DE2627573A1

DE2627573A1 - Spannfutterbetaetigungsmechanismus

Info

Publication number: DE2627573A1
Application number: DE19762627573
Authority: DE
Inventors: Norman Yearsley
Original assignee: Wickman Machine Tool Sales Ltd
Current assignee: Wickman Machine Tool Sales Ltd
Priority date: 1975-06-20
Filing date: 1976-06-19
Publication date: 1977-01-13
Also published as: GB1556359A; IT1061162B; FR2316030A1; JPS521780A; US4049282A

Description

Wickman Machine Tool Sales Limited_t Banner Lane, (Tile Hill, Coventry, England.

Spannfutterbetätigungsmechanismus«

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Betatigungsmechanis— men für Spannfutter von einspindligen oder mehrspindligen Drehmaschinen, insbesondere Drehbänken_o An jeder Arbeitsspindel der Drehmaschine sind Spannfutter vorgesehen, die das stangenförmige Material festspannen, das sukzessive zur Herstellung von Werkstücken bearbeitet wird, die dann nach Fertigstellung mit einem Werkzeug abgeschnitten werden, welches sich an der Drehbank befindet. Nach der Bearbeitung und Abtrennung eines fertigen Werkstückes wird das Spannfutter gelöst und das stangenförmige Material durch die Arbeitsspindeln zur Herstellung des nächsten Werkstückes weiter vorgeschobene

Eine solche Arbeitsspindel weist ein hohles Spindelrohr auf, welches an seinem Ende, an dem die Festspannung erfolgt, eine konische Innenfläche aufweist. Im Innern der Hohlspindel befindet sich ein koaxiales Spannfutterrohr, das verschiebbar im Spindelrohr gelagert ist und dessen endseitig aufgeschraubtes Spannfutter eine konische Außenfläche aufweist, die komplementär zu der konischen Innenfläche des Spindelrohres ausgebildet ist, mit der sie zusammenwirkte Das eine Ende des Spannfutters ist in einer Anzahl von Segmenten aufgeteilt, so daß es nach innen zusammengedrückt werden kann, um im Zuge der Kontrktion das Rohmaterial für die Werkstücke, das vorzugsweise stangenför*- mig ist, festzuspannen. Hierbei ist ein Kniehebelmechanismus vorgesehen, der eine axiale Relativbewegung Zwischen dem Spindelrohr und dem Spannfutterrohr ermöglicht, um eine zu Werk-

609882/0357

stücken zu verarbeitende Materialstange abwechselnd festzuspannen und zu lösen und wobei zur Betätigung des Kniehebelmechanismus eine Schieberh.ülse vorgesehen ist, die verschiebbar um das Spindelrohr angeordnet ist und die Kniehebel zwischen der Schieberhülse und einer Einheit betätigt, deren Federn gegen einen mit dem Spannfutterrohr fest verbundenen Anschlag, Z₀B₀ eine Mutter wirken. Ein solcher Spamifutterbetätigungsmechanismus wird im nachfolgenden als gattungsgemäßer Betätigungsmechanismus bezeichnet.

Bekannte Mechanismen dieser Art arbeiten zufriedenstellend, wenn die Toleranzen des stangenförmigen Materials klein sind, was bei geschliffenen oder gezogenen Stangen der Fall ist· Wenn je— doch andere Arten von Stangenmaterial eingesetzt werden, z.B. Schwarzstangen, die nicht bearbeitet sind, so können die Durchmessertoleranzen bis zu 0,060 Zoll bei einem Stangendurchmesser von Λ,75 Zoll betragen. Ein netsprechendes Verhältnis ergibt sich bei anderen Stangenabmessungen_o

Die bekannten Spannmechanismen der gattungsgemäßen Art können nur dann zufriedenstellende Spannkräfte auf das Stangenmaterial ausüben, wenn die Toleranzen desselben genügend klein sind«, Liegt eine größere Minustoleranz vor, so besteht die Gefahr, daß das Spannfutter ein ungenügendes Festspannen des Stangen« materials bewirkt und unter den bei der Bearbeitung auftretenden Kräften das Stangenmaterial Bewegungen ausführt^ Liegt hingegen eine positive Toleranzabweichung vor, also ein zu großer Durchmesser der Stange, so befindet sich der Spannfutterbetätigungsmechanismus unter einem so hohen Spannungszustand, daß' leicht das eine oder andere Teil des Mechanismus bricht oder beschädigt wird.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Spannfutterbetätigungsmechan$imus der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der große Toleranzen der Abmessungen des stangenför-

609882/0357

migen Materials zuläßt und dennoch eine im wesentlichen konstante Spannkraft bei den verschiedenen Abmessungen gewährleistet·

