DE2903904B2 - Kraftbetätigtes Backenfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes tiackenfut- ■"> ter, 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 ⁴> 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 ^r'^a 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 ^r>^r> 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. Um eine Innenspannung eines Werkstückes zu ^b0 ermöglichen, befindet sich am radial außen liegenden Teil des Futterkolben-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 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 Führungsbahnen im Futterkörper für die Führungsflächen der Grundbacken radial von innen her begrenzt. 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 schelchterer Wirkungsgrad und erhöhter Verschleiß in den Backenführungen hervorgerufen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine veränderte Gestaltung 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.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe 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 Keilflftchedes Keilhakens zusammenwirken.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Keilhakengetriebes stützt sich der Keilhaken bei einer Innenspannung mit seiner radial innen liegenden Fußfläche, 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 Futterkolhen und der Bohrung des Futterkörpers durch elastische Verformung der leistenförmigen Keilstücke beseitigt ist. Auch die Belastungen der für eine Außenspannung vorgesehenen leistenförmigen Keilstücke des lütter-

kolbens 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 μ Keilstücke 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 beispielsweise 30%ige \^r, Vergrößerung der radialen Stärke eine etwa 70%ige Vergrößerung der Belastbarkeit zur Folge hat, da die radiale Stärke im Quadrat in die Belastbarkeit eingeht.

Aus der DE-AS 22 14 861 ist zwar ein kra^f*.betätigtes Backenfutter bekannt, bei dem unter Beibehaltung der jo vorhandenen Raumverhältnisse im Bereich des Keilhakengetriebes eine höhere Belastung der Bauteile dadurch ermöglicht wird, daß die Keilflächen zur Längsmittenebene der Spannbacken geneigt sind, so daß sich eine größere Höhe an dem am meisten 2> gefährdeten Querschnitt des Keilhakenschaftes und eine Vergrößerung der kraftübertragenden Keilf'ächen ergibt. Diese bekannte Konstruktion erfordert jedoch wegen der dachförmigen Neigung der Keilflächen nicht nur einen höheren Fertigungsaufwand, sondern darüber in hinaus größere Bearbeitungsgenauigkeiten und häit im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung an der Voraussetzung einer starren Ausbildung des Keilhakengetriebes fest, wogegen die erfindungsgemäße Ausbildung die elastische Verformbarkeit der leistenförmigen Keilstük- η ke und die hierdurch erzielte Abstützung dieser Keilstücke an der Bohrung des Futterkörpers zur Verbesserung der Spanngenauigkeit heranzieht, ohne daß der Herstelluiigsaufwand steigt.

In der Zeichnung ist neben einer Darstellung des bekannten Standes der Technik ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Backenfutters dargestellt, und zwar zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch ein kraftbetätigtes Backenfutter bekannter Bauart, ■*·->

F i g. 2 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie H-II in Fig. l.

F i g. 3 einen de;· F i g. 1 entsprechenden Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Backenfutter und

F i g. 4 einen Querschnitt durch das erfindungsgemä- 5i> ße Backenfutter gemäß der Schnittlinie IV-IV in F i g. 3.

Das aus dem Stand der Technik bekannte Backenfutter gemäß Fig. I und 2 weist ebenso wie das erfindungsgemäße Backenfutter gemäß Fig. 3 und 4 einen Futterkörper 1 auf, in welchem mehrere Spannbacken 2 radial verschiebbar geführt sind. Zu diesem Zweck sind die Spannbacken 2 mit Führungsflächen 3 und 4 versehen, die mit entsprechenden Führungsbahnen im Futterkörper I zusammenwirken. Die radiale Verstellung der Spannbacken 2 geschieht t>o 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 S',^μ"··.-buchse 7 abgedeckt ist.

^u~' Jem bekannten Backenfutter gemäß Fig. 1 und 2 M ■^-'rvi jede Spannbacke 2 mittels eines doppel-T-förmi-5^n Keilhakens 8 mit dem F::tterkolben 5 zusammen, lief zu diesem Zweck mit zwei seitlichen Keilhaken 9 versehen ist, die in eine entsprechende Nut auf beiden Seilen des Spannbacken-Keilhakens 8 eingreifen. Dies ist am besten in F i g. 2 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 S für eine Außenspannung von Werkstücken benutzt werden. Die Innenspannung von Werkstücken erfolgt durch radial außen liegende Keilflächen 86 des Spannbacken-Keilhakens 8 und zugehörige Keilflächen 96 des Futterkolben-Keilhakens 9.

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 Querschnitt sind mit gewellten Linien in F i g. 2 eingezeichnet.

