DE1925527C3 - Druckmittelbetätigtes Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein druckmittelbetätigtes Spannfutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Spannfutter dieser Art (FR-PS 26 233) wird der ringförmige Kolben an dem als Axialkugellager ausgebildeten Drucklager in ständiger Anlage gehalten, die entweder durch das auf den Kolben wirkende Druckmittel oder durch zwischen dem Kolben und der Zylinderstirnwandung angeordnete Druckfedern bewirkt wird. Dieses Drucklager ist somit ständig belastet, so daß es beim Betrieb der Werkzeugmaschine starker wechselnder Belastung mit entsprechendem Verschleiß und Wärmeentwicklung ausgesetzt ist.

Gemäß weiterem Stand der Technik ist es auch bekannt (CH-PS 3 11885), an einem Spannfutter mit einer nicht rotierenden Spannzange das Drucklager als eine sich radial nach außen öffnende Ringkeilnut mit darin befindlichen Kugeln auszubilden, die von einer Konusfläche eines Druckringes, der durch einen druckmittelbetätigten Kolben axial verschiebbar ist, zum Spannen der Spannzange radial nach innen gedruckt werden. Bei diesem Spannfutter ist das Druckglied relativ zur Ringkeilnut nicht drehbar. Bei Anwendung dieser Bauart auf ein umlaufendes Futter würde bei gespannter Spannzange der Verschleiß des Drucklagers und auch seine Wärmeentwicklung untragbar groß werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Drucklager bei gespanntem, rotierendem Spannzeug weder nennenswertem Verschleiß, noch nennenswerter Erwärmung ausgesetzt ist

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

ίο Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung des Spannfutters ergibt sich der Vorteil, daß die Kugeln nur den Druck zum öffnen der Spannzange übertragen und bei gespannter Spannzange und damit während der starken Belastung des Spannfutters und folglich auch wehrend des weitaus überwiegenden Teils des Betriebs außer Druckeingriff mit den Konusflächen des sie enthaltenden Spaltes sind, so daß sie und die mit ihnen zusammenwirkenden Konusflächen bei gespannter Spannzange keinem Verschleiß unterliegen und diese Kugeln dabei auch keine Wärmeentwicklung verursachen. Es erfolgt des weiteren bei gespannter Spannzange auch keine radiale Belastung der Spindel durch die Kugeln, die zu einem Ausweichen der Spannzange und damit zu Ungenauigkeiten bei der Bearbeitung eines eingespannten Werkstückes führen könnte. Die Kugeln gelangen lediglich dann in Druckeingriff mit den Flächen des Spaltes, ^/enn die Spannzange geöffnet werden muß, was üblicherweise bei stillstehender oder mit niedriger Drehzahl umlaufender Spindel erfolgt, so daß selbst während dieser im Vergleich zur Gesamtarbeitszeit der Maschine kurzen Zeiträume nur ein extrem niedriger Verschleiß und eine sehr geringe Wärmeentwicklung auftreten können.
Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.

Die Ausbildung nach Unteranspruch 2 hat den Vorteil einer baulich einfachen Führung und Halterung der Kugeln.
Indem gemäß Anspruch 3 die Inne/konusfläche des Kolbens beim axialen Verschieben außer der axialen Bewegung noch eine Drehbewegung ausführt, wird die Funktion der Kugeln erleichtert

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannfutters,

F i g. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht einer Einzelheit des Spannfutters in ausschnittsweiser Darstellung,

F i g. 3 einen Schnitt durch F i g. 1 gesehen entlang der Schnittlinie A-A in vergrößerter Darstellung.

Das in der Zeichnung dargestellte Spannfutter weist ein rohrförmiges Spannglied 10 auf, an dessen einem Ende ein mit axialen Sackbohrungen versehener Flansch angeordnet ist, wobei in die Sackbohrungen Schrauben Il eingeschraubt sind, mittels denen das Spannglied 10 mit der Spindel 12 einer Drehmaschine in der dargestellten Weise koaxial fest verbunden ist. Die Innenbohrung des Spanngliedes 10 weist an ihrem von

bo dem Flansch abgewendeten Ende eine Konusfläche 10a auf, welche sich in von der Spindel 12 wegführender Richtung erweitert, und mit einer zu ihr komplementären Kegelstumpffläche einer Spannzange 13 so zusammenwirkt, daß diese beim Einwärtsbewegen, d. h.,

h-, wenn sie bei der Darstellung nach Fig. I nach links bewegt wird, geschlossen wird. Im geschlossenen Zustand hall die in die Konusfläche 10a eingedrückte Spannzange 13 in bekannter Weise eine Werkstückstan-