Erfindungsgemäß besteht der Spannfutterbetätigungsmechanismus aus Federorganen, die auf eines der Elemente eines axial .zueinander relativ beweglichen Elementenpaares wirken, das einerseits auf die Kniehebel und andererseits auf den fest mit dem Spannfutter rohr verbundenen Anschlag wirkt, wobei eine einstellbare Kurvenscheibe zwischen den Elementen des Elementenpaares zwecks Änderung dies effektiven Abstandes der Elemente zueinander vorgesehen ist_o Durch diese Anordnung wird erreicht, daß das Spannfutter Material in weiten .Toleranzbereichen mit im wesentlichen gleicher Kraft festzuspannen gestattet·

Die vorliegende Erfindung ist anhand der Figuren beispielsweise veranschaulicht·

Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Seitenansicht auf den erfindungsgemäßen Spannfutterbetätigungsmechanismus ;

Fig. 2 ist ein Teilschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 ist ein fragmentarischer Querschnitt durch eine alternative Ausführung.

Der veranschaulichte Mechanismus bildet einen Teil der Drehmaschine und dient zur Betätigung je einer Arbeitsspindel. Das Spannfutter, welches als solches nicht veranschaulicht ist, dient zum Festspannen von stangenförmigem oder ähnlichem Material zur Herstellung von Werkstücken. Das stangenförmige Material weist einen z.B_o kreisförmigen Querschnitt auf und wird schubweise von der Rückseite der Maschine aus zugeführt«, Die Richtung der Zuführung des Materials duriftiden Mechanismus findet unter Bezugnahme auf die Fig. 1 von der rechten Seite aus

609882/03S7

statt. Die Arbeitsspindel 10 weist ein Spindelrohr auf, welches in nichtveranschaulichten Lagern montiert ist und mit Mitteln zusammenarbeitet, die es im Gehäuse der Drehmaschine in Rotation versetzen können_o Koaxial zu der Arbeitsspindel 10 und verschiebbar in derselben gelagert verläuft das Spannfutterrohr 11. An seinem nichtveranschaulichten vorderen Ende weist das Spindelrohr eine konische Innenfläche über einen gewissen Bereich auf. Auf das Spannfutterrohr 11 ist an dessen einem Ende ein Spannfutter aufgeschraubt, das eine konische Außenfläche aufweist, die komplementär zur konischen Innenfläche des Spindelrohres ist_o Der äußere Bereich des Spannfutters ist mit Längsschlitzen versehen, um das Aufweiten bzw«. Zusammenziehen in dem Maße zu bewirken, in welchem die beiden konischen Flächen mehr oder weniger stark aufeinandergeachoben werden. Innerhalb des Spannfutterrohres 11 ist verschiebbar ein nicht— veranschaulichtes Förderrohr angeordnet, welches dazu dient, das Werkzeugmaterial in an sich bekannter Weise durch das Spannfutter hindurch vorzuschieben.

Das Spannfutterrohr besteht aus zwei Teilen und weist eine rückwärts sich erstreckende Verlängerungshülse 12 auf, die mit dem hinteren Ende des Spannfutterrohres 11 über Gewinde 13 ver-. bunden ist.

Am hinteren Ende der Verlängerungshülse 12 ist eine Mutter 14 befestigt. Die Befestigung erfolgt zwischen Mutter und Verlängerungshülse mittels der Gewinde 15· Zusätzlich findet eine Befestigung mittels der Setzschraube 16 statt, die eine Verdrehung der beiden Teile relativ zueinander verhindert.

Um das Spindelrohr 10 herum ist eine die Kniehebel tragende Hülse 17 vorgesehen, welche im rückwärtigen Bereich eine Ver-· breiterung aufweist, wie dies im einzelnen nachstehend beschrie· ben wird. Das vordere Ende der Kniehebelhülse 17 ist sowohl in axialer Richtung als auch im Drehsinne mit der Arbeitsspindel

60988 2/03S7

10 verbunden, was im einzelnen nicht dargestellt ist.

