Vorrichtung zur wahlweisen Befestigung eines Suannfuttere
an der Spindel einer Werkzeußmäschine oder
an einer Putterwechselscheibe
und Spannfutter hierzu.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur wahlweisen
Befestigung eines Spannfutters an der Spindel einer Werkzeugmaschine oder an einer
an der Werkzeugmaschine drehbar gelagerten oder in anderer Weise beweglich geführten
Futterwechselsaheibe sowie ein an der Vorrichtung zu verwendendes Spannfutter. Es
ist bereite eine Vorrichtung zur wahlweisen Befestigung eines Spannfutters an der
Spindel einer Wsrkzeugmaachine oder an einer an der Werkzeugmaschine drehbar gelagerten
Futterwecheelsaheibe vorgeaahlagen worden, bei der die Futterweohselsaheibe mit
mehreren Aufnahmen für jeweils ein Spannfutter versehen ist und absatzweise geschaltet
wird# um die Spannfutter mit engesparntem Werkstüok
nacheinander
mehreren Bearbeitungsstationen zuzuführen. Diese Vorrichtung gehört zu einer Werkzeugmaschine
mit einer lade- und Entladestation sowie mit einer oder mehreren Arbeitsstationen.
Während der Bearbeitung der Werkstücke befindet sich an jeder Station ein Spannfutter,
das mittels der Putterwechselscheibe nach jedem Arbeitsgang um eine Station weiterbefördert
wird. Jedes Spannfutter sitzt hierbei jeweils in einer Aufnahme der Futterwechselscheibe,
-so daß es während der -Beförderungy in der lade- und Entladestation und in denjenigen
Stationen, in denen, es sich nicht drehen muss, in genau bestimmter Zage mit der
Putterwechselscheibe verbunden ist und keine ungewollten Bewegungen ausführen kann.
In jeder Station, in der sich das Futter drehen muss, wird es durch eine besondere
Vorrichtung von der Futterwechselacheibe getrennt und mit der antreibbaren Spindel
der Werkzeugmaschine verbunden, sowie nach dem Drehvorgang von der Spindel getrennt
und wieder mit der Futterwechselscheibeverbunden. Der Erfindung lag die Aufgabe
-zugrunde: eine Vorrichtung zur wahlweisen Befestigung eines Spannfutters an der
Spindel einer Werkzeugmschine oder an der Futterwechselaoheibe zu schaffen, die
einen einfachen und sichren Wechsel den Spannfuttern von der Putterwecheelscheibe
zur
Spindel der Werkzeugmaschine ermöglicht sowie eine'ein-'wandfreie
Befestigung und Lagebestimmung des Spannfutters an der Spindel gewährleistet. Die
neue Vorrichtung kann auch für Maschinen verwendet werden! die keine drehbare Futterwechselscheibe
besitzen, mit der jedes Futter die einzelnen Stationen stets in gleicher Folge durchläuft,
sondern statt dessen einen Schieberi der eine hin- und hergehende-Bewegung ausführt.
Schließlich kann die Vorrichtung auch für Maschinen oder Maschinenstrassen verwendet
werdeng die nicht eine einzige Putterwechselscheibe besitzen, sondern mehrere Träger
für je ein Futter, die von Station zu Station weiterbefördert werden. Unter dem
in dieser Beschreibung verwendeten Wort "Futterwechselscheibelm'muse man sich also
ggfr auch einen hin- und hergehenden Schieber oder eine Reihe einzelner Träger vorstellen.
Zu dieeem Zweck wird mit der Erfindung vorgeschlagen, in der Spindel der Werkzeugmaschine
eine ginole längs versahiebbarg aber unverdrehbar zu: lagern, in deren vorderen
Ende mehrere Spannbolzen radial verschiebbar gefüärt sind, die durch- einen in der
Yinole angeordneten Spannkolben betätigbar Bind und in eine Ringnute eingreifen,
die am Patterkörper des Spannfuttern ausgebildet istg der ausserdem
eine Nute aufweisti in die federbelastete
Raststifte des jeweiligen
Tragringes einrastbar sind.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Pinole mit einer
keg-eligen Aufspannfläche versehene auf der der Putterkörper des Spannfutters mit
einer entsprechenden Kegelfläche durch die Spannbolzen aufspannbar isty die wiederum
mit entgegengesetzt zur Aufspannfläche der Binole geneigten Spannflächen versehen
sindg welche mit einer entsprechend geneigten Wandfläche der Ringnute zusammenwirken.
