DE2436529B1 - Kraftbetätigtes Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial beweglich geführten Spannbacken, die über jeweils einen Keilhaken mittels eines im Futterkörper axial verschiebbar geführten Futterkolbens betätigbar sind mit einer Einrichtung zum Auswechseln der Spannbacken.

Um bei kraftbetätigten Spannfuttern der voranstehend beschriebenen Art die Grundbacken bzw. gesamten Spannbacken ohne Demontage des Spannfutters von der Spindel der Werkzeugmaschine auswechseln zu können, sind die Spannbacken mit einem L-förmigen Keilhaken versehen, der durch ein Verdrehen des Futterkolbens aus seinen Führungen am Futterkolben ausgeklinkt werden kann (DT-PS 4 97 166). Die Spannbakken können im ausgeklinkten Zustand radial aus dem Futterkörper herausgezogen und durch gleichartige Spannbacken innerhalb kürzester Zeit ersetzt werden. Da an den L-förmigen Keilhaken große Biegemomente entstehen, sind derartige Spannfutter für höhere Spannkräfte nicht geeignet. Für die Übertragung höherer Spannkräfte sind T-förmige Doppelkeilhaken erforderlich, weiche die Beanspruchungen im Futterkolben halbieren und in die Grundbacken als Zugkräfte ableiten. Durch eine dachförmige Gestaltung des T-förmigen Doppelkeilhakens gelingt es ferner, den Kraftfluß wesentlich zu verbessern, um noch höhere Zugkräfte in die Spannbacken einleiten zu können.

Spannfutter mit T-förmigen Doppelkeilhaken weisen jedoch den Nachteil auf, daß das Spannfutter zum Zweck des Backenwechsels oder zum Reinigen von der Spindel der Werkzeugmaschine abgebaut werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kraftbetätigtes Spannfutter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem die Spannbacken, insbesondere Grundbacken, ohne Demontage des Spannfutters von der Spindel schnell und sicher ausgewechselt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswechseln der Spannbacken der Futterkolben aus dem Arbeitsbereich heraus in eine hintere Endstellung verschiebbar ist, in der sich der Futterkolben außer Eingriff mit den Keilhaken der Spannbacken befindet, daß der Futterkolben außerhalb des Arbeitsbereichs gegen Verdrehen gesichert ist und daß die Spannbacken durch einen federbelasteten, in eine Rast an der Spannbacke eingreifenden Bolzen in der innersten Stellung festlegbar sind.

Mit diesem Vorschlag der Erfindung wird ein kraftbetätigtes Spannfutter geschaffen, dessen vorzugsweise durch T-förmige Doppelkeilhaken mit dem Futterkolben in Verbindung stehende Spannbacken in einer definierten, außerhalb des eigentlichen Arbeitsbereichs des Spannfutters liegenden Stellung des Futterkolbens in radialer Richtung aus dem Futterkörper herausgenom-

men werden können, ohne daß hierzu eine Demontage des Spannfutters von der Werkzeugmaschinenspindel erforderlich ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Futterkolben durch das die Bewegung im Arbeitsbereich bewirkende Betätigungsorgan aus dem Arbeitsbereich heraus in die hintere Endstellung verschiebbar, wobei Endschalter vorgesehen sind, welche einerseits die Bewegung des Betätigungsorgans auf den Arbeitsbereich begrenzen und andererseits bei gewolltem Verschieben des Betätigungsorgans in die hintere Endstellung eine Drehbewegung der das Spannfutter tragenden Spindel verhindern.

Bei dieser Ausführung wird die erforderliche Zusatzbewegung zum Trennen des Futterkolbens von den Keilhaken durch das eigentliche Betätigungsorgan des Spannfutters, beispielsweise einen Druckluft- oder Druckölzylinder oder einen Elekirospanner, erzielt, wobei durch die Anordnung von Endschaltern sichergestellt wird, daß das auf der Spindel angeordnete Spannfutter nicht in eine Drehbewegung versetzt werden kann, wenn sich die Spannbacken nicht im Eingriff mit dem Futterkolben befinden.

Für eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, den Futterkolben an der Zugstange des Betätigungsorgans in axialer Richtung verschiebbar anzuordnen, so daß ohne eine zusätzliche Bewegung des Betätigungsorgans der Futterkolben außer Eingriff mit den Keilhaken der Spannbacken gebracht werden kann.

