DE2918769C3 - Umlaufendes Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein umlaufendes Spannfutter, insbesondere für Drehmaschinen, mit während des Laufs schaltbarcn, das heißt quer zur Drehachse dos Futterkörpers verschiebbaren und/oder um eine von der Drehachse abweichende Achse verdrehbaren .Spannbacken, deren Stellung niiltcls einer Kontrolleinrichtung feststellbar ist, welche mit der Steuerung des Antriebs der Maschine und/oder der Werk/enge verbunden ist.

Es sind umlaufende Spannfutter bekannt, bei denen das eingespannte Werkstück während des gesamten Bearbeitungsvorganges mit den Spannbacken um eine nicht mit der Drehachse übereinstimmende Schwenkachse schrittweise weitergeschaltet, das heißt geschwenkt wird, um Werkstückabschnitte unter verschiedenen, sich kreuzenden Achsen bearbeiten zu können. Ein derartiges, als Schwenkfutter bezeichnetes Spannfutter mit Weiterschaltung der Spannbacken bei laufender Spindel zeigt beispielsweise die DE-PS 10 92 276.

Derartige Schwenkfutter werden häufig auf Drehmaschinen verwendet, bei denen auch der Arbeitszyklus der Werkzeuge selbsttätig gesteuert wird Um eine ständige Beobachtung durch Bedienungspersonen einzusparen und trotzdem einen Bruch der Werkzeuge oder ein Beschädigen des Werkstückes zu verhindern, besteht hierbei die Forderung, die Bewegungen von Werkstück und Werkzeugen so aufeinander abzustimmen, daß kein Werkzeug eingesetzt werden kann, solange sich das Werkstück nicht in der diesem Werkzeug entsprechenden Stellung befindet. Bei Werkslücken, die in jeder Bearbeitungsachse gleiche Form und Abmessungen bekommen sollen, wie beispielsweise bei Zapfenkreuzen, genügt es, die Weiterschaltung des Werkstückes richtig und vollständig auszuführen. Bei unsymmetrischen Werkstücken, beispielsweise Ventilgehäusen, die für jede Arbeitslage des Werkstückes andere Bearbeitungswerkzeuge erfordern bzw. eine andere Bewegung eines Kopierwerkzeuges, muß jedoch zusätzlich zu einer richtigen und vollständigen Weiterschaltung sichergestellt werden, daß in jeder Arbeitslage nur die dafür vorgesehenen Werkzeuge eingesetzt werden und daß diese Werkzeuge die richtige Vorschubbewegung ausführen.

Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, die Stellung der verdrehbaren Spannbacken des Schwenkfutters durch eine aus der Mantelfläche des Futterkörpers herausragende Signalscheibe anzuzeigen und mittels eines ortsfest angeordneten Kontrollgerätes abzutasten. Bei einer bekannten Ausführung besteht das Kontrollgerät cus drei Lichtschranken, die mit drei gleichartigen, radial auf der Signalscheibe angeordneten Nocken zusammenwirken, so daß jede Stellung der Schwenkbacken durch eine andere Kombination der unterbrochenen Lichtstrahlen gekennzeichnet ist.

Bei einer anderen bekannten Ausführung eines Schwenkfutter-Kontrollgcrätes nach der DE-PS 19 16 275 ist die Signalscheibe mit einer sämtliche Schaltstellungen kennzeichnenden Anzahl von Nuten oder Nocken versehen und das Kontrollgerät mit einer den Schaltstellungen entsprechenden Anzahl von Fiihlerstangen ausgestattet, die in den Umlaufbereich der Nuten oder Nocken in bzw. auf der Signalscheibe vorschiebbar sind, um eine mechanische Abtastung der jeweiligen Stellung der Spannbacken vorzunehmen.

Schließlich ist es aus der US-PS 38 79 045 bei einem Schwenkfutter der eingangs beschriebenen Art bekannt, die Überwachung der Stellung der schaltbaren Spannbacken durch eine Kontrolleinrichtung vorzunehmen, die mit elektrischen Naherungsschaltcrn arbeitet. Diese sind wiederum außerhalb des eigentlichen Spannfutters in einem feststehenden Gehäuse angeordnet und tasten das aus dem Umfang des Flitterkörpers herausragende linde der Spannbacken ab.