An den in Richtung von Bogensehnen verlaufenden Achsen 18 werden in radialen Schlitzen der Hülse 17 zugeordnete Kniehebel 19 eingesetzt. Jeder Kniehebel ist drehbar an seinem einen Ende um die Achse 18 gelagert und trägt an seinem anderen Ende eine Rolle 21. In einer Stellung, die in bezug auf eine Ebene versetzt ist, die durch die Mittelpunkte der Spindel 18 der Rolle 21 verläuft, weist der Kniehebel eine Anschlagfläche 22 auf. Eine Schwenkung des Kniehebels 19 ergibt somit eine Änderung der Stellung der Anschlagfläche 22, und zwar in einer Richtung, die im wesentlichen zur Achsrichtung der Spindel parallel ist_o

Um das Schwenken der Kniehebel 19 zu bewirken, ist eine Schie— berhülse 23 vorgesehen, die mit der Kniehebelhülse 17 zusammenwirkt und mit dieser eine axiale Verschiebung ausführen kann. Die Schieberhülse hat auf der Außenfläche eine ringförmige Nut 24 rechteckigen Querschnitts, in welche ein Betätigungsorgan oder Gelenk eingreifen kann, das nicht veranschaulicht ist und einen Teil des Betätigungsmechanismus der Drehbank bildet. Die Innenfläche der Schieberhülse 2$ ist an dem den Kniehebeln 19 zugewandten Ende profiliert und bildet eine Serie von Anschlagflächen 25, 26 und 27, an denen die zugeordnete Rolle 21 am Ende des jeweiligen Kniehebels angreift. Die Verschiebung der Schieberhülse 23 gemäß Fig. 1 nach links bewirkt, daß die Kniehebel 19 im Uhrzeigersinne in einem Ausmaß geschwenkt werden, welches durch die Führung der Rolle 21 an den zugeordneten Anschlagflächen 25, 26 und 27 vorgegeben ist. Hierbei wird die Anschlagfläche in Längsrichtung der Arbeitsspindel bewegte

Der bis jetzt beschriebene Mechanismus stimmt im wesentlichen mit dem bekannten gattungsmäßigen Mechanismus überein_o Seine Betätigung erfolgt in Übereinstimmung mit dem Bearbeitszyklus der Drehmaschine, bei dem abwechselnd das Spannfutter für das Stangenmaterial geöffnet bzw_o geschlossen wirdo Das Stangenmaterial

609882/03S7

erstreckt sich dabei bekannterweise durch das Innere eines For— derrohres hindurch·

Wenn eine Bewegung der Anschlagfläche 22 infolge der Schwenkung der Kniehebel auf die Verlängerungshülse des Spannfutterrohres und damit auf das Spannfutterrohr selber übertragen werden soll, so wird nimmehr erfindungsgemäß ein Mechanismus zwischengeschal— tet, der die verschiedenen Durchmesser des Stangenmaterials kompensierte Dieser Mechanismus besteht aus einem ersten Ring 28 und einem zweiten Ring 29· Der Ring 28 liegt gegen die Mutter 14 an, während der Ring 29 gegen die Anschlagfläche 22 eines jeden Kniehebels 19 anliegt. Der Ring 29 ist endseitig geschlitzt und bildet Einnehmungen 31» um die Teile der Kniehebel aufzunehmen, an denen die Anschlagflächen 22 vorgesehen sind_o

Der Ring 28 ist mit zwei diametral gegenüberliegenden Radial— schlitzen 32 versehen, die sich von einem Ende des Rings aus nach -ΐτν»»τι erstrecken«, In jedem dieser Schlitze befindet sich eine Kurvenscheibe 331 die drehbar um eine Achse 34· gelagert ist. Die Enden der Achse 34· sind abgeflacht und greifen in entsprechend ausgebildete offene Schlitze 35 ein, die sich längs einer Kreisbogensehne erstrecken (siehe Fig. 2). Jeder dieser Schlitze endet in eine teilweise kreisförmige Erweiterung 36o Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Kurvenscheibe um die Achse 34- rotieren kann, während die Achse ihrerseits in Spindellängsrichtung in den Schlitzen 35 verschiebbar ist. Relativ zum Ring 28 kann die Achse 34 keine Drehbewegung ausführen, weil die abgeflachten Enden der Achse 34- in den entsprechenden Schlitzen 35 festliegen·

Die Kurvenscheibe 33 erstreckt sich auch in radiale Schlitze an der anschließenden Seite des Ringes 29ο

Die Schablone oder Kurvenscheibe 33 weist einen kurzen Hebel mit kugelförmigem Ende auf, der sich in einer im wesentlichen

609882/03S7

radialen Richtung in "bezug auf die gemeinsame Achse des Spindel— und Spannfutterrohres nach außen erstreckt. Eine Hin- und Herbewegung des Hebels 38 bewirkt eine Winkelstellung der Kurvenschei» be 33f welche Flächen aufweist, welche gegen die Basisflächen der zugeordneten Einnehmungen 32 und 37 in den Eingen 28 und zur Anlage kommen, wodurch der Abstand zwischen den Ringen 28 und 29 eingestellt wird.