Bei dieser Ausführungsform ist gemäß weiterer Ausbildung der Futterkolben mit der Zugstange mittels einer Schraubhülse verbunden, die drehbar, aber axial unverschiebbar an der Zugstange gelagert und über ihr Gewinde mit dem Futterkolben verbunden ist. Eine Drehung der Schraubhülse bewirkt hierbei eine axiale Verschiebung des Futterkolbens gegenüber der Zugstange des Betätigungsorgans, wobei durch diese Verschiebung der Futterkolben aus seinem Arbeitsbereich in die hintere Endstellung gelangt, in der er die Keilhaken der Spannbacken freigibt.

Gemäß weiterer Ausbildung ist die Schraubhülse im Inneren des Futterkolbens angeordnet und durch einen von der Vorderseite des Spannfutters her einführbaren Schlüssel drehbar. Der Schlüssel ist bei außerhalb des Arbeitsbereichs befindlichem Futterkolben gegen Abziehen gesichert, so daß eine Benutzung des Spannfutters unmöglich ist, solange sich die Keilhaken außer Eingriff mit dem Futterkolben befinden.

Um den Schlüssel gegen Abziehen zu sichern, wird vorgeschlagen, in radialen Bohrungen der Schraubhülse Arretierkugeln zu lagern, die entweder in eine Haltenut am Schlüssel oder in eine Ausweichnut im Futterkolben eingreifen. Durch ihr Eingreifen in die Haltenut am Schlüssel verhindern die Arretierkugeln ein Herausziehen des Schlüssels. Erst wenn die Schraubhülse durch den Schlüssel derart betätigt worden ist, daß sich der Futterkolben in sicherem Eingriff mit den Keilhaken der Spannbacken befindet, treten die Arretierkugeln in die Ausweichnut im Futterkolben ein, so daß der Schlüssel herausgezogen werden kann.

Um nicht nur eine Festlegung der Spannbacken in derjenigen Stellung zu erzielen, in der der Futterkolben aus seiner hintersten Endstellung in den Arbeitsbereich zurückgefahren werden kann, sondern um bei einem Bruch eines Keilhakens oder einer Futterkolben-Führung ein Herausfliegen der Spannbacken zu verhindern, ist gemäß weiterer Ausbildung der federbelastete Bolzen sowohl mit einer mit der Rast an der Spannbakke zusammenwirkenden Spitze als auch mit einem zylindrischen Anschlagteil versehen, der in eine lediglich eine Bewegung innerhalb des Arbeitsbereichs zulassende Nut an der Spannbacke eingreift. Zum Herausnehmen der Spannbacke bei in der hintersten Stellung befindlichem Futterkolben kann der Bolzen gemäß weiterer Ausbildung mittels eines durch eine Öffnung im Futterkörper ansetzbaren Werkzeuges entgegen der

to Kraft der Feder zurückgezogen werden.

Um eine entsprechende Sicherung bei einem Spannfutter vorzusehen, dessen Futterkolben mittels einer Zusatzbewegung des Betätigungsorgans in die hinterste Endstellung verschoben wird, wird schließlich vorgeschlagen, zusätzlich zu einem federbelasteten Bolzen einen mit einem zylindrischen Anschlagteil versehenen Sicherungsbolzen anzuordnen, der durch eine Feder belastet und mittels eines Anschlagstückes bei einer Bewegung des Futterkolbens in die hintere Endstellung durch den Futterkolben aus einer Nut der Spannbacke zurückziehbar ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Spannfutters dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein an einer Spindel angeordnetes und durch einen Druckölzylinder betätigbares Spannfutter in einer Arbeitsstellung,

F i g. 2 einen der F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt, bei welchem sich der Futterkolben in der hintersten Endstellung befindet,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines an einer Spindel befestigten Spannfutters, wobei sich der Futterkolben in der oberen Hälfte der Schnittdarstellung in der hintersten Endstellung befindet, wogegen er in der unteren Darstellung eine seiner Arbeitsstellungen einnimmt.

Bei beiden Ausführungsbeispielen weist das Spannfutter einen Futterkörper 1 auf, in welchem drei aus einer Grundbacke 2 und einer Aufsatzbacke 3 bestehende Spannbacken radial beweglich geführt sind. Jede Grundbacke 2 ist mit einem T-förmigen Keilhaken 4 versehen, der in entsprechende Ausnehmungen eines Futterkolbens 5 eingreift. Der Futterkolben 5 ist in einer zentrischen Bohrung des Futterkörpers 1 in axialer Richtung verschiebbar geführt. Diese Bohrung des Futterkörpers 1 ist an der Vorderseite durch einen Deckel 6 verschlossen. Der Futterkörper 1 ist mittels Schrauben zusammen mit einem Zwischenring 7 an der Spindel 8 einer Werkzeugmaschine befestigt, die im übrigen in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.