Da sowohl die voranstehend erwähnten Signalscheibe n, Lichtschranken und Fühlerstangen als auch die

Näherungsschalter außerhalb des Spannfutters im Arbeitsraum der Drehmaschine angeordnet und damit den Spänen und der Kühlflüssigkeit ausgesetzt sind, besitzen alle bekannten Kontrollvorrichtungen eine hohe Störanfälligkeit, die sich auch mit erhöhtem technischen Aufwand nicht beseitigen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein umlaufendes Spannfutter mit einer Kontrolleinrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, dnß eine zuverlässige Überwachung der Spannbackenstellungen mit gerir-gem technischen Aufwand ermöglicht ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch mindestens eine zu mindestens einer der Spannbacken führende Druckluftleitung, deren Mündung in jeder der unterschiedlichen Stellungen der Spannbacke mit einem einen bestimmten, der jeweiligen Stellung entsprechenden Staudruck in der Druckluftleitung hervorrufenden Abströmwiderstand zusammenwirkt.

Durch die erfindungsgemäß angeordnete, mit unterschiedlichen Absirömwiderständen an der Spannbacke zusammenwirkende Druckluftleitung kann die jeweilige Stellung der Spannbacken und damit des Werkstückes ohne ein zusätzliches, im Arbeitsraum der Maschine angeordnetes Kontrollgerät festgestellt werden. Es ist außer einer Ausbildung der Abstrcmwiderstände an einer der Spannbacken lediglich erforderlich, im Futterkörper und in der das Spannfutter tragenden Spindel Bohrungen für die Druckluftleitung auszubilden, die zumindest während des Kontrollzeitpunktes mit einer Druckluftquelle verbunden ist. Die voranstellend beschriebenen Maßnahmen erfordern nur einen geringen Konstruktions- und Bearbeitungsaufwand und ergeben eine im Futterkörper angeordnete Kontrollein richtung, deren Funktionssicherheit durch Späne und Kühlflüssigkeiten nicht beeinträchtigt werden kann.

Aus der Zeitschrift »Ingenieur digest« 1972, Heft 9, Seite 102 ist es zwar bekannt, Staudüsen zur Überwachung des Erreichens einer Endlage an einem Festanschlag oder einer bestimmten Spannkraft einzusetzen; diese bekannten Staudüsen sind jedoch wiederum durch ihren Einbau im Arbeitsraum der Maschine Verunreinigungen ausgesetzt und geben ein Signal nur bei vollständigem Abschluß ihrer öffnung ab, wogegen die im Inneren eines Spannfutters vor Verunreinigungen geschützte Mündung der erfindungsgemäßen Druckluftleitung in jeder der unterschiedlichen Stellungen der Spannbacke unterschiedliche Abströmwic'erstände registriert, die sich aus der jeweiligen Stellung der Spannbacke ergeben.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die Abströmwiderstände durch unterschiedliche Düsen gebildet, die jeweils in einer radialen, zu einem gemeinsamen Abströmkanal führenden Bohrung angeordnet sind. Vorzugsweise sind diese radialen Bohrungen in dem eine Spannbacke tragenden Schwenkwerk des Spannfutters ausgebildet. Der gemeinsame Abströmkanal kann durch die 'Nnscnkung für den Kopf der Backcnbefestigiingsschraube gebildet werden.

Bei einer alternativen Aiisführiingsform sind die Abströmwiderstande durch am Lagerzapfen des .Schwenkwerkes oder Spannwcrkcs angebrachte, unterschiedliche Abströmquerschnitte für die Mündung der Drucklufilciuing hervorrufende Pnillflächen gebildet. Bei der Verwendung derartiger Prallflächen besteht die Möglichkeit, diese derart auszuführen, daß auch eine Axialverschiebung des Lagerzapfens keine Veränderungen des Abstromquerschnittes hervorruft, so daß die Abströmwiderstände auch an dem in axialer Richtung verschiebbaren Spannwerk ausgebildet werden können.

Gemäß einem weiteren Merkmal ist in die Druckluftleituiig zwischen einer Druckquelle und der Mündung eine Vorrichtung zur Druckerfassung und Umwandlung in Signale eingebaut, die vorzugsweise aus pneumatischelektrischen Wandlern besteht, deren elektrischer Signalgeber mit der Maschinen- und/oder Werkzeugsteuerung verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, die durch die unterschiedlichen Abströmwiderstände hervorgerufenen Staudrücke in der Druckluftleitung unmittelbar zur Erzeugung von elektrischen Steuersignalen auszunutzen, wodurch sich sowohl der bauliche Aufwand als auch die Zeitabläufe für die Kontrolleinrichtung erheblich vereinfachen lassen.

In weiterer Ausbildung ist vorgesehen, die Druckluftleitung mittels einer Druckluftüberleitungsvorrichtung ständig mit der einen konstanten Luftdruck erzeugenden Druckluftquelle zu verbinden, wobei dieser Luftdruck ca. ein bar beträgt. Durch diese ständige Beschickung der Druckluftleitung mit Druckluft eines bestimmten Druckes stehen nicht nur die Kontrollsignale ständig an, sondern es erfolgt außerdem eine selbsttätige Reinigung sämtlicher Öffnungen und Strömungswiderstände.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannfutters dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Gesamtdarstellung des an einer Spindel befestigten Spannfutters mit zugehöriger Druckluftquelle, wobei das Spannfutter im Längsschnitt dargestellt ist, und

Fi g. 2 einen sekantialen Schnitt durch das Spannfutter gemäß der Schnittlinie U-Il in Fig. 1.

