DE2903904A1

DE2903904A1 - Kraftbetaetigtes backenfutter

Info

Publication number: DE2903904A1
Application number: DE19792903904
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Antoni
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1979-02-02
Publication date: 1980-08-07
Also published as: GB2042382B; DD148935A5; FR2447768B1; GB2042382A; ES488052A1; DE2903904C3; DE2903904B2; CH645049A5; NL180917B; JPS5746965B2; US4288085A; JPS55106707A; NL180917C; IT1129605B; NL8000383A; IT8019635A0; BE881418A; FR2447768A1

Description

rV THNTANWALT^ ^ Q 3 9 Q 4 DIPL.-ING. ALEX STENGER

D-4000 DÜSSELDORF 1 _m η DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Malkastenstraße2 " V ' DIPt.-ING. HEINZ J. RING

Unser Zeidien: 19 657 Datumi 31«Jan.l979

Paul Porkardt Kommanditgesellschaft ₃k000 Düsseldorf Kraftbetätigtes Backenfutter

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Backenfutter,insbesondere Hohlfutter,mit in einem Futterkörper radial verschiebbar geführten Spannbacken,die durch einen im Futterkörper axial beweglichen Futterkolben mittels jeweils eines Keilhakengetriebes betätigbar sind,das aus in axialer Richtung geneigten Keilflächen besteht,welche in radialer und in Umfangsrichtung paarweise einerseits am Futterkolben und andererseits an einem Keilhaken ausgebildet sind,der am rückseitigen inneren Teil jeder Spannbacke angeordnet ist»

Bei den bekannten Backenfuttern der voranstehend beschriebenen Art besteht das Keilhakengetriebe für jede Spannbacke aus sowohl an der Spannbacke als auch am Futterkolben ausgebildeten Keilhaken,die jeweils in eine Nut des anderen Bauteils eingreifen,. Die paarweisen Keilflächen für eine Außenspannung eines Werkstückes befinden sich am radial innen liegenden Teil des Futterkolben-Keilhakens und an der radial innen liegenden Fläche der für diesen Futterkolben-Keilhaken am Keilhaken der Spannbacke ausgebildeten Nut_o Um eine Innenspannung eines Werkstückes zu ermöglichen,befindet sich am radial außen liegenden Teil des Futterkolbens-Keilhakens eine Keilfläche,die mit der außen liegenden Keilfläche der Nut in der Spannbacke zusammenwirkt„

Bei dieser bekannten Ausführung werden sowohl die Keilhaken der Spannbacken als auch die Keilhaken des Futterkolbens auf Biegung und Scherung beansprucht. Aus diesem Grunde ist die radiale Stärke beider Keilhaken gleich groß bemessen,, Die radiale Stärke der Keilhaken in

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den gefährdeten Querschnitten ist daher maßgeblich für die Belastbarkeit des bekannten Keilhakengetriebes und damit für die erzielbare Größe der Spannkraft des Backenfutters.

Wegen der vorgegebenen Platzverhältnisse kann die radiale Stärke der Keilhaken nicht frei gewählt werden. Insbesondere bei Hohlfuttern mit einer durchgehenden Mittelbohrung zum Durchstecken stangenförmiger Werkstücke wird ein möglichst großer freier Durchgang angestrebt. Diese Forderung steht der Notwendigkeit entgegen,den Außendurchmesser des Futterkolbens möglichst klein zu halten,weil er die hinten liegenden Führungsbahneη im Futterkörper für die Führungsflächen der Grundbacken radial von innen her begrenzte Ein großer Futterkolbendurchmesser hat daher zwangsläufig verkürzte hinten liegende Führungsbahnen für die Spannbacken zur Folge,wodurch ein Verkanten der Spannbacken im Futterkörper und damit ein schlechterer Wirkungsgrad und erhöhter Verschleiß in den Backenführungen hervorgerufen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,durch eine veränderte Gestal·= tung der Spannbacken und des Futterkolbens im Bereich des Keilhakengetriebes eine höhere Belastung der Bauteile zu ermöglichen,ohne daß der zur Verfügung stehende Raum vergrößert werden muß ο