Bei der ersten Ausführungsform gemäß F i g. 1 und 2 wird der Futterkolben 5 durch einen Druckölzylinder 9 betätigt, dessen Zylindergehäuse 9a mittels eines Flanschringes 10 am hinteren Ende der Spindel 8 befestigt ist. Die zum Verschieben des Kolbens 9b erforderliche Druckluft wird dem sich mit der Spindel 8 drehenden Druckölzylinder 9 über ein Druckölüberleitungsgehäuse 9c zugeführt. Die Kolbenstange 9c/ des auf beiden Seiten beaufschlagbaren Kolbens 9b ist über eine Zugstange 11 mit dem Futterkolben 5 starr verbunden, und zwar gemäß der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform mittels einer Schraube 12 und einer in den Futterkolben 5 eingeschraubten Gewindehülse 13, die durch die Schraube 12 an der Zugstange 11 befestigt ist.

Auf dem Druckölüberleitungsgehäuse 9c sind zwei Nockenleisten 14 und 15 angeordnet, die jeweils mit einem Betätigungsglied eines Endschalters 16 bzw. 17

zusammenwirken. Durch die Nockenleiste 14 und den Endschalter 16 wird sichergestellt, daß im Normalfall der Hub des Kolbens 96 derart begrenzt wird, daß der Futterkolben 5 innerhalb seines Arbeitsbereiches A bleibt, der an der Nockenleiste 14 eingetragen ist. Sobald dieser Arbeitsbereich A überschritten wird, bewirkt die zusammen mit dem Druckölüberleitungsgehäuse 9c mit dem Kolben 96 bewegte Nockenleiste 14 eine Betätigung des Endschalters 16, der unverzüglich die Druckölzufuhr zum Druckölzylinder 9 abstellt.

Um den Kolben 96 derart aus dem Arbeitsbereich A herausbewegen zu können, daß der Futterkolben 5 in die in F i g. 2 gezeichnete hinterste Endstellung gelangt, in der die Keilhaken 4 der Grundbacken 2 sich nicht mehr im Eingriff mit dem Futterkolben 5 befinden, muß ein besonderer Schalter betätigt werden. Dieser in der Zeichnung nicht dargestellte Schalter überbrückt den Endschalter 16 und ermöglicht auf diese Weise eine Druckölzufuhr, die den Kolben 9b in die in F i g. 2 gezeichnete Stellung verschiebt. Durch die Nockenleiste 15 wird während dieser Zusatzbewegung Z der Endschalter 17 betätigt, der eine Drehbewegung der Spindel 8 und damit des Spannfutters 2 verhindert. Erst wenn der Kolben 96 wieder in den Arbeitsbereich A zurückbewegt worden ist, erlaubt der Endschalter 17 ein Einschalten des Drehantriebes.

Um bei einem Wechsel der Spannbacken die neu in den Futterkörper 1 eingesetzten Grundbacken 2 in der für das Einfahren des Futterkolbens 5 erforderlichen Stellung zu halten, ist im Futterkörper 1 ein federbelasteter Bolzen 18 angeordnet, der mit einer Spitze in eine Rast 2a an der Rückseite der Grundbacke 2 eingreift. Bei einer Bewegung der Spannbacken im Arbeitsbereich A wird der Bolzen 18 entgegen der Kraft seiner Feder zurückgedrückt. Wenn sich der Futterkolben 5 allerdings in seiner hintersten Endstellung gemäß F i g. 2 befindet, reicht die Kraft der Feder aus, um den Bolzen 18 derart in die Rast 2a der Grundbacke 2 zu drücken, daß diese in der vorgegebenen Stellung verbleibt.

