DE2610906A1

DE2610906A1 - Kraftbetaetigtes spannfutter

Info

Publication number: DE2610906A1
Application number: DE19762610906
Authority: DE
Inventors: Guenter Horst Roehm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-16
Filing date: 1976-03-16
Publication date: 1977-09-29
Also published as: DE2610906C3; SE431946B; BR7701585A; DE2610906B2; SE7702861L; FR2344361A1; US4078814A; GB1515256A; FR2344361B1

Description

PATENTANWALT DIPL-PHYS. DR, HERMANN FAY _

26 ι u9ub

Günter Horst Röhm Heinrich-Röhm-Straße 50 7927 Sontheim

79 Ulm, 20. Februar 1976 PG/4457 sr

Kraftbetätigtes Spannfutter

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial verstellbaren Spannbakken und mit zum Ausgleich der auf die Spannbacken wirkenden Fliehkräfte im wesentlichen radial verstellbaren Fliehgewichten, die entgegen der Fliehkraft auf die Spannbacken wirkende Hebel betätigen, die um eine tangential zur Drehachse des Futterkörpers liegende Achse schwenkbar sind und am Hebelende Je eines der Fliehgewichte tragen.

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Adresie: 79 Ulm/Donau, Poitfadi 1209, EnsingcntraS« Zl

Telefon (0731) 649«

Telegramme Prospat Ulmdoniu

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DeutKht Bank AG Ulm IM «71

Derartige Spannfutter sind aus der DT-OS 2 132 130 "bekannt. Die Fliehgewichte sind in Ausnehmungen des Futterkörpers angeordnet, wozu die Hebel im Futterkörper gelagert sind. Dabei ist in der Regel für jede Spannbacke ein eigenes Fliehgewicht vorgesehen. Die Hebel sind zweiarmig ausgebildet, wobei jeweils das Fliehgewicht am längeren Hebelarm sitzt und der kürzere Hebelarm unmittelbar an der Spannbacke angreift. - Bei derartigen Spannfuttern hat der Futterkörper die zusätzlichen Fliehkräfte der Fliehgewichte und der Hebel aufzufangen. Der Futterkörper wird daher außer durch die Spannkräfte auch durch diese zusätzlichen Fliehkräfte beansprucht. Diese zusätzliche Beanspruchung kann bei Schnellaufenden Spannfuttern größeren Durchmessers von vergleichbarer Größe wie die Beanspruchung allein durch die Spannkräfte sein. Hinzu kommt, daß die Unterbringung der Fliehgewichte und der Hebel im Futterkörper verhältnismäßig gcoßräumige Ausnehmungen erfordert, die eine Schwächung des Futterkörpers bezüglich seiner statischen Eigenschaften zur Folge haben« Dadurch kann der Futterkörper an Steifigkeit verlieren, infolge geringfügiger elastischer Verformungen in den Führungen der Spannbacken also zu weich reagieren, was mit einem unter Umständen erheblichen Abfall

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des erreichbaren Spitzenwertes der Spannkraft verbunden ist. Dieser Nachteil macht sich um so stärker bemerkbar, je größer Durchmesser und Drehzahl des Spannfutters, je größer also die zum Fliehkraftausgleich benötigten Fliehgewichte und die für sie im Futterkörper erforderlichen Ausnehmungen sind, und je höher somit der Futterkörper schon ohnehin durch die zusätzlichen Fliehkräfte belastet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kraftbetätigtes Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Schwächungen und zusätzliche Kraftbelastungen des Futterkörpers durch die Fliehgewichte vermieden werden, und zwar auch dann, wenn das Spannfutter bei größerem Durch messer und hoher Drehzahl mit entsprechend großen Fliehgewichten ausgestattet werden muß.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst,daß die Hebel mit außerhalb des Futterkörpers liegenden Fliehgewichten in einem rückseitig am Futterkörper koaxial zu diesem befestigten Flansch gelagert sind und je einen Hebel- teil aufweisen, der bei der Verstellung des am Hebel hal-

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tenen Fliehgewichtes mit einer axialen Bewegungskomponente im wesentlichen axial verschiebbar im Futterkörper geführte Bolzen betätigt, die direkt oder indirekt radial auf die Spannbacken drücken.