Auch die Aufnahme für das Futter in der Putterwechselscheibe besteht erfindungsgemäss
aus einer kegeligen Einspannflächeg in die der Futterkörper des Spannfutters mit
einer entsprechenden Kegelfläche einspannbar und in welcher der Putterkörper durch
die mit einer entgegengesetzt zur Einapannfläche geneigten Spannfläche ausgebildeten
Raststifte verriegelbar ist. Die Einspannfläche kann entweder in die Putterwechsel-Scheibe
selbst eingearbeitet sein oder in einen besonderen Tragring, der an der Putterwechselscheibe
befestigt wird. Um die Pinole in der hinteren Endstellung an der Spindel der Werkzeugmaschine
zu zentrieren und abzustützen, wird vorgeschlagen, die Pinole mit einer kegelförmigen
Zentrierfläche und einer Planfläche zu versehen. Zur formschlüssigen
Drehmomentübertragung
sind zwischen der Pinole und der Spindel entweder eine Keilverbindung oder einfedernde
Mitnehmer angeordnet. Auch zwischen der Pinole und dem Futterkörper des Spannfutters
können federbelastete Mitnahmestifte angeordnet sein für den Fall, daß die Anzugskraft
der Spannbolzen keine ausreichende Reibung für die Mitnahme dea: Spannfutters durch
die 2inole ergibt. Schliesslich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, im Futterkörper
eine die Nute durchquerende Paßfeder anzuordnen' deren Oberfläche innerhalb der
Kegelfläche des Futterkörpers liegt. Diese Paßfeder dient als Anlage für einen der
auf dem Umfang des Tragringes verteilten Raststifte, falls sich eine Drehbewegung,
des im Tragring gelagerten Spannfutters ergeben sollteg die beispielsweise beim
Einspannen oder Ausspannen eines Werkstückes in der lade-und Entladestation stattfinden
könnte. Bezüglich des Spannfutters zur Verwendung in der erfindungsgemässen Vorrichtung,
das für rotierende Arbeitespindeln zum Spannen und lösen durch einen besonderen
Kraftantrieb ausgebildet ist, der einen zentralen Futterkolben axial verschiebt,
wird gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, den Futterkolben
mit einer zentralen Gewindespindel zu versehene die über ein Kupplungsstück von
der-Futter-Rückaeite
her durch den Kraftantrieb drehbar und über
ein Zager am Futterkörper abgestützt ist. Das Spannfutter kann ' sowohl ein Backenfutter,
insbesondere Dreibackenfutter, als auch ein Fingerfutter, eine Zange, ein Spanndorn
oder eine ähnliche Spannvorrichtung sein. Gemäss weiteren Merkmalen der Erfindung
wird vorgeschlagen, das Zager über eine oder mehrere Federn am Futterkörper abzustützen,
Wobei die Federn aus einem oder mehreren Tellerelementen gebildet sein können. Vorzugsweise
ist das hager als Wechsellager, beispielsweise als einreihiges längakugellager ausgebildet.
Die Gewindespindel mit dem Kupplungsstück, das hager und die Feder oder Federn liegen
erfindungsgemäss vollständig innerhalb des Futterkörpers, so daß aus der Aufspannfläche
des Spannfutters keine Teile hervorstehen. Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemässen Vorrichtung und des hierin verwendeten Spannfutters
dargestellt, das im vorliegenden Fall als
Dreibackenfutter ausgebildet ist.