Um ein Herausfliegen der Spannbacken aus dem Futterkörper 1 im Fall des Bruchs eines Keilhakens 4 zu verhindern, ist zusätzlich zum federbelasteten Bolzen 18 ein federbelasteter Sicherungsbolzen 19 im Futterkörper 1 angeordnet. Dieser Sicherungsbolzen 19 greift mit einem zylindrischen Anschlagteil 19a in eine Nut 2b der Grundbacke 2 ein, die lediglich eine Bewegung der Grundbacke 2 innerhalb des Arbeitsbereichs A ermöglicht. Das hintere Ende des Sicherungsbolzens 19 ist mit einem Anschlagstück 20 verbunden, welches bei einer Bewegung des Futterkolbens 5 in die hintere Endstellung mitgenommen wird und auf diese Weise den zylindrischen Anschlagteil 19a des Sicherungsbolzens 19 aus der Nut 26 der Grundbacke 2 zurückzieht, so daß in der in F i g. 2 gezeichneten hintersten Endstellung des Futterkolbens 5 die Grundbacke 2 nach Überwinden der den Bolzen 18 belastenden Federkraft in radialer Richtung aus dem Futterkörper 1 herausgenommen werden kann. Sobald der Futterkolben 5 durch den Druckölzylinder 9 in den Arbeitsbereich A zurückbewegt worden ist, gelangt auch der Sicherungsbolzen 19 auf Grund seiner Federbelastung mit seinem zylindrischen Anschlagteil 19a wieder in die Nut 2b der Grundbacke 2, wodurch bei einem Bruch des Keilhakens 4 ein Herausfliegen der Spannbacke verhindert wird. Durch eine in die Keilnut des Futterkolbens 5 eingreifende Nase 20a wird der Futterkolben 5 auch dann gegen Verdrehungen gesichert, wenn er sich außer Eingriff mit den Keilhaken befindet, die innerhalb des Arbeitsbereichs A ein Verdrehen des Futterkolbens 5 innerhalb des Futterkörpers 1 ausschließen.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist der Zwischenring 7 mit einer Nase 7a versehen, die außerhalb des Arbeitsbereichs A in eine Keilnut des Futterkolbens 5 eingreift und dessen Verdrehen innerhalb des Futterkörpers 1 verhindert. Bei dieser zweiten Ausführungsform kann der Futterkörper 5 durch die Zugstange 11 des nicht dargestellten Betätigungsorgans, welches beispielsweise ein Druckölzylinder gemäß F i g. 1 oder aber ein Druckluftzylinder oder ein Elektrospanner sein kann, lediglich im Arbeitsbereich A verschoben werden. Die in F i g. 3 eingezeichnete Zusatzbewegung Z erfolgt von Hand mittels eines Schlüssels 21.

Dieser Schlüssel 21 wird mit seiner Schlüsselfläche in eine Schraubhülse 22 eingeführt, die axial unverschiebbar, aber drehbar auf dem Kopf der Schraube 12 gelagert ist, welche ihrerseits in die Zugstange 11 eingeschraubt ist. Die Schraubhülse 22 ist mit einem Außengewinde versehen, welches in ein Innengewinde des Futterkolbens 5 eingeschraubt ist. Eine Drehbewegung der Schraubhülse 22 mittels des Schlüssels 21 bewirkt somit eine in axialer Richtung erfolgende Relativbewegung des unverdrehbar im Futterkörper 1 festgehaltenen Futterkolbens 5 gegenüber der Zugstange 11. Um hierbei ein Mitdrehen der Schraube 12 auszuschalten, wird diese mittels einer federbelasteten, in eine Längsnut 12a in der Schraube 12 eingreifende Kugel 23 gegen Verdrehung gehalten, wobei diese Kugel 23 in einer am Futterkolben 5 festgelegten Hülse 24 angeordnet ist.

Um eine Benutzung des Spannfutters zu verhindern, wenn sich der Futterkolben 5 in der in der oberen Hälfte der F i g. 3 dargestellten hintersten Endstellung befindet, wird der Schlüssel 21 im Futterkolben 5 festgehalten, wenn sich dieser im Bereich der Zusatzbewegung Z befindet. Dies wird durch mehrere Arretierkugeln 25 bewirkt, die in radialen Bohrungen der Schraubhülse 22 angeordnet sind und im Bereich der Zusatzbewegung Z in eine ringförmige Haltenut 21a des Schlüssels 21 eingreifen. Erst wenn der Futterkolben 5 durch Drehen des Schlüssels 21 in den Arbeitsbereich A zurückbewegt worden ist, können die Arretierkugeln 25 in eine ringförmige Ausweichnut 5a ausweichen, die in der Gewindebohrung des Futterkolbens 5 ausgebildet ist.

Auch bei der zweiten Ausführungsform gemäß F i g. 3 ist ein federbelasteter Bolzen 18 angeordnet, der mit einer Spitze 18a in eine Rast 2a der Grundbakke 2 eingreift, um diese in der zum Einfahren des Futterkolbens 5 erforderlichen Stellung zu halten. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Bolzen 18 zugleich mit einem zylindrischen Anschlagteil 186 versehen, welches mit der Nut 26 der Grundbacke 2 derart zusammenwirkt, daß eine Bewegung der Grundbacke 2 normalerweise lediglich innerhalb des Arbeitsbereichs A möglich ist.

Um die Grundbacke 2 aus dem Futterkörper 1 herausnehmen zu können, wenn sich der Futterkolben 5 in der in der oberen Hälfte der F i g. 3 dargestellten hintersten Endstellung befindet, muß der Bolzen 18 entgegen der Kraft seiner Feder zurückgezogen werden. Dies geschieht mittels eines durch eine öffnung 76 einführbaren Werkzeuges 26, beispielsweise eines Schraubenziehers, das an einem Kopf 18c des Bolzens 18 ansetzbar ist, wie dies F i g. 3 zeigt.