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,daß der Keilhaken der Spannbacken im Querschnitt T-förmig mit einer an der radial innen liegenden Fußfläche durchgehenden Keilfläche für eine Innenspannung und mit einem Steg ausgebildet ist,der zugleich als Verbindungsglied zur Rückseite der Spannbacke dient,und daß am Futterkolben leistenförmige Keilstücke zu beiden Seiten des Steges ausgebildet sind,die in Umfangsrichtung des Futterkolbens bis an den Steg der Spannbacke heranreichen,sich mit ihrer teilzylindrischen Außenfläche in der für den Futterkolben vorgesehenen Bohrung des Futterkörpers abstützen und für eine Außenspannung durch eine innenliegende Keilfläche mit jeweils einer Keilfläche des Keilhakens zusammenwirken.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Keilhakengetriebes stützt

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sich der Keilhaken bei einer Innenspannung mit seiner radial innen liegenden Pußflache,die als durchgehende Keilfläche ausgebildet ist, am Grunde der entsprechenden Ausnehmung des Futterkolbens ab,wodurch nicht nur die Flächenbelastung bei dieser Einspannart herabgesetzt wird,sondern wegen des weit innen liegenden Kraftangriffes geringere Kippmomente für die Spannbacke auftreten. Die Verwendung leistenförmiger Keilstücke zu beiden Seiten des Steges,die in Umfangsrichtung des Futterkolbens bis an den Steg der Spannbacke heranreichen,ergibt eine großflächige Abstützung der bei einer Außenspannung belasteten Teile des Futterkolbens an der für den Futterkolben vorgesehenen Bohrung des Futterkörpers,wobei infolge des Heranreichens der leistenförmigen Keilstücke bis an den schmalen Steg des Spannbacken-Keilhakens Biege- und Scherbeanspruchungen im übergang zwischen den leistenförmigen Keilstücken und dem anschließenden Teil des Futterkolbens vermieden werden,sobald das sehr geringe Führungsspiel zwischen dem Futterkolben und der Bohrung des Futterkörpers durch elastische Verformung der leistenförmigen Keilstücke beseitigt ist_o Auch die Belastungen der für eine Außenspannung vorgesehenen leistenförmigen Kailstücke des Futterkolbens werden somit bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ganz erheblich reduziert,da nach geringfügiger elastischer Verformung Beanspruchungen auf Biegung und Abscherung entfallen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Keilhakengetriebes wird es möglich,gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die radiale Stärke der an den Spannbacken ausgebildeten Keilhaken größer als die radiale Stärke der leistenförmigen Keilstücke des Futterkolbens auszubilden,weil sich die leistenförmigen Keilstüeke unter Vermeidung von Scher- und Biegebeanspruchungen großflächig an der Bohrung des Futterkörpers abstützen. Auf diese Weise kann die Belastbarkeit des Spannbacken-Keilhakens erheblich gesteigert werden,zumal eine beispielsweise30#ige Vergrößerung der radialen Stärke eine etwa70$ige Vergrößerung der Belastbarkeit zur Folge hat,da die radiale Stärke im Quadrat in die Belastbarkeit eingeht.

Auf der Zeichnung ist neben einer Darstellung des bekannten Standes der Technik ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Backenfutters dargestellt, und zwar zeigen:

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Figo 1 einen Längsschnitt durch ein kraftbetätigtes Backenfutter bekannter Bauart,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in Fig»I,

Figo 3 einen der Fig.l entsprechenden Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Backenfutter und

Figo 4 einen Querschnitt doch das erfindungsgemäße Backenfutter gemäß der Schnittlinie IV=IV in Fig.3.

Das aus dem Stand der Technik bekannte Backenfutter gemäß den Fig.

