DE2257384C3 - Spannfutter für Drehmaschinen u.dgl. Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für Drehmaschinen u.dgl. Werkzeugmaschinen mit in radialen Führungen des Spannfutterkörpers über schwenkbare Hebel bewegbaren Spannbacken, die einen von Kolben betätigbaren Zentrierbackensatz und einen in Abhängigkeit hiervon betätigbaren Ausgleichsbackensatz bilden, wobei die Spannbacken des Zentrierbackensatzes vor den Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes am Werkstück anliegen und nach Anlage aller Spannbacken diese mit voller Spannkraft wirken.

Ein Spannfuttei dieser Art ist bekannt (US-PS 42 491) und hat den grundsätzlichen Vorteil, daß mit Hilfe der Spannbacken des Zentrierbackensatzes ein Werkstück zentrisch am Spannfutter angeordnet werden kann, während die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes ohne Beeinträchtigung der erfolgten Werkstückzentrierung dieses Werkstück dann endgültig am Spannfutter festklemmen. Da durch die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes auf das zentrierte Werkstück gleichmäßige Kräfte ausgeübt werden, ist es mit einem derartigen Spannfutter insbesondere auch möglich, selbst dünnwandige, hohlzylinderförmige Werkstücke ohne Deformation einzuspannen bzw. zu bearbeiten. Bei dem bekannten Spannfutter werden die Spannbacken des Zentrierbakkensatzes über schwenkbar am Spannfutter gelagerte Hebel betätigt, die an einem für alle Spannbacken des Zentrierbackensatzes gemeinsamen und in Richtung der Drehachse des Spannfutters verschiebbaren Betätigungskolben angreifen. Die Betätigung der Spannbakken des Ausgleichbackensatzes erfolgt ebenfalls über im

ίο Spannfutter schwenkbar gelagerte Hebel, wobei die einzelnen Hebel zum Betätigen der Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes jeweils mit einer eigenen, mit einem unter Druck stehenden Strömungsmittel beaufschlagten Kolben-Zylinderanordnung im Spannfutter zusammenwirken. Da somit bei dem bekannten Spannfutter für jeden Spannbacken des Ausgleichsbakkensatzes eine besonders Kolben-Zylinder-Anordnung erforderlich ist, ist das bekannte Spannfutter im Aufbau sehr aufwendig. Weiterhin müssen die zum Betätigen der Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes im Spannfutter vorgesehenen Kolben-Zylinder-Anordnungen mit dem unter Druck stehenden Strömungsmittel beaufschlagt werden, woraus sich bei dem bekannten Spannfutter erhebliche Dichtungsprobleme ergeben, und zwar insbesondere dann, wenn das Spannfutter um seine Symmetrieachse umläuft, wie dies bei Drehmaschinen u. dgl. Werkzeugmaschinen allgemein der Fall ist.
Weiterhin ist ein Spannfutter bekannt (FR-PS 11 62 421), bei dem mehrere Spannbacken durch jeweils schwenkbar im Spannfutter gelagerte Hebel betätigt werden und die Hebel sämtlicher Spannbacken über ein Kupplungsstück an einem gemeinsamen Kugelgelenk angreifen, welches zum Betätigen der Spannbacken in Richtung der Symmetrieachse bzw. Drehachse des Spannfutters verschiebbar ist. Dieses bekannte Spannfutter besitzt keine unabhängig voneinander betätigbare Zentrierbacken- und Ausgleichsbackensätze und damit auch nicht die grundsätzlichen Vorteile eines Spannfutters der eingangs geschilderten Art.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spannfutter der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß die mit der Betätigung des Ausgleichsbackensatzes verbundenen Dichtungsprobleme vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Spannfutter der eingangs geschilderten Art erfindungsgemäß so ausgestaltet, daß der Ausgleichsbackensatz von einem zum ersten Kolben für den Zentrierbackensatz koaxialen zweiten Kolben betätigbar ist, der über ein Kugelgelenk und ein damit verbundenes Kupplungsstück auf die schwenkbaren Hebel des Ausgleichsbackensatzes einwirkt.

Das erfindungsgemäße Spannfutter zeichnet sich unter Beibehaltung der grundsätzlichen Vorteile eines Spannfutters mit einem Ausgleichsbackensat? und einem Zentrierbackensatz durch eine besonders einfache und zuverlässige konstruktive Ausführung aus, wobei bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes über die schwenkbaren Hebel, das für sämtliche Hebel gemeinsame Kupplungsstück sowie über das Kugelgelenk und den dieses Kugelgelenk tragenden zweiten Kolben betätigt werden, wodurch bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter nicht nur die Notwendigkeit einzelner Kolben-Zylinder-Anordnungen für die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes sondern auch die hiermit verbundenen Dichtungsprobleme entfallen, die bei der Versorgung des bekannten Spannfutters mit Aus-

gleichsbackensatz und Zentrierbackensatz mit einem unter Druck stehenden Strömungsmitlei auftreten.

Die die Spannbacken des Zentrierbackensatzes sowie des Ausgleichsbackensatzes betätigenden ersten und zweiten Kolben sind bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter vorzugsweise über ein Gestänge jeweils mit einer Antriebseinrichtung, z. B. mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden, wobei diese Antriebseinrichtungen außerhalb des Spannfutters angeordnet sind.