3s zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung und das Spannfutter, wobei
das Spannfutter an der Spindel der im übrigen nicht dargestellten
_
Werkzeugmaschine befestigt ist, und .Fig. 2 eine Ansicht des in der Putterweehselscheibe
gelagerten Spannfutters, wobei die Finole bereits in ihre hintere Endstellung zurückgezogen
worden ist. Die auf der Zeichnung nicht dargestellte Werkzeugmaschine besitzt eine
Spindel 1, auf der nacheinander mehrere Spannfutter befestigt werden, welche mittels
einer Putterwechselscheibe 2 von einer Lade-.und Entladestation zum Ein- und Ausspannen
des jeweiligen Werkstückes zu einer oder mehreren Arbeitsstationen gebracht werden.
An einer dieser Arbeitsstationen wird das Spannfutter mit der Spindel 1 der Werkzeugmaschine
verbunden, um am Werkstück Dreharbeiten durchzuführen. Andere Arbeitsstationen können
zur Durchführung von Bohr- oder Fräsarbeiten eingerichtet sein. Während des Ein-
und Ausspannvorganges, der Weiterschaltung der Putterwechselscheibe 2 und auch während
der Durchführung besagter Fräs- und Bohrarbeiten. ist das jeweilige Spannfutter
an der Patterwechselscheibe 2 gelagert, wozu diese mit einer Anzahl von Tragringen
3 versehen ist, die der Anzahl der Stationen und damit der Anzahl der Spannfutter
entspricht. Die Lagerung eines Spannfutters in einem Tragring 3 der Putterweohselscheibe
2 ist in Figur 2
dargestellt. Demgegenüber zeigt Fig. 1 eine Stellungg
in der ein Spannfutter aus dem Tragring 3 der Futterwechselscheibe 2 gelöst und
an der Spindel 1 der Werkzeugmaschine befestigt ist. Zu diesem Zweck ist in der
Spindel 1 der Werkzeugmaschine eine Pinole 4 längs verschiebbar, aber unverdrehbar
gelagert, die an ihrem vorderen Ende einen Flansch 4a besitzt. Die axiale Verstellung
der Pinole 4 erfolgt durch den Kolben 6 eines Pinolenverstellzylinders 5. Im Flansch
4a sind Spannbolzen 11 radial verschiebbar gelagert' deren innen liegende Enden
in an sich bekannter Weise in einem Spannkolben 10 eingreifeng der axial verschiebbar
in. der Finole 4 gelagert ist und durch diese axiale Verschiebung eine radiale
Verstellung der Spannbolzen 11 bewirkt. Die axiale Verschiebung des Spannkolbens
10 erfolgt durch einen Druckmittelkolben ?9 der innerhalb des Kolbens 6 angeordnet
und mit einer Zugstange 8 verbunden ist, welche wiederum über eine Zugschraube 8a
und eine Gewindebüchse 9 mit dem Spannkolben 10 verbunden ist.
Das
Spannfutter, das auf der Zeichnung als Dreibackenfutter dargestellt ist, besitzt
einen Futterkörper 14, der eine äussere Kegelfläche 14a und eine innere Kegelfläche
14b aufweist. Mit der inneren Kegelfläche 14b kann der Futterkörper 14 auf einer
Aufspannfläche 4b der Pinole 4 aufgespannt werden. Hierbei greifen die Spannbolzen
11 mit einer Spannfläche 11a in eine Ringnute 15 ein, die im Anschluss an die Kegelfläche
14b im Futterkörper 14 ausgebildet ist. Diese Ringnute 15 besitzt eine abgeschrägte
Wandfläche 15a, die mit der Spannfläche 11a der Spannbolzen 11 zusammenwirkt und
entgegengesetzt zur Kegelfläche 14b bzw. Aufspannfläche 4b geneigt ist. Damit das
auf der Pinole 4befestigte Spannfutter eindeutig im Verhältnis zur Spindel 1 zentriert
wird, ist die Pinole 4 mit einer Zentrierfläahe 4c und einer Planfläche 4d versehen,