1 und 2 besitzt ebenso wie das erfindungsgemäße Backenfutter gemäß den Fig.3 und 4 einen Futterkörper l,in welchem mehrere Spannbacken

2 radial verschiebbar geführt sind» Zu diesem Zweck besitzen die Spannbacken 2 Führungsflächen 3 und 4,die mit entsprechenden Führungsbahnen im Futterkörper 1 zusammenwirken _a Die radiale Verstellung der Spannbacken 2 geschieht durch einen Futterkolben 5, der in einer Bohrung 6 des Futterkörpers 1 in axialer Richtung verschiebbar ist und der zur Frontseite des Spannfutters durch eine Schutzbuchse 7 abgedeckt ist.

Bei dem bekannten Backenfutter gemäß den Fig.l und 2 wirkt jede Spannbacke 2 mittels eines doppel-T-förmigen Keilhakens 8 mit dem Futterkolben 5 zusammen,der zu diesem Zweck mit zwei seitlichen Keilhaken 9 versehen ist,die infeine entsprechende Nut auf beiden Seiten des Spannbacken-Keilhakens 8 eingreifen. Dies ist am besten in Fig_o2 zu erkennen.

Die Verbindung zwischen den Keilhaken 8 und 9 erfolgt durch in axialer Richtung geneigte Keilflächen,von denen die radial innen liegenden Keilflächen 8a des Spannbacken-Keilhakens 8 und die zugehörigen Keilflächen 9a des Futterkolben-Keilhakens 9 für eine Außenspannung von Werkstücken benutzt werden. Die Innenspannung von Werkstücken erfolgt durch radial außen liegende Keilflächen 8b des Spannbacken-Keilhakens

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8 und zugehörige Keilflächen 9b des Futterkolben-Keilhakens 9 ο

Durch die im Querschnitt doppel-T-förmige Ausbildung des an der hinteren Fläche jeder Spannbacke 2 angeordneten Keilhakens 8 können sich die Keilhaken 9 des Futterkolbens 5 nicht in der Bohrung 6 des Futterkörpers 1 abstützen. Sie werden deshalb ebenso wie die seitlichen Vorsprünge des Keilhakens 8 auf Biegung und Scherung beansprucht. Die gefährdeten Querschnitte sind mit gewellten Linien in Fig ο 2 eingezeichnet.

Um Platz füuüie Keilhaken 8 der Spannbacken 2 zu schaffen,sind nicht nur Ausnehmungen im Futterkörper 1 vorgesehen (s.Fig.2),sondern ist die zylindrische Außenfläche des Futterkolbens 5 über eine verhältnismäßig große Breite unterbrochen. Dies führt dazu,daß bei einer Betätigung des Futterkolbens 5 durch axiale Verschiebung die Kolben-Keilhaken 8 unter der Kraft der Spannbacken auf Biegung und Abscherung belastet werden,was im Falle einer Überlastung zu Brüchen in den gefährdeten Querschnitten führen kann. Auf eine ähnliche Weise werden die Keilhaken 9 des Futterkolbens 5 in den gefährdeten Querschnitten belastet. Die radiale Stärke der Keilhaken 8 und 9 in den gefährdeten Querschnitten ist daher maßgeblich für die Belastbarkeit des Keilhakengetriebes und damit für die erzielbare Größe der Spannkraft des Backenfutters.

Wegen der vorgegebenen Platzverhältnisse kann die radiale Stärke der Keilhaken 8 und 9 nicht frei gewählt werden. Insbesondere bei Hohlfuttern mit einer durchgehenden Mittelbohrung zum Durchstecken stangenförmiger Werkstücke wird ein möglichst großer freier Durchgang angestrebt. Aus diesem Grunde stehen für die radiale Stärke der Keilhaken 8 und 9 bei der bekannten Ausführung nur begrenzte Längen zur Verfügung„

Bei dem erfindungsgemäßen Backenfutter nach den Fig„3 und 4 ist das Keilhakengetriebe abweichend von dem voranstehend beschriebenen ausgebildet ο Jede Spannbacke 2 besitzt an ihrem radial innen liegenden hinteren Teil einen im Querschnitt T-förmigen Keilhaken 10,der an