Bei dem Spannfutter gemäß der Erfindung wird das Kugelgelenk vorzugsweise von einem Kugelglied am zweiten Kolben sowie von einem auf diesem Kugelglied angeordneten Kugelpfannenglied gebildet, welch letzteres dann das mit den Hebeln für die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes zusammenwirkende Kupplungsstück trägt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannfutters ist der erste Kolben napfförmig ausgebildet, wobei der zweite Kolben verschiebbar im ersten Kolben angeordnet ist. in die offene Seite des napfförmig ausgebildeten ersten Kolbens ist dabei eine Scheibe einschraubbar, die nach dem Einschrauben den zweiten Kolben in der öffnung des ersten Kolbens festlegt, sowie auch das Kugelgelenk in einer neutraten Stellung verriegelt Durch das Einschrauben der Scheibe ergibt sich somit bei dieser besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannfutters die Möglichkeit, die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes ohne Schwierigkeiten in solche Spannbacken umzuwandeln, die als Zentrierback/.n wirken.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf ein Spannfutter gemäß der Erfindung;

F i g. 2 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch das Spannfutter der F i g. 1 entsprechend der Linie 2-2;

F i g. 3 einen Querschnitt, teilweise in Ansicht, von der Betätigungsvorrichtung für das Spannfutter gemäß den Fig. 1 und 2;

F i g. 4 einen Teilschnitt durch das Spannfutter ähnlich der Fig. 2, wobei jedoch die Teile des Spannfutters in einer anderen Arbeitslage dargestellt sind;

Fig.5 einen Schnitt durch das Spannfutter gemäß Fig. 1, wobei jedoch die beiden Kolben dieses Spannfutters durch eine in den ersten Kolben eingeschraubte Scheibe formschlüssig miteinander verbunden sind;

F i g. 6 in vergrößerter Darstellung einen Teilschnitt durch ein Spannfutter einer abgewandelten Ausführungsform;

F i g. 7 einen Teilschnitt durch ein Spannfutter einer weiteren Ausführungsform.

Fig. 1—5 zeigen ein Spannfutter 10 mit einem Spannfutterkörper 12, einer Vielzahl von Spannbacken 14 und einer Betätigungsvorrichtung 16 für diese Spannbacken. Der Spannfutterkörper 12, der eine Symmetrieachse χ besitzt, die gleichzeitig auch die Achse des Spannfutters ist ^:·.· · der dargestellten Ausführungsform bei 18 abnehmbar an der Antriebsspindel 20 einer Drehbank oder einer anderen Werkzeugmaschine für den Antrieb des Spannfutters 10 um die Achse Ar angeordnet (F i g. 2). Der Spannfutterkörper 12 ist an seiner Vorderseite mit einer Vielzahl von radialen Führungen 22 versehen, die beispielsweise schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweisen und einen gleichen Winkelabstand voneinander besitzen (Fig. 1 und 2).

In diesen radialen Führungen 22 sind am Spannfutterkörper 12 Spannbacken 14 zum Festspannen und Freigeben eines Werkstückes geführt, die bei der dargestellten Ausführungsform jeweils gleich sind. Jede Spannbacke 14 besteht aus einer Grundbacke 24 und einer Aufsatzbacke 26 zum Erfassen des Werkstückes, wobei die Grundbacke 24 im Spannfuiterkörper 1.2

ίο geführt und die Aufsatzbacke 26 abnehmbar an der Grundbacke 24 angeordnet ist (F i g. 1 und 2). Die Grundbacke 24 besitzt eine Verzahnung 28 und die zugeordnete Aufsatzbacke 26 trägt einen Keil 30 mit einer Verzahnung 32, welche mit der Verzahnung 28 in Eingriff steht, um die Aufsatzbacke 26 an der Grupdbacke 24 in verschiedenen Stellungen radial zur Achse des Spannfutters anordnen zu können. Für die abnehmbare Befestigung jeder Aufsatzbacke 26 auf der zugeordneten Grundbacke 24 in verschiedenen radialen Lagen ist die Grundbacke 24 mit einer Längsnut 34 von schwalbenschwanzförmigem Querschnitt versehen, in welcher gleitend bzw. verschiebbar ein Befestigungskeil 36 mit einer Gewindebohrung zur Aufnahme des Gewindeabschnittes einer Schraube 38 geführt ist.

Durch das Festziehen der Schraube 38 wird die Aufsatzbacke 26 über den Befestigungskeil 36 an der betreffenden Grundbacke 24 verriegelt, wobei die Aufsatzbacke 26 von der Grundbacke 24 in einfacher Weise durch Lösen der Schraube 38 abnehmbar ist. Zum Einstellen der Aufsatzbacken 26 relativ zu ihren Grundbacken 24 werden somit die Schrauben 38 soweit gelockert, daß die Verzahnungen 28 und 32 außer Eingriff kommen, worauf jede Aufsatzbacke 26 in eine andere Lage relativ zur zugehörigen Grundbacke 24 gebracht und in dieser Lage durch Festziehen der betreffenden Schraube 30 wieder verriegelt werden kann.

Entsprechend der Erfindung bildet eine bestimmte Anzahl der Spannbacken 14 einen Zentrierbackensatz 14a, während die übrigen Spannbacken 14 zu einem Ausgleichsbackensatz 14f>zusammengefaßt sind.

