DE2610906B2 - Kraftbetätigtes Spannfutter - Google Patents

Description

Erzeugung der Spannkraft dient, die Fliehgewichte über mit ihnen verbundene Hebelteile axial auf eine den Spannvorgang bewirkende Spannstange einwirken zu lassen.

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

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Hebel mit ihrer Schwenkachse im Flansch gelagert sind und je einen Hebelteil aufweisen, der bei Verstellung der Fliehgewichte 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 in die Kraftübertragung zwischen den die Fliehgewichte tragenden Hebeln und den Spannbacken die axial im Futterkörper verschiebbaren Bolzen eingeschaltet sind, können die bolzenseitigen Hebelarme sehr kurz sein, was eine hohe Steifigkeit in der Kraftübertragung von den Fliehgewichten auf die Spannbacken gewährleistet. Im übrigen erfordern die Bolzen nur geringe Führungsausnehmungen im Futterkörper, so daß im Ergebnis auch die Steifigkeit des Futterkörpers selbst und dementsprechend der maximal erreichbare Wert der Spannkraft voll erhalten bleiben.

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 Futters so weit 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 Spannbakken gegen ein Abfliegen vom Futterkörper sichern, sollte beispielsweise in Folge eines Schadens am Spannfutter die Antriebsverbindung zwischen den Spannbacken und den sie radial spannenden Antriebsstücken verlorengehen. Um dabei im Stillstand des Spannfutters die Bolzen selbsttätig aus der Führung für die Spannbacken heraus zu bewegen, können die Bolzen unter der Kraft je einer Rückstellfeder stehen, die den Bolzen gegen den ihn betätigenden Hebelteil drückt. Die Rückstellfeder hält dann außerdem den K.aftschluß zwischen dem Bolzen und dem ihn betätigenden Halteteil ständig aufrecht.

Der Hebe! selbst kann im wesentlichen als einarmiger Hebe! mit zwischen den Hebelenden liegendem den Bolzen betätigendem Hebelteil und dieser als eine von hinten in die Bolzenführung hineinragende, der rückwärtigen Bolzenstirn unmittelbar 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 Lagerschlitzen 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 Radialkxäfte geeignet sind. Die Hebel können durch radiale Ausnehmungen im Flansch nach außen ragen, wobei die Fliehgewichte an den Hebelenden so anzuschließen sind, daß der Schwerpunkt der Fliehgewichte in Axialrichtung des Flansches jeweils hinter der Schwenkachse des das Fliehgewicht tragenden Hebels liegt.

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

Fig. 1 ein Spannfutter nach der Erfindung in Stirnansicht,

Fig. 2 den Axialschnitt H-II durch das Futter nach Fig. 1,

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

In der Zeichnung ist ein kraftbetätigtes Keilspannfutter mit meh-eren 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 Aufsatzbacken 2a befestigt werden. Die Grundspannbacken 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 Ta mit dem Futterkörper 1 verschraubt und im übrigen an der Rückseite des Futterkörpers 1 in einer Eindrehung la zentriert. Das Spannrohr oder die Spannstange können durch den Kolben eines ebenfalls nicht dargestellten Spannzylinders betätigt werden.

Die Keilstücke 5 sind axial im Futterkörper 1 in seitlichen Führungsleisten 13 geführt und mit dem Stellglied 6 zur Mitnahme in Axialrichtung verbunden, wozu das Stellglied 6 mit jeweils einem Flanschstück 9 in eine entsprechende Quernut IO des Keilstückes 5 eingreift. Die Keilstücke 5 besitzen einen durch parallele Keilflächen gebildeten Kopf 11, der in die in der Rückseite der Grundspannbacke 2 befindliche Keilaufnahme 4 eingreift. Durch axialem Zurückziehen des Stellgliedes 6 können die Keilstücke 5 im Rahmen des in Fig.2 mit 12 bezeichneten axialen Spieles verstellt werden, wobei die Keilstücke 5 zunehmend aus den Keilat'fnahmen 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 FutterkörDer 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 15 des Keilstücks 5 ausgebildet und verhindert dadurch den vollständigen Austritt der Keilstücke 5 aus den Keilaufnahmen 4.