Das als Schwenkfutter ausgebildete Spannfutter ist gemäß Fig. 1 am Flansch la einer Spindel il befestigt, die an ihrem anderen Ende eine ölzuführung 2 trägt. Über diese Ölzuführung 2 wird dem Schwenkfutter das erforderliche Drucköl zum Spannen und zum absatzweisen Schalten der Spannbacken zugeführt. Der besseren Übersichtlichkeit wegen fehlt in Fig. 1 die Werkzeugmaschine und der Spindelantrieb, da diese Teile nicht zur Erläuterung erforderlich sind.

Das Schwenkfutter weist einen Futterkörper 3 auf, der zusammen mit der Spindel 1 um eine Drehachse X-X umläuft. Diese Drehachse X-X wird im rechten Winkel von einer Schwenkachse Y-Y geschnitten, um welche ein Werkstück W während des Umlaufens des Schwenkfutters schrittweise drehbar ist. Dieses Verdrehen des Werkstückes W um die Drehachse Y-Y geschieht mittels eines Schwenkwerkes 4, das durch zwei Stößel 4a und 4b betätigt wird, wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt. Diese beiden Stößel 4a und 46 wirken mit einem Vierkantstück des Schwenkwerkes 4 zusammen und bewirken jeweils eine Verdrehung des Schwenkwerkes 4 um 45°. Eine Betätigung beider Stößel 4a und 4b hat somit eine Verdrehung des Schwenkwerkes 4 um 90" zur Folge. Die Lagerung des .Schwenkwerkes 4 im Futterkörper 3 erfolgt mittels zweier Radiallager 5a und 5bsowie eines Axiallagers 5c. Das mit den Enden der beiden Stößel 4a und 4b zusammenwirkende Vierkantstuck 4cdes Schwenkwerkcs 4 ist am besten in F i g. 2 zu erkennen.

Am Schwenkwerk 4 ist mittels einer Backenbefestigungsschraubc 6 ein Spanneinsatz 7 auswechselbar befestigt, dessen Spannfläche auf die jeweilige Form des Werkstückes W abgestimmt ist. Dieser Spanneinsatz 7

bildet zusammen mit dem Schwenkwerk 4 die eine Spannbacke. Die andere Spannbacke wird durch einen Spanneinsatz 8 und ein Spannwerk 9 gebildet, das mittels eines Kolbens 9a in axialer Richtung, d. h. in Längsrichtung der Schwenkachse Y- Yzum Öffnen und Schließen der Spanneinsätze 7 und 8 verstellbar ist. Der Kolben 9a ist in einer zylindrischen Bohrung 3a des Futterkörpers 3 angeordnet, die durch einen Verschlußdeckel 3b abgeschlossen ist. Die Beaufschlagung des Kolbens 9a des Spannwerkes 9 erfolgt ebenso wie die Axialverschiebung der Stößel 4a und 4b durch Drucköl, welches über nicht dargestellte Bohrungen im Futterkörper 3 und in der Spindel 1 sowie mittels der ölzuführung 2 auch während der Rotation in das Schwenkfutter gelangt.

Im Fijtterkörner 3 ist weiterhin, eine Druckluftleitung 10 angeordnet, die aus verschiedenen miteinander in Verbindung stehenden Bohrungen besteht. Diese Druckluftleitung IO erstreckt sich auch durch den Flansch la und die Spindel 1 sowie die ölzuführung 2 hindurch bis zu einer Luftzuführung 11, die am freien Ende der ölzuführung 2 angeordnet und auf einem Lagerzapfen Inder Spindel 1 drehbar gelagert ist. Die auf diese Weise auf der Spindel 1 drehbar gelagerte Luftzuführung 11, deren Gehäuse bei umlaufender Spindel I feststeht, ist über eine Leitung 12 mit einer Druckluftquelle 13 verbunden, die in F i g. 1 schematisch dargestellt ist.

Am anderen, innerhalb des Futterkörpers 3 liegenden Ende besitzt die Druckluftleitung 10 eine Mündung 14, deren öffnung oberhalb des Vierkantstückes 4c des Schwenkwerkes 4 liegt. In diesem Bereich ist das Schwenkwerk 4 mit vier Radialbohrungen 15 versehen, die in einem gemeinsamen Abströmkanal 16 münden, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Ansenkung für den Kopf der Backenbefestigungsschraube 6 gebildet ist und mit der Umgebungsluft in Verbindung steht.