Durch die Lagerung der Hebel und der an ihnen sitzenden Fliehgewichte an dem zwar mit dem Futterkörper fest verbundenen, gegenüber dem Futterkörper aber selbständigen Flansch werden die Fliehkräfte der Fliehgewichte und ihrer Hebel unmittelbar vom Flansch selbst aufgefangen, nicht also auf den Futterkörper übertragen. Der Futterkörper erfährt daher durch diese Fliehkräfte keine zusätzliche Belastung. Da die Fliehgewichte und ihre Hebel im übrigen außerhalb, nämlich im wesentlichen hinter dem Futterkörper angeordnet sind, bedarf es für sie keiner Ausnehmungen im Futterkörper. Die geringen Führungsausnehmungen für die Bolzen spielen praktisch keine Rolle, so daß im Ergebnis die Steifigkeit des Futterkörpers und entsprechend der maximal erreichbare Wert der Spannkraft voll erhalten bleiben. Im übrigen bedingt der für das erfindungsgemäße Spannfutter erforderliche Flansch in der Regel keinen zusätzlichen Aufwand, da ein solcher Flansch in der Praxis als Zwischenflansch zum Anschluß des Futterkörpers an die Werkzeug-

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maschinensρindel ohnehin erforderlich ist. Für die Fliehgewichte steht außerhalb, insbesondere an der Rückseite des Flansches genügend Platz zur Verfügung, so daß auch große Abmessungen und entsprechend große Massen für die Fliehgewichte möglich sind.

Im einzelnen wird man die Anordnung zweckmäßig so wählen, daß die Bolzen direkt über Keilflächen radial auf die Spannbacken drücken. Dann können im übrigen die Bolzen als den Spannbacken zugeordnete Sicherheitsanschläge ausgebildet und dazu bei Stillstand des Spannfutters soweit im Futterkörper zurückverstellbar sein, daß sie die Spannbacken zur Herausnahme aus ihrer Führung freigeben. Läuft das Futter an, werden die Bolzen durch die Fliehgewichte sofort gegen die Spannbacken vorgeschoben, so daß sie die Spannbacken gegen ein Abfliegen vom Futterkörper sichern, sollte beispiels weise infolge eines Schadens am Spannfutter die Antriebsverbindung zwischen den Spannbacken und den sie radial spannenden Antriebs stücken verloren gehen. TJm dabei im Stillstand des Spannfutters die Bolzen selbsttätig aus der Führung für die Spannbacken herauszubewegen, können die Bolzen unter der Kraft je einer Rückstellfeder stehen, die den Bolzen gegen

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den ihn betätigenden Hebelteil drückt. Die Rückstellfeder hält dann außerdem den Kraftschluss zwischen dem Bolzen und dem ihn betätigenden Hebelteil ständig aufrecht .

Der Hebel selbst kann im wesentlichen als einarmiger Hebel mit zwischen den Hebelenden liegendem den Bolzen betätigendem Hebelteil· und dieser als eine von hinten in die Bolzenführung hineinragende, der rückwärtigen Bolzenstirn unmitteibar anliegende Drucknase ausgebildet sein. Weiter empfiehlt es sich, die Hebel mit ihrer Schwenkachse jeweils fest zu verbinden und die Schwenkachsen in je einen Lagerschlitz des Flansches einzulegen, wobei die Lagerschlitze an der dem Futterkörper zugekehrten Stirnfläche des Flansches offen und die Schwenkachsen in ihren Lagersci^itZen durch Anschlag an der rückwärtigen Stirnfläche des Futterkörpers gehalten sind. Auf diese Weise werden für die Hebel bzw. Fliehgewichte sehr einfach gestaltete Lager erzielt, die dennoch ohne weiteres auch zur Aufnahme sehr hoher Radialkräfte geeignet sind. Die Hebel können durch radiale Ausnehmungen im Flansch nach außen ragen, wobei die Fliehgewichte an den Hebelenden so anzuschließen sind, daß

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der Schwerpunkt der Fliehgewichte in Axialrichtung des Flansches jeweils hinter der Schwenkachse des das Fliehgewicht tragenden Hebels liegt. Um auch große Massen für die Fliehgewichte unterbringen zu können, können die Fliehgewichte den Flansch an seiner Rückseite übergreifen und jeweils beidseits des sie tragenden Hebels symmetrisch längs des Flanschumfanges segmentartig verbreitert sein»

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel· näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Spannfutter nach der Erfindung in Stirnansicht, Fig. 2 den Axialschnitt II - II durch das Futter nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt in Richtung III - III durch den Gegenstand der Fig. 2.