Für die Betätigung der Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a sind die Grundbacken 24a dieser Spannbacken auf der Rückseite mit Quernuten 40 versehen (Fig.2), in welche die äußeren Enden 42 von Hebeln 44 eingreifen, die jeweils um eine Achse 46 im Spannfutterkörper 12 schwenkbar gelagert sind. Die inneren Enden 48 dieser Hebel 44 greifen in Umfangsnuten 50 des ersten Kolbens 52 ein, der mit der Achse χ des Spannfutters 10 achsgleich ist und im Spannfutterkörper 12 in axialer Richtung verschiebbar ist. Die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a bzw. deren Aufsatzbacken 26a, die bei der dargestellten Ausführungsform innere Werkstückspannflächen 54 zum Festklemmen des Werkstückes an der äußeren Umfangsfläche haben, werden bei der für die F i g. 2 gewählten Darstellung durch axiales Verschieben des Kolbens 52 nach links bzw. nach rechts in bzw. außer Eingriff mit dem Werkstück gebracht. Weiterhin sind die Hebel 44 und der Kolben 52 so angeordnet, daß die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a bzw. die zugehörigen Aufsatzbacken 26a in jeder Stellung des Kolbens 52 zentriert zur Achse χ des Spannfutters 18 liegen.

Für die Betätigung der Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 sind die Grundbacken 24b dieser Spannbacken auf der Rückseite mit Quernuten 58 versehen (F i g. 2) in welche die äußeren Enden 60 von

Hebeln 62 eingreifen, die jeweils um die Achse 64 im Spannfutterkörper 12 schwenkbar gelagert sind und mit ihren inneren Enden 66 in Quernuten 68 hineinreichen, die jeweils in einem Kupplungsstück 82 vorgesehen sind, welches antriebsmäßig mit einem zweiten Kolben 70 verbunden ist. Dieser zweite Kolben ist ebenfalls achsgleich mit der Achse χ des Spannfutters 10 und in axialer Richtung verschiebbar imSpannfutterkörper 12 angeordnet. Die Kupplungsstücke 82 werden von einem Kugelpfannenglied 72 eines Kugelgelenkes 74 aufgenommen, dessen Kugelglied 76 am Kolben 70 befestigt und demzufolge mit diesem Kolben beweglich ist, wobei das Kugelpfannenglied 72 auf dem Kugelglied 76 eine begrenzte Universaibewegung ausführen kann. Das Kugelpfannenglied 72 wird bei der dargestellten Äusführungsform von zwei Teilen 78 gebildet, weiche mit Hilfe von Schrauben 80 miteinander verschraubt sind, wobei die die Quernuten 68 aufweisenden Kupplungsstücke 82 zwischen den beiden Teilen 78 des Kugelpfannengliedes 72 angeordnet sind. Der Kolben 70 ist bei der dargestellten Ausführungsform mit einem äußere.!, ringförmigen Mantel 84 versehen, welcher verschiebbar in einem zylinderförmigen Teil 86 des Kolbens 52 aufgenommen ist, der aufgrund dieses zylinderförmigen Teils und einem Boden 88 eine im wesentlichen napfförmige Ausbildung aufweist. Der Kolben 52 ist mit Hilfe seines zylinderförmigen Teiles 86 in einer mittleren Öffnung 90 des Spannfutterkörpers 12 verschiebbar geführt. Die Hebel 62 erstrecken sich durch Schlitze 92 im Mantel 84 des Kolbens 70 sowie durch Schlitze 94 im zylinderförmigen Teil 86 des Kolbens 52 (Fig.2). Der Kolben 70 sowie das vom Kugelglied 76 und Kugelpfannenglied 72 gebildete Kugelgelenk 74 sind somit innerhalb des äußeren Kolbens 52 für die Betätigung der Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a angeordnet. Die Spannbakken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 sowie die entsprechenden Aufsatzbacken 266, die innere Werkstückspannflächen 96 aufweisen, werden bei der für die F i g. 2 gewählten Darstellung durch Verschieben des Kolbens nach rechts bzw. nach links in bzw. außer Eingriff mit dem Werkstück gebracht.

Beim Betrieb des Spannfutters 10 spannen sich die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a am Werkstück vor den Spannbacken 14 des Ausgleichsbakkensatzes 146 fest, wobei f'<e Spannbacken des Zentrierbackensatzes 14a bzw. des Ausgleichsbackensatzes 14Z) ihre volle Spannkraft auf das Werkstück nur dann ausüben, wenn alle Spannbacken in Eingriff mit dem Werkstück stehen. Somit wird ein beispielsweise hohles Werkstück Wan seiner äußeren Umfangsfläche S₁, iesigcspannt bzw', durch die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a und des Ausgleichsbackensatzes 146 festgehalten (F i g. 1) Es wird nun angenommen, daß dieses Werkstück W a is einem Rohling besteht, dessen innere Umfangsfläche Si zu einem Zylinder bearbeitet werden soll. Wenn das Werkstück IV ein Rohling ist, kann seine Umfangswand mehr oder weniger unrund sein und seine Wanddicke kann sich mehr oder weniger um den gesamten Umfang verändern. Infolgedessen spannen sich bei einem Festspannen die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a zuerst an der Umfangsfläche des Werkstükkes fest und stellen dieses mit seinen von den Spannbacken erfaßten äußeren Umfangsflächenteilen zentriert zur Achse des Spannfutters ein, worauf dann die Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 sich an dem Werkstück festspannen. Jede Spannbacke 14 dieses Ausgleichsbackensalzes 146 kommt dabei zu einer unabhängigen Stellung, in der diese Spannbacke die Umfangsfläche des Werkstückes berührt, welches durch die Spannbacken des Zentrierbackensatzes bereits festgelegt ist. Mit anderen Worten bedeutet dies auch, daß die äußeren Umfangsflächenteile des Werkstückes, die zur Anlage der Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes 146 dienen sollen, in der Regel einen unterschiedlichen Abstand von der Achse χ des Spannfutters aufweisen, so daß bei beispielsweise drei Spannbacken für den Ausgleichsbackensatz beim Betätigen dieser Spannbacken ein oder aber zwei Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes noch außer Eingriff mit dem Werkstück sind und sich noch weiter auf das Werkstück zu bewegen, wenn die übrigen Spannbacken des Aus; ieiehsbackensaizes 146 bereits am Werkstück anliegen und sich somit nicht mehr bewegen. Ein Festspannen der Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 am Werkstück in der vorbeschriebenen Art wird dadurch ermöglicht, daß sich das Kugelpfannenglied 72 an dem am Kolben 70 vorgesehenen Kugelglied 76 frei bewegen kann. Das Kugelpfannenglied 72 bewegt sich auf dem Kugelglied 76 solange, bis durch entsprechendes Schwenken des Hebels 62 auch der letzte Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 in Eingriff mit dem Werkstück steht.