Teilweise die Ringe 28 und 29 umgebend sind zwei in Abstand voneinander befindliche Segmente 39 vorgesehene Eines von diesen ist in der Figo 2 veranschaulicht, während beide aus der Fig. 1 ersichtlich sind, obgleich die zweite Kurvenscheibe 33 und der zugeordnete Mechanismus nicht in der unteren Hälfte der Fig. 1 veranschaulicht ist.

Die Segmente liegen in dem Raum, der durch die Außenfläche des Ringes 28 und die Innenfläche der Kniehebelhülse 17 an deren erweitertem Ende definiert ist_ö Die Segmente 39 weisen radiale Bohrungen 41 auf, in die hinein sich die Hebel 38 erstrecken_o Zusätzlich sind in den Segmenten gestufte Axialbohrungen 42 vorgesehen. Die Axialbohrungen 42 nehmen die Köpfe der zugeordneten Schrauben 43 auf_o Die Innenfläche jedes Segments 39 ist abgestuft, um eine Schulter 44 zu bilden, die gegen eine entsprechend verlaufende Gegenschulter 45 zum Anschlag kommt, welche auf der Außenfläche des Ringes 28 vorgesehen ist_o

Die Schrauben 43 sind gleichfalls gestuft, um einen Anschlag für das eine Ende einer Büchse 46 zu bilden, die ihrerseits als Abstützung für das eine Ende einer Kompressionsfeder 47 dient, die den Bolzen der Schraube 43 umgibt. Das Ende des Bolzens ist mit einem Gewinde versehen und greift an der Stelle 48 in eine Gewindebohrung der Vorschubhülse 23 ein. Das andere Ende der Feder 47 liegt gleichfalls gegen die Vorschubhülse 23 an.

609882/0357

Zwischen den Ringen 28 und 29 sind starke Eompressionsfedern angeordnet, die in Taschen der Ringe 28 verankert sind.

Der Teil der Kniehebelhülse 17» der die Segmente 39 umgibt, endet in einem Bereich, der eine Serie von Schlitzen 51 aufweist. In einen der Schlitze greift radial nach außen ein lederbelasteter Eingriffsstift 52 ein, der von der Mutter 14 getragen wird. Dies ergibt eine in axialer Richtung einstellbare gegen Verdrehungen arretierte Verbindung der Kniehebelhülse 17 gegenüber der Mutter 14 und damit gegenüber dem Spannfutterrohr 11_o

Die Mutter 14 hat eine Anzahl von ovalen öffnungen 53, welche Zugang zu den Schrauben 43 geben_o

Die Wirkungsweise des Mechanismus ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibungo Die in Fig. 1 veranschaulichten Kniehebel ■ 19 sind in einer Stellung, welche der geöffneten Stellung des Spannfutters entsprechen, bei der das Werkstückmaterial frei durch das Spannfutter hindurchtreten kann_o Wenn bei der Betätigung des Arbeitszyklus der Drehmaschine das Signal zum Schlies— sen des Spannfutters kommt, findet der folgende Arbeitsablauf statt: Die Schieberhülse 23 wird gemäß Fig. 1 nach links bewegt, bis die Rolle 21 jedes Kniehebels an der Anschlagfläche 25 zum Anliegen kommt. Hierbei findet eine Schwenkung des Kniehebels 19 statt, wodurch der Ring 29 nach links in Richtung auf den Ring 28 zu verschoben wird_o Da die Schrauben 43 in der Vorschubhülse 23 befestigt sind, bewegen sich die Köpfe der Schrauben in die Axialbohrungen 42 hinein, welche in den Segmenten 39 verlaufen. Die Segmente 39 werden dadurch freigesetzt und können sich unter der Wirkung der Feder 49 bewegen, welche zwischen den Ringen 28 und 29 verlaufene Hierdurch werden die Spannfutter so weit geschlossen, bis sie eine anfängliche Position erreichen. Die fortgesetzte Bewegung der Vorschubhülse 23 verursacht dann ein Anliegen der Büchse 46 an der Vorderseite der Segmente, wodurch eine weitere Bewegung der Segmente 39 nach

609882/0357

links stattfindet, wenn die Kniehebelrolle 21 mit der Anschlagfläche 26 der Vorschubhülse in Berührung kommt· Diese weitere Bewegung der Segmente 39 verursacht eine Drehung der Kurvenscheiben 33 mittels der Hebel 38, so daß jede Lockerung der Relativlage der Ringe 28 und 29 zueinander verhindert wird. Diese Bewegung dient also der Kompensation von Durchmesseränderungen des stangenförmigen Werkstückmateriaiso