In jeder Radialbohrung 15 ist eine Düse 17a, i7b, 17c bzw. YId angeordnet, die unterschiedliche Düsenbohrungen aufweisen. Jede der vier möglichen Stellungen des Schwenkwerkes 4 hat somit einen unterschiedlichen,

, der jeweiligen Stellung des Schwenkwerkes 4 entsprechenden Abströmwiderstand für die aus der Druckluftleitung 10 austretende Druckluft zur Folge. Von diesem Abströmwiderstand hängt es ab, welcher Staudruck sich in der Druckluftleitung 10 ausbildet. Jeder der vier möglichen Stellungen des Schwenkwerkes 4 entspricht somit ein bestimmter Staudruck in der Druckluftleitung 10.

In die Druckluftleitung 10 bzw. in die Leitung 12 zwischen der Luftzuführung 11 und der Druckluftquelle 13 ist eine Vorrichtung 18 zur Druckerfassung und Umwandlung in Signale eingebaut. Diese Vorrichtung kann beispielsweise aus pneumatisch-elektrischen Wandlern bestehen, die jeweils dann ein Signal abgeben, wenn der ihnen zugeordnete Staudruck in der

·., Druckluftleitung 10 auftritt. Das von diesen pneumatisch-elektrischen Wandlern abgegebene elektrische Signal kann unmittelbar zur Überwachung der Stellung des Schwenkwerkes 4 sowie zur Freigabe von Steuerbetehlen für den Antrieb der Maschine oder der

:: Werkzeuge verwendet werden, wenn diese Steuerbefehle von dem Erreichen oder dem Einhalten einer bestimmten Stellung des Schwenkwerkes 4 abhängig sind.

Anstelle der beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Abströmwiderstände für die Mündung 14 der Druckluftleitung 10 verwendeten Düsen 17a, 176, 17c und Md können am Schwenkwerk 4 oder irgend einem anderen, mit den Spanneinsätzen 7 und 8 drehenden Bauteil des Schwenkfutters Prallflächen ausgebildet

.^; werden, die entsprechend der jeweiligen Stellung der Spanneinsätze 7 und 8 den Abströmquerschnitt für die Mündung 14 der Druckluftleitung 10 verändern.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Umlaufendes Spannfutter, insbesondere für Drehmaschinen, mit während des Laufs schaltbaren, das heißt quer zur Drehachse des Futterkörpers * verschiebbaren und/oder um eine von der Drehachse abweichende Achse verdrehbaren Spannbacken, deren Stellung mittels einer Kontrolleinrichtung feststellbar ist, welche mit der Steuerung des Antriebs der Maschine und/oder der Werkzeuge verbunden ist, gekennzeichnet durch mindestens eine zu mindestens einer der Spannbakken führende Druckluftleitung (10), deren Mündung (14) in jeder der unterschiedlichen Stellungen der Spannbacke mit einem einen bestimmten, der is jeweiligen Stellung entsprechenden Staudruck in der Druckluftleitung (10) hervorrufenden Abströmwiderstand zusammenwirkt.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmwiderstände durch unterschiedliche Düsen (17a; 176; 17c; Vorgebildet sind, die jeweils in einer radialen, zu einem gemeinsamen Abströmkanal (16) führenden Bohrung (15) angeordnet sind.

3. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 und 2, r> dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Bohrungen (15) in dem einen Spanneinsatz (7) tragenden Schwenkwerk (4) ausgebildet sind.

4. Spannfutter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame «.' Abströmkanal (16) durch die Ansenkung für den Kopf der Backenbefestigungsschraube (6) gebildet ist.

5. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abströmwiderstände durch am )■> Schwenkwerk (4) oder Spannwerk (9) angebrachte, unterschiedliche Abströmquerschnitte für die Mündung (14) der Druckluftleitung (10) hervorrufende Prallflächen gebildet sind.

6. Spannfutter nach mindestens einem der -to Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckluftleitung (10) zwischen einer Druckluftquelle (13) und der Mündung (14) eine Vorrichtung (18) zur Druckerfassung und Umwandlung in Signale eingebaut ist. -i■;

7. Spannfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Druckluftleitung (10) bzw. Leitung (12) pneumatisch-elektrische Wandler eingebaut sind, deren elektrischer Signalgeber mit der Maschinen- und/oder Werkzeugsteuerung vertun- ^r"i den ist.

8. Spannfutter nach mindestens einem der Ansprüche I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftleitung (10) mittels einer Luftzuführung (11) ständig mit der einen konstanten Luftdruck "">» erzeugenden Druckluftquelle (13) verbunden ist.