Das Kugelpfannenglied 72, die Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 und die zugehörigen Hebel 62 sind dabei so angeordnet, daß die Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 und insbesondere auch deren Werkstückspannflächen % an den Aufsatzbacken 266 dann gegenüber der Achse χ des Spannfutters 10 zentriert sind, wenn sich das Kugelpfannenglied 72 in einer neutralen Lage befindet (Fig. 2), in welcher die Mittelebene ρ dieses Kugelpfannengliedes 72 senkrecht zur Achse χ verläuft Beim Betrieb der Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 wird das Kugelpfannenglied 72 jedoch eine von dieser neutralen Lage abweichende Stellung einnehmen, und zwar jedesmal dann, wenn die Oberflächenteile des Werkstückes, welche mit den Spannbacken 14 des Ausgieichsbackensatzes 146 in Eingriff stehen, jeweils unterschiedlichen Abstand von der Achse χ aufweisen. Das Kugelpfannenglied 72 kann somit eine Stellung aufweisen, die von der neutralen Lage um einen Betrag gleich oder ähnlich, wie in der Fig.4 dargestellt, abweicht, wenn alle Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 in Eingriff mit dem Werkstück IVstehen.

Um die Kolben 52 und 70 zum Schließen und Öffnen der Spannbacken 14 zu betätigen, ist eine Betätigungsvorrichtung 16 mit einer Kolben-Zylinder-Anordniing 98 (Fig.3) vorgesehen, welche aus zwei Zylindern 100 und 102 besteht, die hintereinander und achsgleich mit der Achse χ des Spannfutters 10 angeordnet sind. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 98 ist bei 104 am hinteren Ende der Antriebsspindel 20 befestigt so daß sie sich mit dem Spannfutter dreht, welches am vorderen Ende dieser Antriebsspindel 20 befestigt ist In den Zylindern 100 und 102 sind jeweils Kolben 106 und 108 angeordnet, welche mit den die Spannbacken 14 betätigenden Kolben 52 und 70 verbunden sind. Zu diesem Zweck ist der Kolben 108 in dem hinteren Zylinder 102 bei 110 mit einer Stange 112 verbunden, welche sich durch den Kolben 106 erstreckt und die dahinter bei 114 mit dem hinteren Ende einer Zugstange 116 verbunden ist, deren vorderes Ende bei 118 mit dem Kolben 70 für den Ausgleichsbackensatz 146 verbunden

ist (Fig.2). Der andere Kolben 106 in dem vorderen Zylinder 100 ist bei 120 mit einer Hülse 122 verbunden, durch die mit einem Gleitsitz die Stange 112 geführt ist und die sich abgedichtet durch eine Öffnung 124 in der vorderen Wand 126 des vorderen Zylinders 100 erstreckt, wobei die Hülse 122 bei 128 mit dem hinteren Ende einer Zughülse 130 verbunden ist, deren vorderes Ende mit dem Kolben 52 des Zentrierbackensatzes 14a verbunden ist (F i g. 2). Somit werden beim Einlaß eines Unter Druck stehenden Strömungsmittels in die vorderen Zylinderräume 132 und 134 der Zylinder 100 und 102 und beim Entlüften der hinteren Zylinderräume 136 und 138 dieser Zylinder die Kolben 52 und 70 nach links in F i g. 2 bewegt und bewirken dadurch ein Festspannen der Spannbacken am Werkstück. Umgekehrt werden beim Einlassen des unter Druck stehenden Strömungsmittels in die hinteren Zylinderräume 136 und 138 der Zylinder und beim Entlüften der vorderen Zylinderräume 132 und 135 dieser Zylinder die Kolben 52 und 70 bei der für die F i g. 2 gewählten Darstellung nach rechts bewegt und bewirken damit ein Öffnen der Spannbacken 14. Die Zylinder 100 und 102 und die die Spannbacken betätigenden Hebel 44 und 62 sind vorzugsweise so angeordnet, daß die Spannbacken 14 des Zentrier- und Ausgleichsbackensatzes 14a bzw. 146 die gleiche Spannkraft auf das Werkstück ausüben.