In der Zeichnung ist ein kraftbetätigtes Keilspannfutter mit mehreren radial in einem Futterkörper 1 geführten Grundspannbacken 2 dargestellt, von welchen in Fig. 2 nur eine erkennbar ist. An den Grundspannbacken 2 können in bekannter Weise Auf-

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satzbacken 2a befestigt werden. Die G-rundspannbacken 2 sind über zur Futterachse 3 geneigt verlaufende Keilaufnahmen 4 und darin eingreifende Keilstücke 5 an ein Stellglied 6 angeschlossen, das im Ausführungsbeispiel, das ein Hohlspannfutter darstellt, als Treibhülse ausgebildet ist, aber selbstverständlich auch ein Treibkolben sein kann, wenn ein zentraler Durchgang des Futters nicht erforderlich ist. Das Stellglied 6 ist zur Betätigung der Grundspannbacken 2 axial im Futterkörper 1 verschiebbar, wozu es an ein nicht dargestelltes Spannrohr oder eine Spannstange angeschlossen ist, welche die ebenfalls nicht dargestellte hohle Werkzeugmaschinenspindel durchsetzt, an die der Futterkörper 1 über einen ringförmigen Flansch 8 mit Futterbefestigungsschrauben 7 angeschlossen ist. Der Flansch 8 selbst ist mit Schrauben 7a mit dem Futterkörper 1 verschraubt und im übrigen an der Rückseite des Futterkörpers 1 in einer Eindrehung 1a zentriert. Das Spannrohr oder die Spannstange können durch den Kolben eines ebenfalls nicht dargestellten Spannzylin ders betätigt werden.

Die Keilstüeke 5 sind axial im Futterkörper 1 in seitlichen

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Führungsleisten 13 geführt und mit dem Stellglied 6 zur Mitnahme in Axialrichtung verbunden, wozu das Stellglied 6 mit jeweils einem Flanschetück 9 in eine entsprechende Quernut 10 des Keilstückes 5 eingreift. Die Keilstücke 5 besitzen einen durch parallele Keilflächen gebildeten Kopf 11, der in die in der Rückseite der G-rundspannbacke 2 befindliche Keilaufnahme 4 eingreift. Durch axiales Zurückziehen des Stellgliedes 6 können die Keilstücke 5 im Rahmen des in Pig. 2 mit 12 bezeichneten axialen Spieles verstellt werden, wobei die Keilstücke 5 zunehmend aus den Keilaufnahmen 4 herausgezogen werden und sich dadurch die Grundspannbacken 2 radial nach innen verstellen. Jedoch bleiben die Keilstücke 5 über das gesamte axiale 'Verstellspiel 12 im Eingriff in den Keilaufnahmen 4 der Grundspannbacken 2. Koaxial zur Futterachse 3 ist zwischen dem Futterkörper 1 und dem Flansch 8 ein zwischen zwei Endstellungen verdrehbarer Sicherungsring 14 gelagert. In der einen, die Keilstücke 5 in den Keilaufnahmen 4 verriegelnden Endstellung ist der in Axialrichtung hinter den Keilstücken 8 angeordnete Sicherungsring 14 als Anschlag für die hintere Stirnfläche der Keilstücke 5 ausgebildet und verhindert dadurch den vollständigen Austritt der Keilstücke 5 aus den Keilaufnahmen

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Der Sicherungsring 14· "besitzt weiter für jedes Keilstück 5 eine Aussparung 16 (Fig. 3), in die das Keilstück in der anderen Endstellung des Sicherungsringes 14 bis zum vollständigen Austritt der Keilstücke 5 aus den Keilaufnahmen 4 zurückgezogen werden kann.