ge oder dergleichen in der ergriffenen Lage fest

Auf einem zylindrischen Teilstück des Umfanges des Spanngliedes 10 ist ein Ringglied 14 gleitbar gelagert, welches ein mit einem Schraubengewinde versehenes Endstück aufweist, auf welches ein als Einstellmutter ausgebildetes Einstellglied IS aufgeschraubt ist, dessen äußeres gelochtes Ende der Konusfläche 10a des Spanngliedes 10 zur Bildung eines gegen die Spannzange anliegenden Pruckstückes gegenübersteht, urn auf die Spannzange den zu ihrem Schließen erforderlichen axialen Druck auszuüben. Durch Bewegen dieses Einstellgliedes 15 in F i g. 1 nach rechts wird die Spannzange 13 geöffnet, so daß das von ihr vorangehend gehaltene Werkstück verschoben oder ausgewechselt werden kann. Zwischen einer Schulter 14a des Ringgliedes 14 und einen Widerlager ring 16, welcher auf das in Fig. 1 rechte, äußere Ende des Spanngliedes 10 aufgeschraubt ist, sind Federmittel in Form einer Vielzahl von konischen, federnden Scheiben 17 eingespannt, welche das Ringglied 14 und das Einstellglied 15 einwärts in der dem Schließen der Spannzange dienenden Richtung, d. h. in der auf die Spindu 12 zu gerichteten Richtung drücken.

Zwischen einer Konusfläche 146 des Ringgliedes 14 und einer hierzu spiegelbildlich geneigten Konusfläche 106 des Flansches des Spanngliedes 10 ist ein Kranz einer Vielzahl von Kugeln 18 angeordnet, welche mittels eines Käfigs 19 (F i g. 2; dieser Käfig ist in F i g. 1 weggelassen) im Winkelabstand voneinander geführt sind. Die Kugeln 18 sind mittels Torsionsfedern 20 in radial nach außen führenden Richtungen federbelastet, wobei die einzelne Torsionsfeder 20 ein aus mehreren Windungen bestehendes spulenförmiges Hauptteil aufweist, von welchem zwei an je einer Kugel anliegende Enden bezogen auf die Spulenachse ungefähr radial abstehen. Die spulenförmigen Hauptteile dieser Torsionsfedern 20 sind auf Stiften des Käfigs gelagert und werden so in der F i g. 2 dargestellten Stellung am Käfig gehalten.

Das Spannglied 10 und das Ringglied 14 sind von einem Druckmittelzylinder 21 umfaßt, welcher mit dem Spindelstock (Spindelkasten) 22 der Drehmaschine, wie dargestellt, fest verbunden ist, so daß dieser Zylinder 21 in bezug zu dem Spindelkasten stationär ist. An dem Zylinder 21 ist ein ringförmiges Glied 23 befestigt, welches an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen je eine Rolle 24 trägt, von denen nur eine in der Zeichnung dargestellt ist Die Rollen 24 greifen, wie besonders deutlich aus Fig.3 ersichtlich ist, in zugeordnete, spiralfömige Schlitze 25 ein, weiche in der Wandung eines Ringkolbens 26, welcher in den Zylinder 21 eingreift eingelassen sind. In dem Glied 23 sind eine Mehrzahl von im Winkelabstand voneinander angeordnete Zylinder 27 (von denen in der Zeichnung nur einer dargestellt ist) vorgesehen, wobei in den Zylindern 27 Kolben 28 angeordnet sind, die so ausgebildet und gelagert sind, daß sie gegen den Kolben 26 angedrückt werden können. In dem Zylinder 21 ist ein Paar von nicht dargestellten öffnungen vorgesehen, welche alternativ als Einlaß und Auslaß für das vorzugsweise pneumatische Druckfluidum zur Beaufschlagung des Ringkolbens 26 und der Kolben 28 dienen. Die eine öffnung kommuniziert mit dem in bezug auf F i g. 1 linken Ende des den Ringkolben 26 aufnehmenden Innenraumes des Zylinders 21, während die andere öffnung mit einem ringförmigen Kanal 29 kommuniziert welcher in Verbindung mit allen Zylindern 27 steht, so daß alle Zylinder 27 gleichmäßig an den Ringkanal 29 angeschlossen sind, und zwar derart daß die in F i g. 1 rechts von den Kolben 28 befindlichen Zylinderinnenteilräume mit dem Ringkanal 29 kommunizieren. Wenn Druckmittel in das gemäß F i g. 1 linke Ende des Zylinderinnenraumes des Zylinders 21 eingeleitet wird, dann wird der Kolben 26 in bezug auf F i g. 1 nach rechts bewegt Wenn dagegen den Zylindern 27 Druckfluidum über den gemeinsamen Ringkanal 29 zugeleitet wird, dann drücken die Kolben 28 gegen den Kolben 26. so daß der Kolben 26 in bezug auf F i g. 1 nach links bewegt wird. Während seiner axialen Bewegungen führt der Kolbe- 26 infolge der Führungsmitte! 24_r 25 auch eine rolstiv geringe Winkelbewegung um seine Achse aus, und zwar dadurch, daß die Rollen 24 in die Schlitze 25 eingreifen und so durch das Zusammenwirken dieser Rollen 24 und Schlitze 25 die betreffende Winkelbewegung herbeigeführt wird, wodurch die Funktion der Kugeln 18 erleichtert wird.