Die Kolben-Zylinder-Anordnung 98 wird bei dieser Ausführungsform mit Druckmittel über eine Zuführung 140 mit Anschlußabschnitten 142 und 144 versorgt, von denen der Anschlußabschnitt 142 mit der Kolben-Zylinder-Anordnung 98 verbunden und mit dieser drehbar ist. Der andere Anschlußabschnitt 144 ist drehfest angeordnet und im Anschlußabschnitt 142 gelagert Der Anschlußabschnitt 144 hai zwei Leitungsanschlüsse 146 und 148. welche mit den Zylindern 100 und 102 in Verbindung stehen. So steht der Leitungsanschluß 146 mit einem Kanal 150 in Anschlußabschnitt 144 in Verbindung, wobei dieser Kanal 150 seinerseits in Verbindung mit einem Kanal 152 in der Stange 112 in jeder Lage des zugeordneten Kolbens 108 steht. Der Kanal 152 steht mit dem vorderen Zylinderraum 132 des Zylinders 100 durch Kanäle 154 in der Hülse 122 in Verbipdung. Der andere Leitungsanschluß 148 steht mit einem Kanal 156 in Verbindung, welcher sich in den Anschlußabschnitt 144 erstreckt und zu einem Kanal 158 in dem anderen Anschlußabschnitt 142 führt, wobei der Kanal 158 in Verbindung mit dem hinteren Zylinderraum 136 des Zylinders 100 über einen Kanal 160 im Anschlußabschnitt 142 steht Der Anschluß 146 steht ferner mit dem vorderen Zylinderraum 134 des hinteren Zylinders 102 in Verbindung. Dieses wird im vorliegenden Fa!! durch einen Kanal 152 erreicht, welcher vom Kanal 152 in der Stange 112 abzweigt In gleicher Weise steht der Anschluß 148 mit dem hinteren Zylinderraum 138 des hinteren Zylinders 102 in Verbindung. Dieses wird durch einen Kanal 164 erreicht, welcher von dem Kanal 160 im Anschlußabschnitt 142 abzweigt So werden beim Zuführen eines unter Druck stehenden Strömungsmittels zum Anschluß 146 und bei einem gleichzeitigen Entlüften des anderen Anschlusses 148 die Kolben 106 und 108 bei der für die Fig.3 gewählten Darstellung nach links bewegt bis die entsprechenden Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a sowie des Ausgleichsbackensatzes 146 das Werkstück Wfestspannen (Fig. 1). Ferner wird, wenn die Kanäle 162 und 164 oder aber wenigstens einer dieser Kanäle einen kleineren Querschnitt als die anderen Kanäle haben, die in den vorderen Zylinderraum 132 des Zylinders 100 in einer bestimmten Zeiteinheit zugeführte Menge an Strömungsmittel größer als die dem hinteren Zylinderraum 134 des Zylinders 102 zugeführte Strömungsmittelmenge, was bedeutet, daß sich der vordere Kolben 106 schneller als der hintere Kolben 108 nach links bewegt, wodurch sich die Spannbacken des Zentrierbackensatzes 14a am Werkstück W schließen, bevor die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes 146 voll wirksam werden. Auch

ίο üben, während die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a das Werkstück vor den Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 umspannen, die,Spannbakken des Zentrierbackensatzes 14a und des Ausgleichsbackensatzes 146 nicht ihre volle Spannkraft auf das Werkstück aus, bis alle Spannbacken mit dem Werkstück in Eingriff stehen. Die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a und des Ausgleichsbackensatzes 146 üben somit gleichzeitig ihre volle Spannkraft auf das Werkstück aus, und zwar in dem Augenblick, in dem alle Spannbacken am Werkstück anliegen. Dies geschieht aufgrund der Tatsache, daß die Kanäle 162, 152 und 154 eine ständige Ableitung zwischen den vorderen Zylinderräumen 132 und 134 des vorderen und hinteren Zylinders 100 und 102 gewähren.

Während die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a sowie des Ausgleichsbackensatzes 146 beim Zuführen des unter Druck stehenden Strömungsmittels zum Anschluß 146 und beim gleichzeitigen Entlüften des anderen Anschlusses 148 in der beschriebenen Weise am Werkstück festspannen, öffnen sich diese Spannbakken beim Zuführen des unter Druck stehenden Strömungsmittels zum Anschluß 148 und beim gleichzeitigen Entlüften des Anschlusses 146, wobei die Spannbacken 14 des Zentrierbackensatzes 14a dann schneller öffnen als die Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146.

Das Zuführen des unter Druck stehenden Strömungsmittels an die Anschlüsse 146 und 148 sowie das Entlüften dieser Anschlüsse geschieht entweder durch Steuerung eines Ventils 170 (Fig.3), welches ein Gehäuse 172 und ein verschiebbares Ventilglied 174 aufweist So wird beim Verschieben des Ventilgliedes 174 in eine Stellung, die in der F i g. 3 mit nicht unterbrochenen Linien dargestellt ist, das unter Druck stehende Strömungsmittel von einer Quelle durch eine Leitung 176 in das Gehäuse 172 geführt und darin durch das Ventilglied 174 einer Leitung 178 zugeführt, welche zum Anschluß 146 führt, während der andere Anschluß 148 gleichzeitig durch eine Leitung 180 zum Ventilgehäuse 172 und durch eine Ventilöffnung 182 im Gehäuse 172 entlüftet wird. Wird das Ventilglied 174 in eine Stellung verschoben, wie sie in der Fig.3 mit unterbrochenen Linien angegeben ist so wird das unter Druck stehende Strömungsmittel zum Anschluß 148 über die Leitung 176, das Ventilgehäuse 172 und die Leitung 180 geführt, während der andere Anschluß 146 gleichzeitig über die Leitung 178 und eine öffnung 184 im Ventilgehäuse 172 entlüftet wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind die Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 in Spannbacken umwandelbar, die in ihrer Wirkung den Spannbacken des Zentrierbackensatzes 14a entsprechen. Zu diesem Zweck ist das Kugelpfannenglied 72 auf dem Kugelglied 76 in seiner neutralen Lage feststellbar, in welcher die Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 146 und insbesondere auch die Aufsatzbacken 266 in jeder Lage des Kolbens 70 bezogen auf die Achse χ zentriert sind. Das Kugelpfannenglied 72 wird gegen