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seiner radial innen liegenden Fußfläche mit einer durchgehenden Keilfläche 10a für eine Innenspannung ausgebildet ist. Diese Keilfläche 10a wirkt mit einer ebenfalls durchgehenden Keilfläche 5a des Futterkolbens 5 zusammen,so daß nicht nur eine geringe Flächenpressung erzielt wird,sondern auch ein geringes Kippmoment der Spannbacke 2. Der Keilhaken 10 besitzt weiterhin einen Steg 10b, der zugleich ohne Durchmesservergrößerung als Verbindungsglied zur Rückseite der Spannbacke 2 dient,wie dies insbesondere in Fig.3 zu erkennen ist.

Am Futterkolben 5 sind leistenförmige Keilstücke 5b zu beiden Seiten des Steges 10b des Keilhakens 10 ausgebildet,die in Umfangsrichtung des Futterkolbens 5 bis an den Steg 10b heranreichen. Diese Keilstücke 5b stützen sich mit ihrer teilzylandrischen Außenfläche bereits bei einer geringen Belastung der Spannbacken 2 unter Überwindung des geringfügigen Spiels durch elastische Verformung an der zylindrischen Führungsfläche der Bohrung 6 des Futterkörpers 1 für den Futterkolben 5 ab. Hierdurch wird eine Biege- und Scherbeanspruchung dieser Keilstücke 5b nahezu vermieden. Die für eine Außenspannung angeordneten Keilflächen 5c am Futterkolben 5 sowie 10c am Keühaken 10 ergeben somit auch bei höherer Belastung keine Gefährdung der Keilstücke 5b im gefährdeten Querschnitt_o Dieser gefährdete Querschnitt der Keilstücke 5b ist wiederum durch gewellte Linien in Fig.4 eingetragen.

In Fig.4 ist zu erkennen,, daß die leistenförmigen Keilstücke 5b voll·= ständig von der nicht untecbrochenen Bohrung 6 im Futterkörper 1 umfaßt werden. Bei einer Belastung des Keilhakengetriebes legen sich somit die Keilsbücke 5b nach überbrücken des üblicherweise sehr geringen Führungsspiels elastisch an die Fläche der Bohrung 6 im Futterkörper 1 an,werden durch diese abgestützt und daher in diesem Zustand auch bei einer weiteren Erhöhung der Futterspannkraft in ihren gefährdeten Querschnitten nicht weiter auf Abscherung und Biegung beansprucht _o Die gefährdeten Querschnitte können daher im Gegensatz zu den bekannten Bauarten in radialer Richtung schwächer gestaltet werden, und

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zwar ohne die Gefahr einer überbeanspruchung. Dementsprechend werden die auf Abscherung und Biegung beanspruchten gefährdeten Querschnitte des Keilhakens 10 verstärkt.

Da in das Widerstandsmoment der gefährdeten Querschnitte,das für die zulässige Biegebeanspruchung maßgeblich ist,die radiale Stärke des Keilhakens 10 im Quadrat eingeht,bringt eine . ' .; Verstärkung des Keilhakens um beispielsweise 30% eine Erhöhung des Widerstandsmoments um etwa 70%. Entsprechend höher ist das gesamte Keilhakengetriebe bei gleichem Platzbedarf belastbar,wobei die zwischen den Futtertälen auftretenden Flächenpressungen bei entsprechender konstruktiver Gestaltung innerhalb der zulässigen Werte gehalten werden können. Unter Zugrundelegen derselben Materialfestigkeiten kann deshalb ein Backenfutter gemäß Fig.3 und 4 mit einer wesentlich höheren Spannkraft betrieben werden als Futter der herkömmlichen Bauarten gemäß äen Fig.l und 2.