Die weiter fortgesetzte Bewegung der Schieberhülse 23 bringt die Rollen 21 der Kniehebel 19 in Kontakt mit der Anschlagfläche 27 auf der Innenseite der Schieberhülse, so daß die Schlußbewegung der Kniehebel als endgültige Verschlußbewegung wirkt, die auf das Spannfutter übertragen wird und das endgültige Festspannen desselben auf dem stangenförmigen Material zur Folge hat. Diese Anordnung ergibt im wesentlichen konstante Spannkräfte für jeden beliebigen Durchmesser des stangenförmigen Materials innerhalb eines Bereiches, der durch die Kurvenscheibe 33 definiert ist ο

Um das Spannfutter zu lösen, wird die Vorschubhülse 23 nach rechts bewegt, wobei die umgekehrte Folge der eben geschilderten Bewegungsabläufe eintritt. Die voll geöffnete Stellung des Spannfutters entspricht der Stellung der Kniehebel 19, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht ist. Weiterhin werden die Segmente dabei in ihre äußerste rechte Stellung gebracht, so daß der Abstand zwischen den Ringen 28 und 29 auf den Minimalabstand re« duziert wirdo Diese Bewegung wird durch Zusammenwirken der Schulter 44 mit der Gegenschulter 45 verursacht, wenn die Bol~ zen 43 mit der Schieberhülse 23 nach rechts geführt werden. Hierbei wird die Feder 49 komprimiert und die Öffnung des Spann-= futters ermöglicht.

Wenn eine noch stärkere Kompensation von Abmessungsänderungen des Werkzeugmaterials erforderlich ist, als dies mittels der Kurvenscheibe 33 durchführbar ist, so kann eine Scheibenfeder

- 10 -

609882/0 3 57

54 mit entsprecliend starkem Querschnitt zwischen dem Ring 28 und der Mutter 14- angeordnet werden. Diese modifizierte Ausführung ist in der Fig. 3 veranschaulicht_o

Ansprüche

- 11 -

609882/03S?

Claims

Ansprüche

Γ 1)Jspannfutterbetätigungsmechanismus für einspindlige oder mehrspindlige Drehmaschinen, insbesondere Drehbänke, wobei ein Kniehebelmechanismus vorgesehen ist, der mittels einer Schieberhülse betätigbar ist, wobei ein Kniehebelmechanismus vorgesehen ist, der eine axiale Relativbewegung zwischen dem Spindelrohr und dem Spannfutterrohr ermöglicht, um eine zu Werkstücken zu verarbeitende Materialstange abwechselnd festzuspannen und zu lösen, und wobei zur Betätigung des Kniehebelmechanismus eine Schieberhülse vorgesehen ist, die verschiebbar um das Spindelrohr angeordnet ist und die Kniehebel zwischen der Schieberhülse und einer Einheit betätigt, deren Federn gegen einen mit dem Spannfutterrohr fest verbundenen Anschlag, z.B. eine Mutter wirken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Federmechanismus (4-9) vorgesehen ist, der auf ein Element eines axial zueinander verschiebbaren Elementenpaares (28, 29) wirkt, daß das Elementenpaar (28, 29) seinerseits auf den Kniehebelmechanismus (19) und auf einen festen Anschlag (14-) am Spannfutterrohr (11, 12) wirkt, daß eine einstellbare Schablone oder Kurvenscheibe (33) vorgesehen ist, die zwischen den beiden Elementen (28, 29) angeordnet ist, um den effektiven Abstand zwischen den Kniehebeln (19) und dem Anschlag (14-) zu ändern, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß das Spannfutter Werkstücke von verschiedenen Durchmessers mit im wesentlichen der gleichen Kraft festzuspannen.
2) Spannfutterbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elementenpaar aus zwei Ringen (28, 29) besteht, zwischen denen eine einstellbare Kurvenscheibe (33) angeordnet ist, die ebenso wie die Federn (4-9) an den beiden Ringen (28, 29) angreifte

« 12 ~

609882/0 3 57
3) Spannfutterbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (33) mit der die Kniehebel (19) betätigenden Schieberhülse (23) bewegungsmäßig über ein totes Spiel gekoppelt ist und hierbei verschiedene axiale Bewegungshübe der Elemente (28, 29) auszugleichen.
4) Spannfutterbetätigungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Federn (5^) vorgesehen sind, die sich zwischen einem Element (28) des Elementenpaares und dem Anschlag (14) befinden und eine Trennung von Anschlag (14) und Element (28) bewirkeno
5) Spannfutterbetätigungsmechanismus nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eines dxr Elemente des Elementenpaares (28, 29) gegen den Anschlag (14) anliegt und in seiner axialen Stellung einstellbar ist.

609882/0357

Leerseite