eine Bewegung aus seiner neutralen Lage dadurch verriegelt, daß es gegen den Boden 88 des napfförmigen Kolbens 52 anliegt, was dadurch erreicht wird, daß eine Scheibe 190 in das mit einem Gewinde 192 versehene Ende des zylinderförmigen Teiles 86 des Kolbens 52 eingedreht wird, wodurch der Boden 88 des Kolbens 52 das gegen den Boden 88 anliegende Kugelpfannenglied 72 in seine neutrale Lage drückt. Diese Scheibe 190 ist nach dem Entfernen einer Abdeckscheibe 194 vom Spannfutterkörper 12 zugänglich, und zwar durch Entfernen von Schrauben 196, die diese Abdeckscheibe 194 am Spannfutterkörper 12 festhalten. Natürlich wird bei diesem Andrücken des Kugelpfannengliedes 72 gegen den Boden 88 des Kolbens 52 der Kolben 108 in dem hinteren Zylinder 102 ebenfalls nach links (F i g. 3) bewegt. Dies stört allerdings die normale Arbeitsweise des Spannfutters 10 nicht, da der Kolben 108 genügend Spielraum in seinem Zylinder 102 hat und den gemeinsamen Arbeitsbewegungen der jetzt miteinander verriegelten Kolben 52 und 70 folgt. Es versteht sich, daß bei miteinander verriegelten Kolben 52 und 70 die nunmehr ebenfalls als Spannbacken eines Zentrierbakkensatzes wirkenden Spannbacken des Ausgleichsbakkensatzes 14Zj und insbesondere deren Aufsatzbacken 266, die bezüglich der Achse χ zentriert sind, den gleichen Abstand von dieser Achse aufweisen wie die Spannbacken des Zentiierbackensatzes 14a, da nur in diesem Fall alle Spannbacken 14 gleichzeitig das Werkstück festspannen können. Bei miteinander verriegelten Kolben 52 und 70 bewegen sich selbstverständlich sämtliche Spannbacken 14 des Spannfutters 10 gleichzeitig sowie mit gleicher Geschwindigkeit.

Im Hinblick auf die oben erwähnte Forderung, daß für die Umstellung der Spannbacken des Ausgleichsbakkensatzes 146 in Spannbacken eines Zentrierbackensatzes die Spannflächen dieser Spannbacken den gleichen Abstand von der Achse χ des Spannfutters 10 aufweisen müssen wie die Spannflächen der Spannbacken des Zentrierbackensatzes 14a, ergibt sich auch, daß bei dieser Umstellung eine Änderung der radialen Einstellung der Aufsatzbacken 266 auf den zugehörigen Grundbacken 246 notwendig ist. Wird angenommen, daß die Aufsatzbacken 26b auf ihren zugehörigen Grundbacken 246 richtig für die Wirkung der Spannbacken als Spannbacken eines Zentrierbackensatzes eingestellt sind, d. h. von der Achse χ des Spannfutters 10 den gleichen Abstand aufweisen, ist es klar, daß beim Entfernen der Scheibe 190 aus dem Kolben 52 und bei einem dabei erfolgenden Freigeben des Kolbens 70 und des Kugelpfannengliedes 72 aus ihrer Verriegelung mit dem Kolben 52 die Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes 140 nicht mehr in der gewünschten Weise wirken können, da das Kugelpfannenglied 72 in vielen Fällen sich gegen den Boden 88 des Kolbens 70 abstützen wird, bevor alle Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes bzw. die Aufsatzelemente 266 in Eingriff mit dem Werkstück stehen. Infolgedessen erfordert eine Umstellung der Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes auch eine Neueinstellung der Aufsatzbacken 266 auf den zugehörigen Grundbacken 246 im Sinne einer ausreichenden Verkleinerung des Abstandes dieser Aufsatzbacken von der Achse x, damit sämtliche Spannbacken des Ausgleichsbackenansatzes 146 mit einem Werkstück in Eingriff kommen können, während das Kugelpfannenglied 72 noch einen genügenden Abstand vom Boden 88 des Kolbens 52 aufweist In gleicher Weise müssen bei einer Umstellung des Ausgleichsbackensatzes 14ö in einen Zentrierbackensatz diese Aufsatzbacken 266 gegenüber ihren Grundbacken 246 im Sinne einer Vergrößerung des Abstandes von der Achse χ eingestellt werden. Eine derartige Einstellung der Aufsatzbacken 266 ist in der oben beschriebenen Weise durch die Verzahnungen 28 und 32 ohne weiteres möglich.