Ein weiterer Vorteil der Bauart nach den Fig»3 und 4 ist die Verbesserung der Spanngenauigkeit,insbesondere bei niedriger Belastung.Im unbelasteten oder gering belasteten Zustand kann der Futterkolben 5 eines Backenfutters gemäß den Fig_ol und 2 innerhalb des Führungsspiels gegenüber der Bohrung 6 eine beliebige Lage einnehmen,die von der eigentlich erwünschten Lage inbezug auf die Rotationsachse des Futters abweicht. Diese Lageabweichung wird über das Keilhakengetriebe auf die Spannbacken 2 übertragen und bewirkt eine unerwünschte exzentrische Einstellung des Werkstückes,deren Größe und Lage innerhalb der beschriebenen Grenzen variieren kann. Bei den Futtern nach den Fig.l und 2 kann lediglich eine sehr hohe Belastung dazu führen,daß die Keilhaken 9 des Futterkolbens 5 und die benachbarten Bereiche des Futterkolbens 5 so weit verformt werden,daß das für die Spanngenauigkeit unerwünschte Führungsspiel überbrückt wird. Wenn derartige Futter einige Zeit im Einsatz waren,ist dieser Vorgang nachträglich an Druckstellen zu erkennen,die sich an der Bohrung 6 im Futterkrper 1 und an den entsprechenden Gegenflächen am Futterkolben 5 abzeichnen.

Bei der Bauart nach den Fig.3 und 4 legen sich die leistenförmigen

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Keilstücke 5b des Futterkolbens 5 ohne weitere konstruktive Maßnahmen an die Führungsfläche der Bohrung 6 im Putterkörper 1 an. Hierbei ist von Vorteil₃daß die Abstützimg anders als bei den bekannten Bauarten direkt gegenüber den kraftübertragenden Flächen erfolgt,wodurch eine verhältnismäßig geringe elastische Verformung in den gefährdeten Querschnitten auftritt. Auch die Biegebeanspruchung in den gefährdeten Querschnitten bleibt äußerst gering,da diese Querschnitte mit einer in radialer Richtung verlaufenden geringen Stärke ausgebildet werden können.

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Bezugsziffernliste:

1	Futterkörper
2	Spannbacke
3	Führungsfläche
4	Führungsfläche
5	Futterkolben
5a	Keilfläche
5b	Keilstück
5c	Keilfläche
6	Bohrung
7	Schutzbuchse
8	Keilhaken
8a	Keilfläche
8b	Keilfläche
9	Keilhaken
9a	Keilfläche
9b	Keilfläche
10	Keilhaken
10a	Keilfläche
10b	Steg
10c	Keilfläche

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Leerseite

Claims

Patentansprüche:

,Kraftbetätigtes Backenfutter,insbesondere Hohlfutter, mit in einem Futterkörper radial verschiebbar geführten Spannbacken, die durch einen im Futterkörper axial beweglichen Futterkolben mittels jeweils eines Keilhakengetriebes betätigbar sind,das aus in axialer Richtung geneigten Keilflächen besteht,welche in radialer und in Umfangsrichtung paarweise einerseits am Futterkolben und andererseits an einem Keilhaken ausgebildet sind,der am rückseitigen inneren Teil jeder Spannbacke angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilhaken (10) der Spannbacken (2) im Querschnitt T-förmig mit einer an der radial innen-liegenden Fußfläche durchgehenden Keilfläche (10a) für eine Innenspannung und mit einem Steg (10b) ausgebildet ist,der zugleich als Verbindungsglied zur Rückseite der Spannbacke (2) dient,und daß am Futterkolben (5) leistenförmige Keilstücke (5b) zu beiden Seiten des Stegs (10b) ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung des Futterkolbens (5) bis an den Steg (10b) der Spannbacke (2) heranreichen,sich mit ihrer teilzylindrischen Außenfläche in der für den Futterkolben (5) vorgesehenen Bohrung (6) des Futterkörpers (1) abstützen und für eine Außenspannung durch eine innenliegende Keilfläche (5c) mit jeweils einer Keilfläche (10c) des Keilhakens (10) zusammenwirken.

Backenfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die radiale Stärke der an den Spannbacken (2) ausgebildeten Keilhaken (10) größer ist als die radiale Stärke der leistenförmigen Keilstüke (5b) des Futterkolbens (5).

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