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 Spannbacken 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 geführten 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 Futterkörper 1 angeordnet ist. Die Bolzen 21 sind zugleich als den Spannbacken 2 zugeordnete Sicherheitsanschläge 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 verlorengehen. Bei sich drehendem Spannfutter werden die Bolzen 21 durch die Fliehgewichte 17 stets in der vorgeschobenen, die Fliehkräfte der Grundspannbakken 2 kompensierenden und zugleich die Spannbacke 2 sichernden Stellung gehalten. Im Stillstand des Spannfutters sind dagegen die Bolzen 21 im Futterkörper 1 so weit zurückverstellbar, daß sie die Spannbacken 2 zur Herausnahme aus ihrer Führung im Futterkörper 1 freigeben. Um diese Freigabe bei Stillstand des Spannfutters selbsttätig zu erreichen, stehen die Bolzen 21 unter der Kraft je einer Rückstellfeder 23, die de Bolzen 21 gegen den ihn betätigenden Hebelteil 2 drückt, wobei die Feder 23 im allgemeinen so star bemessen sein wird, daß sie bei Stillstand des Futter auch das Fliehgewicht 17 gegen seine eigene Schwere ii seine radial innere Endlage zurückzustellen vermag Gleichzeitig hält diese Feder 23 aber auch dei Kraftschluß zwischen dem Hebelteil 20 und dem Bolzei 21 ständig aufrecht.

ίο Die Hebel 18 sind im wesentlichen als einarmig' Hebel mit zwischen den Hebelenden liegenden, dei Bolzen 21 betätigenden Hebelteil 20 ausgebildet. Diese Hebelteil 20 hat die Gestalt einer von hinten in di< Führung des Bolzens 21 hineinragenden, der rückwärti gen Bolzenstirn 24 unmittelbar anliegenden Drucknase Die Hebel 18 sind weiter mit ihrer Schwenkachse 1 jeweils fest verbunden. Die Schwenkachse 19 jede Hebels 18 ist in einen tangentialen Lagerschlitz 25 de Flansches 8 eingelegt. Die Lagerschlitze 25 sind an de den Futterkörper 1 zugekehrten Stirnfläche 26 de Flansches 8 offen. Die Schwenkachsen 19 werden ii ihren Lagerschlitzen 25 durch Anschlag an de rückwärtigen Stirnfläche 27 des Futterkörpers 1 gehalten. Die Hebel 18 ragen durch radiale, an di< Lagerschlitze 25 anschließende Ausnehmungen 28 in Flansch 8 nach außen. An den Hebelenden sind di Fliehgewichte 17 so angeschlossen, daß der Schwer punkt der Fliehgewichte 17 in Axialrichtung de Flansches 8 jeweils hinter der Schwenkachse 19 des da Fliehgewicht 17 tragenden Hebels 18 liegt, so daß die in Schwerpunkt des Fliehgewichtes 17 bei sich drehenden Spannfutter angreifende Fliehkraft ein Drehmomen des Hebels 18 in Richtung des in Fig. 2 eingetragener Pfeiles 29 um die Schwenkachse 19 erzeugt. Die Fliehgewichte 17 selbst übergreifen den Flansch 8 ai seiner Rückseite und sind jeweils beidseits des sis tragenden Hebels 18 symmetrisch längs des Flanschum fanges segmentartig verbreitert, so daß sie mit großei Massen ausgestattet werden können.

Im Ausführungsbeispiel ist der Fall einer Betätigunj der Spannbacken 2 durch Keilstücke 5 dargestellt Jedoch ist die Art der Betätigung der Spannbacken 2 au die erfindungsgemäße Ausbildung der Fliehkraftkom pensation ohne Einfluß, so daß die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Fliehgewichte 17, Hebe 18 und Bolzen 21 selbstverständlich auch bei solcher Futtern ohne weiteres möglich ist, in welchen die Spannbacken 2 auf andere Weise als durch Keilstücke; betriebsmäßig gespannt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial verstellbaren Spannbacken 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 tangential zur Drehachse des to Futterkörpers liegende Achsen schwenkbar sind und am Hebelende je eines der Fliehgewichte halten, die außerhalb des Futterkörpers und eines Flansches liegen, der an der Rückseite des Futterkörpers koaxial zur Drehachse befestigt ist, dadurch is gekennzeichnet, daß die Hebel (18) mit ihrer Schwenkachse (19) im Flansch (8) gelagert sind und je einen Hebeheil (20) aufweisen, der bei Verstellung der Fliehgewichte (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.