Einer der wichtigen Verwendungszwecke, für welche das erfindungsgemäße Spannfutter 10 geeignet ist, besteht darin, ein hohles Werkstück, insbesondere ein

ίο hohles Werkstück mit dünner Umfangswand, zur Bearbeitung der inneren wie auch äußeren Oberflächen einzuspannen. Das als Beispiel angenommene Werkstück W (Fig. 1) hat eine verhältnismäßig dünne Umfangswand und ist beispielsweise ein Rohling, aus dem ein äußerer oder innerer Laufring eines Kugellagers hergestellt werden soll. Das Werkstück W wird hierfür zuerst durch die Spannbacken 14 an seiner äußeren, unbearbeiteten Umfangsfläche S₀ zum Bearbeiten seiner Innenfläche 5, eingespannt, wobei die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes 146 bzw. deren Aufsatzbacken 266 tatsächlich auch als Spannbakken eines Ausgleichsbackensatzes wirken und diese Aufsatzbacken 266 in der entsprechenden Weise auf ihren Grundbacken 246 angeordnet sind. Wenn die Innenfläche 5, des Werkstückes fertigbearbeitet ist, wird das Werkstück W aus dem Spannfutter 10 herausgenommen und an seiner Innenfläche S, für eine Bearbeitung der äußeren Umfangsfläche S₀ eingespannt. Hierzu werden sämtliche Aufsatzbacken 26a und 266durch entsprechende Backen ersetzt, die äußere Spannflächen aufweisen. Weiterhin werden die Kolben 70 und 52 durch die Scheibe 90 in der oben beschriebenen Weise miteinander verriegelt, so daß sämtliche Spannbacken als Spannbacken eines Zentrierbackensatzes wirken, wobei selbstverständlich die Aufsatzbacken in der oben beschriebenen Weise so justiert werden, daß die Aufsatzbacken sämtlicher Spannbacken jeweils den gleichen Abstand von der Achse χ des Spannfutters aufweisen. Wenn diese Umstellung des Spannfutters erfolgt ist, werden die Spannbacken nach dem Aufsetzen des Werkstückes radial nach außen bewegt und zur Anlage gegen die Innenfläche des Werkstückes gebracht. Dies geschieht durch Betätigen des Ventils 170, und zwar in der Weise, daß das unter Druck stehende Strömungsmittel dem Anschluß 148 zugeführt und der andere Anschluß 146 entlüftet wird.

Beim dargestellten Spannfutter 10 bilden alle Aufsatzbacken 26a und 266 Werkstückspannflächentei-Ie 26' von schwenkbarer Art, in dem sie bei 38 schwenkbar auf Grundbacken 26' angeordnet sind, welche die mit der Verzahnung versehenen Keile 30 tragen und abnehmbar auf den entsprechenden Grundbacken 24a bzw. 246 angebracht sind. Jeder dieser Werkstückspannflächenteile 26' verfügt über zwei im Abstand angeordnete Spannflächen für das Werkstück, wobei die von den Spannflächen erfaßten Werkstückteile vorzugsweise einen ganz geringen Abstand voneinander aufweisen.

Während bei dem Spannfutter der F i g. 1 —5 bei einer Umstellung der Spannbacken 14 des Ausgleichsbackensatzes in Spannbacken eines Zentrierbackensatzes und umgekehrt eine Neueinstellung der das Werkstück erfassenden Aufsatzbacken 266 erforderlich ist, ist eine derartige Einstellung beim Spannfutter 10" nach F i g. 6 nicht notwendig. Während im übrigen das abgeänderte Spannfutter 10" gemäß Fig.6 mit dem Spannfutter nach Fig. 1—5 mit der Ausnahme der weiter unten

beschriebenen Unterschiede identisch ist, sind seine Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes Hb, weiche wiederum durch Grundbacken 246"und das Werkstück erfassende Aufsatzbacken gebildet werden, in Spannbacken eines Zentrierbackensatzes durch Verriegeln des Kugelpfannengliedes 72" und des Kolbens 70" im Kolben 52" umwandelbar.

Zu diesem Zweck sind bei dieser Ausführungsform äußere und innere Ringmuttern 270 und 272 vorgesehen, von denen die äußere Ringmutter 270 zuerst in das offene Ende des zylinderförmigen Teils 86" des Kolbens 52 eingeschraubt wird, worauf dann die innere Ringmutter 272 über ein zylindrisches Halteglied 274 auf den Kolben 70" geschraubt wird, wodurch das Kugelpfannenglied 72" und damit der Kolben 70" in Richtung auf die äußere Ringmutter 270 gezogen wird. Die innere Ringmutter 272 wird so auf das Halteglied 274 aufgebracht, bis es gegen die äußere Ringmutter 270 festgeschraubt ist, wodurch das Kugelpfannenglied 72" in seiner dargestellten neutralen Lage zur äußeren Ringmutter 272 verriegelt wird, wodurch der Kolben 70" dann ebenfalls am Kolben 52" für eine gemeinsame axiale Bewegung verriegelt ist. Wenn die als Beispiel angenommenen Aufsatzbacken auf den Grundbacken 246" innere Spannflächen für ein Werkstück haben, welche dann den gleichen Abstand von der Achse x" besitzen, wie die entsprechenden Spannflächen an den Spannbacken des Zentrierbackensatzes, wirken sämtliche Spannbacken als Spannbacken eines Zentrierbakkensatzes und spannen das Werkstück bei einer gemeinsamen axialen Bewegung der beiden Kolben 52" und 70" nach links am Spannfutter 10" fest Um die Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes 40Z>" wieder in solche umzuwandeln, die tatsächlich auch als Spannbacken eines Ausgieichsbackensatzes wirken, ist es nur notwendig, die innere und äußere Ringmutter 272 bzw. 270 vom Spannfutter zu entfernen, wodurch eine vom Kolben 52" unabhängige axiale Bewegung des Kolbens 70" wieder möglich wird. Eine Neujustierung der Aufsatzbacken auf den Grundbacken 246" ist bei dieser Umstellung nicht notwendig, da auch ohne eine solche Einstellung die Spannbacken des Ausgleichsbakkensatzes bzw. deren Aufsatzbacken mit einem Werkstück gut in Eingriff kommen können bevor der Kolben 70" bei seiner das Spannen der Spannbacken des Ausgieichsbackensatzes bewirkenden Bewegung nach links gegen den Boden 88" des Kolbens 52" anliegt. Das gleiche trifft selbstverständlich auch dann zu, wenn die Aufsatzbacken der Spannbacken durch solche ersetzt werden, die äußere Spannflächen zum Einspannen des Werkstückes an einer Innenfläche haben, wobei dann das Einspannen des Werkstückes durch Verschieben der Kolben 52" und 70" nach rechts erfolgt. Alle Spannbacken des Ausgieichsbackensatzes liegen dann bei nicht miteinander verriegelten Kolben 52" und 70" bereits fest gegen das Werkstück an, wenn der Kolben 70" noch einen Abstand vom Boden 88" des Kolbens 52" aufweist.