Zum Ausgleich der auf die Spannbacken 2 wirkenden Fliehkräfte dienen im wesentlichen radial verstellbare Fliehgewichte 17, die entgegen der Fliehkraft auf die Spannbakken 2 wirkende Hebel 18 betätigen, die an ihrem einen Ende je eines der Fliehgewichte 17 tragen. Diese Hebel 18 sind um eine tangential zur Drehachse 3 des Futterkörpers 1 liegende Achse 19 schwenkbar, und zwar sind sie in dem rückseitig koaxial am Futterkörper 1 befestigten Flansch 14 gelagert. Jeder Hebel 18 ist mit einem Hebelteil 20 ausgestattet, der bei Verstellung des vom Hebel getragenen Fliehgewichtes 17 mit einer axialen Bewegungskomponente einen im wesentlichen axial verschiebbar im Futterkörper 1 geführte Bolzen 21 betätigt, der im Ausführungsbeispiel direkt über Keilflächen 22 radial auf die Spannbacke 2 drückt. Bei dem dargestellten Futter ist für jede Spannbacke 2 und jeden Hebel 18 ein eigener Bolzen 21 vorgesehen, der radial gesehen jeweils außerhalb der Keilstücke 5 im

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Futterkörper 1 angeordnet ist. Die Bolzen 21 sind zugleich, als den Spannbacken 2 zugeordnete Sicherheitsanschlage ausgebildet, die die Spannbacken 2 in ihrer Führung im Futterkörper 1 zurückhalten, sie also gegen ein unbeabsichtigtes Abfliegen vom Futterkörper sichern, sollte beispielsweise infolge eines Bruches der Keilstücke 5 die Verbindung zwischen diesen und der jeweils zugeordneten Grundspannbacke 2 verloren gehen. Bei sich drehendem Spannfutter werden die Bolzen 21 durch die Fliehgewichte 17 stets in derTorgeschobenen, die Fliehkräfte der Grundspannbacken 2 kompensierenden und zugleich, die Spannbacke 2 sichernden Stellung gehalten. Im Stillstand des Spannfutters sind dagegen die Bolzen 21 im Futterkörper soweit zurückverstellbar, daß sie die Spannbacken 2 zur Herausnahme aus ihrer Führung im Futterkörper 1 freigeben. TJm diese Freigabe bei Stillstand des Spannfutters selbsttätig zu erreichen, stehen die Bolzen 21 unter der Kraft je einer Rückstellfeder 23, die den Bolzen 21 gegen den ihn betätigenden Hebelteil 20 drückt, wobei die Feder 23 im allgemeinen so stark bemessen sein wird, daß sie bei Stillstand des Futters auch das Fliehgewicht 17 gegen seine eigene Schwere in seine radial innere Endlage zurückzustellen ver-

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mag. Gleichzeitig hält diese Feder 23 aber auch den Kraftschluß zwischen dem Hebelteil 20 und dem Bolzen 21 ständig aufrecht.

Die Hebel 18 sind im wesentlichen als einarmige Hebel mit zwischen den Hebelenden liegenden, den Bolzen 21 betätigenden Hebelteil 20 ausgebildet. Dieser Hebelteil 20 hat die Gestalt einer von hinten in die Führung des Bolzens 21 hineinragenden, der rückwärtigen Bolzenstirn 24 unmittelbar anliegenden Drucknase. Die Hebel sind weiter mit ihrer Schwenkachse 19 jeweils fest verbunden. Die Schwenkachse 19 jedes Hebels 18 ist in einen tangentialen Lagerschlitz 25 des Flansches 8 eingelegt. Die Lagerschiitze 25 sind an der den Futterkörper 1 zugekehrten Stirnfläche 26 des Flansches 8 offen. Die Schwenkachsen 19 werden in ihren Lagerschlitzen 25 durch Anschlag an der rückwärtigen Stirnfläche 27 des Futterkörpers 1 gehalten. Die Hebel 18 ragen durch radiale, an die Lagerschlitze 25 anschließende Ausnehmungen 28 im Flansch 8 nach außen. An den Hebelenden sind die Fliehgewichte 17 so angeschlossen, daß der Schwerpunkt der Fliehgewichte 17 in Axialrichtung des Flansches 8 jeweils hinter der Schwenkachse

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des das Fliehgewicht 17 tragenden Hebels 18 liegt, so daß die im Schwerpunkt des Fliehgewichtes 17 bei sich drehendem Spannfutter angreifende Fliehkraft ein Drehmoment des Hebels 18 in Richtung des in Fig. 2 eingetragenen Pfeiles 29 um die Schwenkachse 19 erzeugt« Die Fliehgewichte 17 selbst übergreifen den Flansch 8 an seiner Rückseite und sind jeweils beidseits des sie tragenden Hebels 18 symmetrisch längs des Flanschumfanges segmentartig verbreitert, so daß sie mit großen Massen ausgesfettet werden können.