die mit entsprechenden Flächen der Spindel 1 zusammenwirken. Zur Befestigung des
Spannfutters am Tragring 3 der Putterwechselschebe 2p die über Schrauben 13 miteinander
verbunden sind, besitzt der Tragring 3 eine kegelförmige Einspanaßläche 3a, in der
der Futterkörper 14 . mit der Kegelfläche 14a eingespannt werden kann. Das Einspannen
geschieht durch ein Vorschieben der das
Spannfutter tragenden Finole
4, wobei im Tragring 3 augeordnete Raststifte .17 3:n eine Nute 14 einrasten,
die in der Kegelfläche 4a des Futterkörpers 14 angeordnet ist. Nach dem Einfahren
der Spannbolzen 11 und dem Zurückziehen der Pinole 4 befindet sich somit das von
der Spindel 1 gelöste Spannfutter am Tragring 3 der Zutterwechselacheibet wie in
Fig. 2 dargestellt. Zn dieser Stellung wird das Spannfutter durch die mit einer
geneigten Spannfläohe 17a versehenen Raststifte 17 festgehalten, die über den Umfang
verteilt in jedem Tragring 3 der Putterwechselscheibe 2 angeordnet sind und mit
einer entsprechenden Wandfläche 16a der Nute 16 zusammenwirken. Damit das Spannfutter
sich beispielsweise beim Einspannen oder Ausspannen des Werkstückes in der lade-
und Entladestation nicht im Tragring 3 drehen kann' ist im Putterkörper 14 eine
Faßfeder 20 angeordnet, die die Nute 16 durchquert und deren Oberfläohe innerhalb
der Kegelfläche 14a des Futterkörpers 14 liegt. Sollte ein unbeabslohtigtes Verdrehen
des Spannfutters innerhalb des Tragringes 3 stattfinden, so gelangt nach kurzem
Drehwinkel die PaB-feder 20 zur Anlage an_einem der Raststifte 179 wodurch ein Weiterdrehen
duroh den formechlüggen Eingriff verhindert wird. Auf diene Weise wird
ein Weiterdrehen vorhindert,
wenn die Kraft der Andruckfedern
17b in den Raststiften 17 nicht ausreichen sollte, die notwendige ReibungskraZt
aufzubringen. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. ist im Schaft
der 2inole 4 eine Faßfeder 18 angeordnet, die in einer entsprechenden Nute der Spindel.
1 geführt .st s so dass eine formschlüssige Mitnahme der Pinole 4 durch die Spindel
1 erfolgt. Anstelle der Faßfeder 18 und Nute können auch federnde Mitnehmer vorgesehen
werden.' die nach einer gegenseitigen Verdrehung von Spindel und Pinole etnfasten.
In entsprechender Weise sind im Putterkörper 14 Ritnahmestifte 19 vorgesehen, die
durch ihre Federn. 19a-in Bohrungen des Plansches 4a der Pinole 4 eingerastet werden.
Damit das Eindringen von Schmutz und Wasser verhindert wird, ist der Tragring 3
mixt einem Vorsprung 3b versehen, der von: einem im Querschnitt u-förmigen Abdeckring
12 umgriffen wird. Dieser Abdeckring 12 ist auf dem vorderen Teil des Putterkörpers
14 angeordnet. Das in der Zeichnung dargestellte Spannfutter ist als Dreibackenfutter
mit Grundbacken 25 und Aufsatzbacken 26 dargestellt, die auf den-Grundbacken 25
mittels eines
Nutensteines 29 durch Backenschrauben 27 befestigt
sind. Die Grundbacken 25 sind in bekannter Weise radial verschiebbar im Futterkörper
14 gelagert und werden durch axiale Verschiebung eines Futterkolbens 21 verstellt,
in den sie an ihren innen liegenden Enden in bekannter Weise eingreifen. In der
Längsmittelachse ist das dargestellte Futter mit einem Schutzdeckel 28 versehen.