Während bei der geänderten Ausführungsform des Spannfutters 10" nach F i g. 6 der Kolben 70" ebenfalls auf dem Kolben 52" für eine gemeinsame Axialbewegung beim Verriegeln des Kugelpfannengliedes 72" in seiner neutralen Lage zur Umwandlung des Ausgieichsbackensatzes in einen Zentrierbackensatz verriegelt wird, zeigt die F i g. 7 eine abgeänderte Ausführungsform eines Spannfutters 10'", welches in jeder Beziehung dem Spannfutter 10" mit der Ausnahme gleicht, daß zur Umstellung der Spannbacken des Ausgieichsbackensatzes das Kugelpfannenglied 72'" in seiner neutralen Lage ohne gleichzeitiges Verriegeln des Kolbens 70'" am Kolben 52'" verriegelt wird. Zu diesem Zweck wird eine einzige Mutter 280 auf das Halteglied 274'" aufgeschraubt, die dann in festem Eingriff mit dem Kugelpfannenglied 72'" steht, so daß das Kugelpfannenglied 72'" in seine neutrale Lage verschoben und in dieser Lage gegen jede Bewegung auf dem Kugelglied 76'" verriegelt wird. Der Kolben 70'" kann sich somit in axialer Richtung frei und unabhängig von dem Kolben 52'" bewegen. Wird die oben beschriebene Betätigungseinrichtung 16 auch zur Steuerung dieses Spannfutters 10'" verwendet, so bedeutet dies, daß beim Festspannen der Spannbacken am Werkstück sich die Spannbacken des Ausgleichsbakkensatzes, die durch Verriegeln des Kugelpfannengliedes 72'" als Spannbacken eines Zentrierbackensatzes wirken, sich am Werkstück festspannen, nachdem die Spannbacken des Zentrierbackensatzes das Werkstück bereits festgeklemmt haben. Dies stört jedoch in keiner Weise ein zufriedenstellendes und das Werkstück genau zentrierendes Wirken sämtlicher Spannbacken, da die Spannbacken ihre volle Spannkraft auf das Werkstück nur dann ausüben, wenn sämtliche Spannbacken in Eingriff mit dem Werkstück stehen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Spannfutter für Drehmaschinen u.dgl. Werkzeugmaschinen mit in radialen Führungen des Spannfutterkörpers über schwenkbare Hebel bewegbaren Spannbacken, die einen von Kolben betätigbaren Zentrierbackensatz und einen in Abhängigkeit hiervon betätigbaren Ausgleichsbakkensatz bilden, wobei die Spannbacken des Zentrierbackensatzes vor den Spannbacken des Ausgleichsbackensatzes am Werkstück anliegen und nach Anlage aller Spannbacken diese mit voller Spannkraft wirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichsbackensatz von einem zum ersten Kolben (52) für den Zentrierbackensatz koaxialen zweiten Kolben (70) betätigbar ist, der über ein Kugelgelenk (72; 76) und ein damit verburdenes Kupplungsstück (82) auf die schwenkbaren Hebel (62) des Ausgleichsbackensatzes einwirkt.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk von einem Kugelglied (76) am zweiten Kolben (70) sowie von einem auf diesem Kugelglied (76) angeordneten Kugelpfannenglied (74) gebildet ist, welches das Kupplungsstück (82) trägt.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelgelenk (72; 76) in einer neutralen Stellung verriegelbar ist.

4. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kolben (70) am ersten Kolben (52) verriegelbar ist.

5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kolben (52) napfförmig mit einer an einer Seite dieses ersten Kolbens (52) zumindest teilweise verschlossenen Öffnung ausgebildet ist, in der der zweite Kolben (70) verschiebbar angeordnet ist, und daß zum Verriegeln der Kolben (52, 70) aneinander an der anderen Seite des ersten Kolbens (52) in dessen Öffnung eine Scheibe (190) einschraubbar ist, die nach dem Einschrauben den zweiten Kolben (70) in der Öffnung des ersten Kolbens (52) festlegt.