammendrückbaren und einfach auswechselbaren Ring 42 in Berührung steht, kann der Block 30 aus Leichtmetall, z.B. Aluminium, bestehen, ohne daß die Gefahr einer starken Abnut-

. ■ zung besteht. Um den Widerstand gegen die Bewegung des Kolbens so gering wie möglich zu halten, besitzt jede Kolbenführung Öffnungen 52, um das Eindringen von Spänen von der Aufnahme 22 her in die Kolbenführungen zu verhindern. An Stelle 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 Preßluft bzw. eine Flüssigkeit unter Druck zugeführt werden kann. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist jedoch im wesentlichen auf die Verwendung von Preßluft abgestellt 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 herauszubringen, 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 nicht dargestellten Hahn zur Regelung der Preßluftzufuhr verbunden. Die Gewindeverbindung 58 ist in ein Gewindeloch der Hülse 10 eingeschraubt, wie sich aus der F i g. 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 ao 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 herge- ■ ~_:i stellt ist und Preßluft auf die Kolben 38/40 drücken kann. Zwecks einfacher Herstellung ist die Bohrung-35» 64 von außen her in die Platte 28 gebohrt und durch eine Madenschraube 66 in der Platte 28 abgeschlossen.

Wie schon erwähnt, kann das erfindurigsgemäße^? Futter ohne weiteres so gebaut werden, daß es auchTäo für die Betätigung mittels eines flüssigen Mediums an· ■ : Stelle von Preßluft geeignet ist. Eine entsprechende.^ Änderung würde lediglich darin bestehen, eine zweite Serie von Bohrungen, wie vorstehend beschrieben;"¹" vorzusehen, welche die Nut 54 mit einem zweiten Rohr entsprechend dem Rohr 56 zu verbinden hätten. Das zweite Rohr müßte dann zu einer zweiteilir gen Verbindung führen, welche die Flüssigkeit, die bei der Rückkehr der Kolben in die Ruhelage zurückgedrängt 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 Luftzuführung 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 Einspannen von Werkstücken in einem weiten Größenbereich erlaubt, kann mit dem Entfer-. nen eines Werkstückes eine sehr starke Längenänderung der Gummischnüre zwischen den Metaliblättern 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 Lage der Schraube 72 durch die Kontermutter 74 festgestellt wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die Aufnahme für das Auswechseln von Werkstükken jeweils nur so weit öffnen muß, daß sich die Werkstücke gerade in das Futter hereinführen und aus diesem herausnehmen lassen.

Falls das erfindungsgemäße Futter für das Halten von Werkstücken benutzt wird, die einer spanabhebenden Verformung ausgesetzt werden, ist es schwierig, 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 unerwünschten Zeitaufwand verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Futter werden in das Innere eingedrungene Späne herausgetrieben, 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Spannfutter zum Halten von Werkstücken mit einem Gehäuse und einer in diesem gelagerten, zusammenziehbaren, auf seiner Außenseite konischen Aufnahme, einer auf seiner Innenseite entsprechend konischen, die Aufnahme betätig genden Muffe und einer Hülse, in welcher die Muffe verschiebbar montiert ist und mit einer Schulter, gegen welche die Aufnahme stößt sowie mit einer die Muffe axial bewegenden, diese ringförmig umschließenden Kolben-Zylinder-Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinderanordnung (38, 40, 46) aus mehreren, an sich bekannten Paaren von einander gegenüberliegenden einzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten besteht, deren Kolben (38, 40) unmittelbar auf die Muffe (20) einwirken.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzuführung zu den einzelnen Kolben (38, 40) aus einer ringförmigen Nut (54) besteht. --■;,'

3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch ge-'" kennzeichnet, daß die Nut (54) in einer das Ge^-95 häuse nach unten abschließenden Platte (28) angeordnet und schmäler als die Durchmesser der Kolben (38) ist.