Die axiale Verstellung des Futterkolbens 211 die in der lade- und Entladestation
durch einen besonderen Kraftantrieb erfolgt, wird durch eine Gewindespindel 22 bewirkt,
in deren Innen-Vierkant 22a ein beispielsweise motorisch gedrehter Schlüssel von
der Rückseite des Futters her eingreift. Die Gewindespindel 22 greift in ein Gewinde
des Kolbens 21 ein, der durch einen in eine Keilnute 21b eingreifenden Führungsstift
34 gegen Verdrehung gesichert ist. Drehung der Gewindespindel erzeugt axiale Verschiebung
des Kolbens. Die Gewindespindel 22 stützt sich auf einem Zager 23 ab, das beim dargestellten
Ausführungsbeispiel als Wechsellager, nämlich einreihiges Längskugellager ausgebildet
ist. Dieses Lager 23 ist einerseits zwischen einem Bund des Kupplungsstückes 22a
und einer Lagermutter 30 und andererseits zwischen einem Lagerring 31 und einem
Gegenring
32 angeordnet, die zwischen sich eine Feder 2¢ aufnehmen.
Diese Feder 24 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel als-Ringscheibe ausgebildeti
die an ihrem äusseren Umfang zwischen dem Futterkörper 14 und einem Haltering 33
gelagert ist. Das Spannfutter, das ausser in der dargestellten Ausführung als Dreibackenfutter
auch als Fingerfutter, Zange, Spanndorn oder ähnzliche Spannvorrichtung ausgebildet
sein kann, wird zum Ein- bzwAusspannen eines Werkstückes mittels der Futterwechselscheibe
2 zur lade- und Entladestation gebracht. Es ist hierbei in der beschriebenen Weise
am Tragring 3 der Futterwechselscheibe 2 befestigt. Zum Ein- und Ausspannen des
nicht dargestellten Werkstückes wird ein ebenfalls nicht dargestellter Schlüssel
in das Kupplungsstück 22a der Gewindespindel 22 eingefahren und durch deren Verdrehung
die Backen 25, 26 des Spannfutters bewegt. Nach dem Zurückfahren des Schlüssels
wird das Spannfutter mit eingespanntem Werkstück zu einer Bearbeitungestation gebracht,
indem die Putterwechselscheibe 2, die an der Werkzeugmaschine drehbar gelagert ist,
weitergeschaltet wird.
Falls in einer der Bearbeitungsstationen
Dreharbeiten durchgeführt werden sollen, befindet sich in dieser Station die Spindel
1 der Werkzeugmaschine. Zur Übergabe des Spannfutters von der Futterwechselscheibe
2 an die Spindel 1 wird die Binole 4 durch den 2inolenverstellzylinder 5 vorgeschoben,
bis sie mit den entsprechenden Spannflächen in den Futterkörper 14 des Spannfutters
eingreift. Anschliessend werden über den Spannzylinder 6 die Spannbolzen 11 radial
nach aussen gefahren, wodurch das Spannfutter auf der Pinole 4 befestigt wird. Nunmehr
erfolgt ein Zurückziehen der Pinole 4, wobei die Raststifte 17 selbsttätig entgegen
der Kraft der Spannfedern 17b aus der Nute 16 heraustreten und das Spannfutter freigeben.
In der zurückgezogenen Stellung, die in Fig. 1 dargestellt ist, kann sich das Spannfutter
ungehindert durch den Tragring 3 der Futterwechselscheibe 2 drehen, wobei durch
den Abdeckring 12 und den Vorsprung 3b des Tragringes 3 eine labyrinthartige Abdichtung
erzielt wird. Nach Fertigstellen der Dreharbeit wird die 2inole 4 wiederum nach
vorne geschoben, so daß die Raatstifte 17 in die Nute 16 des Spannfutters einrasten
und dieses über die entsprechenden Kegelflächen festhalten' wenn
die
Finole 4.nach dem Einziehen der Spannbolzen 11 zurückgezogen wird. In dieser Stellung
kann sodann eine Weiterschaltung der Putterwechselscheibe 2 erfolgen um das drehend
bearbeitete Werkstück an einer anderen Bearbeitungsstation beispielsweise zu bohren
oder zu fräsen.