Um Platz für die Keilhaken 8 der Spannbacken 2 zu schaffen, sind nicht nur Ausnehmungen im Futterkörper 1 vorgesehen (s. F i g. 2), es ist auch 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 kar.n 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 diesen 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 F i g. 3 und 4 ist das Keilhakengetriebe abweichend von dem voranstehend beschriebenen ausgebildet. Jede Spannbacke 2 weist an ihrem radial innen liegenden hinteren Teil einen im Querschnitt T-förmigen Keilhaken 10 auf, der an 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 ist weiterhin mit einem Steg 106 versehen, der zugleich ohne Durchmesservergrößerung als Verbindungsglied zur Rückseite der Spannbacke 2 dient, wie dies insbesondere in F ^; g. 3 zu erkennen ist.

A:" Futterkolben 5 sind leistenförmige Keilstücke 56 zu beiden Seiten des Steges 106 des Keilhakens 10 ausgebildet, die in Umfangsriehtung des Futterkolbens 5 bis an den Steg 106 heranreichen. Diese Keilstücke 56 stützen sich mit ihrer teil/ylindrischen Außenfläche

bereits bei einer geringen Belastung der Spannbacken 2 unier Überwindung des geringfügigen Spiels durch elastische Verformung an der zylindrischen Führungsfliiche der Bohrung 6 des Fm ti-1 körpers I für den Futlerkolbcn 5 ab. Hierdurch wird eine Biege- und Scherbeanspruchung dieser Kcilstückc 56 nahezu vermieden. Die für eine Außenspannung angeordneten Keilflächen 5c am Futterkolbcn 5 sowie 10c am Kcilhakcn 10 ergeben somit auch bei höherer Belastung keine Gefährdung der Kcilstücke 5b im gefährdeten Querschnitt. Dieser gefährdete Querschnitt der Keilstücke 5b ist wiederum durch gewellte Linien in F i g. 4 eingetragen.

In Fig.4 ist zu erkennen, daß die leistenförmigen Keilstücke 5b vollständig von der nicht unterbrochenen Bohrung 6 im Fuuerkörper ί umfaßt werden. Bei einer Belastung des Keilhakengetriebes legen sich somit die Keilstücke 5b nach Überbrücken des üblicher veise 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. Die gefährdeten Querschnitte können daher im Gegensatz zu den bekannten Bauarten in radialer Richtung schwächer gestaltet werden, und 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 Ouadrat eingehl, 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 Futterteilen auftretenden Flächenpressungen bei entsprechender konstruktiver Gestaltung innerhalb der zulässigen Werte gehalten werden können. Unter Zugrundelegen derselben Materialfcstigkeiten kann deshalb ein Bakkenfutter gemäß F i g. 3 und 4 mit einer wesentlich höheren Spannkraft betrieben werden als Futter der herkömmlichen Bauarten gemäß F i g. 1 und 2.

F.in weiterer Vorteil der Bauart nach Fig. 3 und 4 ist die Verbesserung der Spanngenauigkeit, insbesondere bei niedriger Belastung. Im unbelasteten oder gering belasteten Zustand kann der F'utterkolben 5 eines Backenfutters gemäß Fig. I und 2 innerhalb des Führungsspicls gegenüber der Bohrung 6 eine beliebige Lage einnehmen, die von der eigentlich erwünschten Lage in bezug 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 F i g. 1 und 2 kann lediglich eine sehr hohe Belastung dazu führen, daß die Kcilhakcn 9 des

λ. 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 Futterkörper 1 und an den entsprechenden Gegenflächen am Futterkolben 5 abzeichnen.

Bei der Bauart nach F i g. 3 und 4 legen sich die leistenförmigen Keilstücke 5fedes Futterkolbcns 5 ohne

' weitere konstruktive Maßnahmen an die Führungsfläche der Bohrung 6 im Futterkörper 1 an. Hierbei ist von Vorteil, daß die Abstützung 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. 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 innenliegenden Fußfläche durchgehenden Keilfläche (lOaJfür eine Innenspannung und mit einew Steg (IOb) ausgebildet ist, der zugleich als Verbindungsglied zur Rückseite der Spannbacke (2) dient, und daß am Futterkolben (5) leistenförmige Keilstücke (Sb) zu beiden Seiten des Stegs (iOb) ausgebildet sind, die in Umfangsrichtung des Futterkolbens (5) bis an den Steg (iOb) 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 (Sc) mit jeweils einer Keilfläche (1Oc^ des Keilhakens (10) zusammenwirken.

2. 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 Keilstücke (Sb)aes Futterkolbens (5).