Bei beiden Ausführungsformen ist es — einmal mittels des Betätigungsorgans, nämlich des Druckölzylinders 9 und zum anderen mittels des von Hand betätigten Schlüssels 21 — möglich, den Futterkolben 5 durch eine Zusatzbewegung Z außer Eingriff mit den Keilhaken 4 der Grundbacken 2 zu bringen, so daß auch bei einer T-förmigen Ausbildung dieser Keilhaken 4 ein

Wechsel der Spannbacken ohne Demontage des Spannfutters von der Spindel 8 auf einfache Weise und innerhalb kürzester Zeit möglich ist, wobei geeignete Maßnahmen getroffen sind, um die Gefahr eines Herausfliegens der Spannbacken aus dem Futterkörper 1 zu verhindern, wenn sich die Keilhaken 4 nicht im Eingriff mit dem Futterkolben 5 befinden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 544/124

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial beweglich geführten Spannbacken, die über jeweils einen Keiihaken mittels eines im Futterkörper axial verschiebbar geführten Futterkolbens betätigbar sind, mit einer Einrichtung zum Auswechseln der Spannbacken, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auswechseln der Spannbacken (2, 3) der Futterkolben (5) aus dem Arbeitsbereich (A) heraus in eine hintere Endstellung verschiebbar ist, in der sich der Futterkolben (5) außer Eingriff mit den Keilhaken (4) der Spannbacken (2, 3) befindet, daß der Futterkolben (5) außerhalb des Arbeitsbereiches (A) gegen Verdrehen gesichert ist und daß die Spannbacken (2, 3) durch einen federbelasteten, in eine Rast (2a) an der Spannbacke (2) eingreifenden Bolzen (18) in der innersten Stellung festlegbar sind.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkolben (5) durch das die Bewegung im Arbeitsbereich (A) bewirkende Betätigungsorgan (9) aus dem Arbeitsbereich (A) heraus in die hintere Endstellung verschiebbar ist und daß Endschalter (16, 17) vorgesehen sind, welche einerseits die Bewegung des Betätigungsorgans (9) auf den Arbeitsbereich (A) begrenzen und andererseits bei gewolltem Verschieben des Futterkolbens (5) in die hintere Endstellung eine Drehbewegung der das Spannfutter tragenden Spindel (8) verhindern.

3. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkolben (5) an der Zugstange (11) des Betätigungsorgans (9) in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist.

4. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Futterkolben (5) mit der Zugstange (11) mittels einer Schraubhülse (22) verbunden ist, die drehbar, aber axial unverschiebbar an der Zugstange (11) gelagert und über ihr Gewinde mit dem Futterkolben (5) verbunden ist.

5. Spannfutter nach den Ansprüchen 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubhülse (22) im Inneren des Futterkolbens (5) angeordnet und durch einen von der Vorderseite des Spannfutters her einführbaren Schlüssel (21) drehbar ist.

6. Spannfutter nach den Ansprüchen 1, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlüssel (21) bei außerhalb des Arbeitsbereiches (A) befindlichem Futterkolben (5) gegen Abziehen gesichert ist.

7. Spannfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in radialen Bohrungen der Schraubhülse (22) Arretierkugeln (25) gelagert sind, die entweder in eine Haltenut (21a) am Schlüssel (21) oder in eine Ausweichnut (5a) im Futterkolben (5) eingreifen.

8. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der federbelastete Bolzen (18) sowohl mit einer mit der Rast (2a) an der Spannbacke (2) zusammenwirkenden Spitze (18a) als auch mit einem zylindrischen Anschlagteil (186) versehen ist, der in eine lediglich eine Bewegung innerhalb des Arbeitsbereichs (A) zulassende Nut (2ö) an der Spannbacke (2) eingreift.

9. Spannfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (18) mittels eines durch eine Öffnung (7 b) ansetzbaren Werkzeuges (26) entgegen der Kraft einer Feder zurückziehbar ist.

10. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu einem federbelasteten Bolzen (18) ein mit einem zylindrischen Anschlagteil (19a) versehener Sicherungsbolzen (19) angeordnet ist, der durch eine Feder belastet und mittels eines Anschlagstückes (20) bei einer Bewegung des Futterkolbens (5) in die hintere Endstellung durch den Futterkolben (5) aus der Nut (2b) der Spannbacke (2) zurückziehbar ist.