Die Innenbohrung des Kolbens 26 weist eine Innenkonusfläche 26a auf, welche mit d?n Kugeln 18 zusammenwirken kann. Die Anordnung ist hierbei so, daß bei Bewegung des Kolbens 26 in bezug auf F i g. 1 nach rechts, die Kugeln 18 durch die Innenkonusfläche 26a radial einwärts gedrückt werden, wodurch sie zwischen die Konusflächen 106 und 146 eingekeilt werden und so das Ringglied 14 mit dem Einstellglied 15 gegen die Wirkung der Federn 17 zum öffnen der Spannzange 13 bezogen auf Fig. 1 nach rechts bewegen. Wenn dagegen der Kolben 26 in bezug- auf Fig. 1 nach links bewegt wird, drücken die Federn 17 das Glied 14 in die dargestellte Stellung zum Schließen der Spannzange 13 zurück. Dabei werden die Kugeln 18 mittels der Torsionsfedern 20 radial nach außen gedruckt, da diese Torsionsfedern 20 das Bestreben haben, die Kugeln 18 in einer Stellung zu halten, in welcher sie von beiden Konusflächen iOö und 146 entfernt sind. Bei dieser Stellung der Kugeln 18 können das Spannglied 10 und das Ringglied 14 rotieren, ohne auf den Kolben 26 irgendeine Last auszuüben.

Bei diesem Spannfutter wird ferner bei dem das Öffnen der Spannzange 13 bewirkenden Einkeilen der Kugeln 18 zwischen die Konusflächen 106 und 146 auf die Spindel 12 keine größere axiale Last als die Kraft der Federn 17 ausgeübt. Auch werden für die Zufuhr des Druckmittels keine Drehdichtungen oder -kupplungen benötigt, da der Zyihder 21 relativ zum Spindelkasten stationär ist und der Kolben 26 lediglich eine begrenzte Winkelbewegung zur Erleichterung der Funktion der Kugeln 18 während ihrer Betätigung ausführt. Auch können besonders große axiale Bewegungen des Einstellgliedes 15 erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigtes Spannfutter für Werkzeugmaschinen mit um seine Längsachse drehbarer Spindel, mit am Spindelstock koaxial üur Spindel fest angeordnetem Druckmittelzylinder sowie einem darin axial verschiebbaren ringförmigen Kolben, an dem mittels eines Drucklagers ein mit der Spindel umlaufendes Ringglied abstützbar ist, das mit einem an der Spindel koaxial angeordneten, Spannflächen für das Spannzeug aufweisenden Spannglied zusammenwirkt und das von am umlaufenden Spannfutterteil abgestützten Federn zum Spannen des Werkstückes beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannzeug eine Spannzange (13) mit einer äußeren Konusfläche ist, die mit einer am Spannglied (10) angeordneten Konusfläche (10a,) zusammenwirkt, daß die Spannzange (13) von einem mit dem Ringglied (14) verbundenen Einstellglied (15) axial beau^cschlagt ist, und daß das Spannglied (10) und das Riiigglied (14) mit sich gegenüberliegenden Konusflächen (106; 14b) einen nach außen sich verbreiternden, in seiner engsten Stellung durch einen Anschlag begrenzten Spalt zur Aufnahme des aus Kugeln (18) bestehenden Drucklagers bilden, die durch Federmittel (20) in radial nach außen führender Richtung belastet sind und an einer Innenkonusfläche (26ajdes Kolbens (26) anliegen.

2. Druckmittelbetätigtes Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (18) in einem Käfig (19) angeordnet sind, an dem mittels Stiften die als Torsionsfedern ausgebildeten Federmittel (20) gelagert sind, diren Enden je eine Kugel beaufschlagen.

3. Druckmittelbetätigtes Spam, utter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Führungsmittel (24, 25) zum Herbeiführen einer Winkelbewegung des ringförmig ausgebildeten Kolbens (26) während seiner axialen Bewegung vorgesehen sind.