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 so weit 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 je 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 Hebe! (18) im ^o 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 ^⁵ ausgebildet ist.

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.

65 Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Spannfutter mit in einem Futterkörper radial verstellbaren Spannbacken und mit zum Ausgleich der auf die Spannbacken wirkender Fliehkräfte im wesentlichen radial verstellbaren Fliehgewichten, die entgegen der Fliehkraft auf die Spannbacken wirkende Hebel betätigen, die um tangential zur Drehachse des Futterkörpers liegende Achsen schwenkbar sind und am Hebelende je eines der Fliehgewichte halten, die außerhalb des Futterkörpers und eines Flansches liegen, der an der Rückseite des Futterkörpers koaxial zur Drehachse befestigt ist.

Aus der US-PS 27 29 459 ist ein Spannfutter dieser Art bekannt, bei dem die Fliehgewichte, die den Flansch an seiner Rückseite übergreifen und jeweils beidseits des sie haltenden Hebelendes symmetrisch längs des Flanschumfanges segmentartig verbreitert sind, mit einem Führungsansatz in radialen Führungsnuten des Flansches frei verstellbar geführt und gelenkig an das sie haltende Hebelende angeschlossen sind, wozu das Hebelende als eine in einer Ausnehmung des Führungsansatzes eingreifende Gelenkkugel ausgebildet ist. Diese Hebel sind fest an Winkelhebel angeschlossen, die zur Betätigung der Spannbacken dienen. Die Schwenkachse der Winkelhebel bildet somit auch die Schwenkachse der die Fliehkräfte haltenden Hebel und ist unmittelbar im Futterkörper gelagert, so daß die Fliehkräfte der Fliehgewichte und der sie haltenden Hebel zwar über die Kniehebel den Fliehkräften der Spannbacken entgegenwirken, jedoch über die Schwenkachsen der Kniehebel auch auf den Futterkörper übertragen werden, der daher außer durch die Spannkräfte auch durch diese zusätzlichen Fliehkräfte beansprucht wird. Diese zusätzliche Beanspruchung kann bei schnellaufenden Spannfuttern größeren Durchmessers von vergleichbarer Größe wie die Beanspruchung allein durch die Spannkräfte sein. Unter diesen zusätzlichen Belastungen kann die Steifigkeit des Futterkörpers nicht mehr ausreichen, und der Futtterkörper durch geringfügige elastische Verformungen, insbesondere in den Führungen seiner Spannbacken, statisch zu weich reagieren, was mit dem Nachteil eines unter Umständen erheblichen Abfalles des erreichbaren Spitzenwertes der Spannkraft verbunden ist.

Aus der FR-PS 10 08 989 ist es bekannt, bei Spannfuttern mit Fliehkraftausgleich radial bewegliche Fliehgewichte auf ein axial verschiebliches, die Spannbacken beaufschlagendes Glied einwirken zu lassen. Dabei sind die Fliehgewichte in Aussparungen des Futterkörpers geführt. Das axial verschiebliche Glied ist ein im Futterkörper angeordneter, im Querschnitt beidseits keilförmiger Ring, an dessen einer Keilfläche die Fliehgewichte und an der anderen Keilfläche die Spannbacken abgestützt sind. Die Unterbringung der Fliehgewichte und des Ringes im Futterkörper erfordert sehr großräumige Aussparungen, die ebenfalls eine Schwächung des Futterkörpers bezüglich seiner statischen Eigenschaft und die damit verbundenen, bereits erwähnten Nachteile eines Abfalles der maximal erzielbaren Spannkraft zur Folge haben. 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 Aussparungen sind, und je höher somit der Futterkörper schon ohnehin durch die zusätzlichen Fliehkräfte belastet wird.

Im übrigen ist es aus der FR-PS 4 81 505 bekannt, bei Spannwerkzeugen, bei welchen die Fliehkraft zur