Im Ausführungsbeispiel ist der Fall einer Betätigung der Spannbacken 2 durch Keilstücke 5 dargestellt. Jedoch ist die Art der Betätigung der Spannbacken 2 auf die erfindungsgemäße Ausbildung der Fliehkraftkompensation ohne Einfluß, so daß die von der Erfindung vorgeschlagene Ausbildung und Anordnung der Fliehgewichte 17, Hebel 18 und Bolzen 21 selbstverständlich auch bei solchen Futtern ohne weiteres möglich ist, in welchen die Spannbacken 2 auf andere Weise als durch Keiletücke 5 betriebsmäßig gespannt werden.

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Claims

Ansprüche

ί 1. kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial verstellbaren Spannbacken und mit zum Ausgleich, der auf die Spannbacken wirkenden Fliehkräfte im wesentlichen radial verstellbaren Flieh.gewich.ten, die entgegen der Fliehkraft auf die Spannbacken wirkende Hebel betätigen, die um eine tangential zur Drehachse des Futterkörpers liegende Achse schwenkbar sind und am Hebelende je eines der Fliehgewichte tragen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (18) mit außerhalb des Futterkörpers (1) liegenden Fliehgewichten (17) in einem rückseitig am Futterkörper (1) koaxial zu diesem befestigten Flansch (8) gelagert sind und je einen Hebelteil (20) aufweisen, der bei Verstellung des am Hebel (18) gehaltenen Fliehgewichtes (17) mit einer axialen Bewegungskomponente im wesentlichen axial verschiebbar im Futterkörper (1) geführte Bolzen (21) betätigt, die direkt oder indirekt radial auf die Spannbacken (2) drücken.

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2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (21) direkt über Keilflächen (22)radial auf die Spannbacken (2) drücken.
3. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (21) als den Spannbacken (2) zugeordnete Sicherheitsanschläge ausgebildet und dazu bei Stillstand des Spannfutters soweit im Futterkörper (1) zurückverstellbar sind, daß sie die Spannbacken (2) zur Herausnahme aus ihrer Führung freigeben.
4. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (21) unter der Kraft ^e einer Rückstellfeder (23) stehen, die den Bolzen gegen den ihn betätigenden Hebelteil (20) drückt.
5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (18) im wesentlichen als einarmiger Hebel mit zwischen den Hebelenden liegendem, den Bolzen (21) betätigendem Hebelteil (20) und dieser als eine von hinten in die Bolzenführung hineinragende, der rückwärtigen Bolzenstirn (24·) unmittelbar anliegende Drucknase ausgebildet ist.

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6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (18) mit ihrer Schwenkachse (19) jeweils fest verbunden und die Schwenkachsen (19) in je einen Lagerschlitz (25) des Flansches (8) eingelegt sind, wobei die Lagerschlitze (25) an der dem Futterkörper (1) zugekehrten Stirnfläche (26) des Flansches (8) offen und die Schwenkachsen (19) in ihren Lagerschlitzen (25) durch Anschlag an der rückwärtigen Stirnfläche (27) des Futterkörpers (1) gehalten sind.
7. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (18) durch radiale Ausnehmungen (28) im Flansch (8) nach außen ragen, und an ihren Enden die Fliehgewichte (17) so angeschlossen sind, daß der Schwerpunkt der Fliehgewichte (17) in Axialrichtung des Flansches (8) jeweils hinter der Schwenkachse (19) des das Fliehgewicht (17) tragenden Hebels (18) liegt.
8. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehgewichte (17) den Flansch (8) an seiner Rückseite übergreifen und jeweils beidseits des sie tragenden Hebels (18) symmetrisch längs des Flanschumfang es segmentartig verbreitert sind.

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