DE3122746C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit in einem Futterkörper geführten, durch ein kraftbetätigtes Antriebsglied radial verstellbaren Spannbacken und mit zu­ sätzlich auf die Spannbacken in Richtung ihrer Ver­ stellbarkeit wirkenden, im Spannfutter angeordneten Kraftgliedern.

Bei einem aus der DE-OS 25 42 569 bekannten Spann­ futter dieser Art für Drehmaschinen mit zur Futter­ achse radialer Verstellrichtung der Spannbacken dienen die Kraftglieder zum Ausgleich der auf die Spannbacken wirkenden Fliehkraft. Dazu sind im Futter­ körper verstellbare Fliehgewichte vorgesehen, die die in Richtung zur Futterachse auf die Spannbacken wir­ kenden Kraftglieder betätigen, die als hydraulische Zylinder-Kolbenanordnungen mit einem von der Flieh­ kraft der Fliehgewichte unter Druck gesetzten hydraulischen Druckmedium ausgebildet sind.

Schwierigkeiten treten bei den artgemäßen Spann­ futtern dann auf, wenn das Werkstück - aus welchen Gründen auch immer - nur eine geringe Spannkraft bei seiner Einspannung erfahren darf. In solchen Fällen kann die futtereigene Reibung in der Kraft­ kette vom Antriebsglied zu den Spannbacken eine so große Rolle spielen, daß eine zuverlässige Einspan­ nung des Werkstückes nicht mehr möglich ist, weil die Reibungskräfte mit der Betätigungskraft am An­ triebsglied vergleichbar werden und die demgegen­ über verbleibende kleine Spannkraft nicht mehr aus­ reichend genau bestimmbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszu­ bilden, daß eine zuverlässige Einspannung des Werkstückes auch mit sehr geringer Spannkraft mög­ lich ist.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriffsmerkmalen nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kraftglieder eine Gegenkraft auf die Spann­ backen erzeugen, die der auf die Spannbacken vom Antriebsglied erzeugten Betätigungskraft entgegen­ gesetzt ist.

Die direkt auf die Spannbacken wirkende Gegenkraft erlaubt auch bei geringer Spannkraft eine so hohe Betätigungskraft auf die Spannbacken, daß die futter­ eigene Reibung demgegenüber nur noch eine unterge­ ordnete Rolle spielt und im Ergebnis die resultierende Spannkraft aus der Betätigungskraft und der Gegenkraft sehr genau bestimmt und eingestellt werden kann.

In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung sind die Kraftglieder hydraulische Zylinder-Kolbenanord­ nungen, die mit ihrer Zylinderachse jeweils parallel zur Verstellrichtung der Spannbacken, also radial angeordnet sind und deren Kolben mit aus dem Zylinder geführtem Stößel an den Spannbacken angreifen. Es empfiehlt sich, die Zylinder-Kolbenanordnungen an eine hydrau­ lische Druckquelle außerhalb des Spannfutters anzu­ schließen, weil dann der Druck der Hydraulikflüssig­ keit in den Zylinder-Kolbenanordnungen genau bestimmbar ist und geringe Leckagen ohne nennenswerten Einfluß auf die Höhe des Druckes sind. Bei einem im Spann­ futter geschlossenen Hydrauliksystem ist dagegen der Druck in den Zylinder-Kolbenanordnungen und damit die Gegenkraft stark vom Verstellweg der Spannbacken abhängig, im übrigen nur schwer beeinflußbar und im Falle selbst sehr geringer Leckagen nur mehr schwer bestimmbar.

Bei Spannfuttern mit der Möglichkeit, ein hohles Werk­ stück wahlweise außen oder innen zu spannen, ist es vorteilhaft, auch die Gegenkraft in der für Innen- und Außenspannung jeweils richtigen Richtung erzeu­ gen zu können. Eine dazu besonders geeignete Aus­ führungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kraftglied zwei Kolben mit einander ent­ gegengesetzten Wirkungsrichtungen aufweist und beide Kolben wechselweise auf die Spannbacke arbeiten, wozu beide Kolben zwar gleichzeitig von der Hydraulik­ flüssigkeit beaufschlagt sind, ihr Weg in der ihnen jeweils eigenen Wirkungsrichtung aber durch je einen Anschlag in der Weise begrenzt ist, daß Kraftschluß zwischen der Spannbacke und einem der Kolben nur bei Anlage des jeweils anderen Kolbens am Anschlag besteht. Das Hydrauliksystem bedarf dann zwischen Innen- und Außenspannung keiner Umschaltung. Die Richtung der Gegenkraft kehrt sich beim Wechsel zwischen Innen- und Außenspannung selbsttätig um.

Vorzugsweise ist die Anordnung im übrigen so gewählt, daß die mit dem Zylinder am Futterkörper gehaltenen Kraftglieder in je eine zum Futterkörper hin offene Aussparung jeder Spannbacke vorstehen. Der Angriff der Gegenkraft an den Spannbacken kann dann leicht so symmetrisch erfolgen, daß die Gefahr eines Kantens der Spannbacken in ihren Führungen vermieden wird. Im einzelnen empfiehlt es sich, daß jeder Zylinder außenseitig einen Ansatz aufweist, der abgedichtet in eine Aufnahme im Futterkörper eingesetzt ist, daß die Aufnahmen an eine Versorgungsleitung für die Hydraulikflüssigkeit angeschlossen sind, und daß der Zylinderinnenraum über eine den Ansatz durch­ setzende Öffnung mit der Aufnahme in Verbindung steht. Dieser Ansatz bewirkt nicht nur die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zur Zylinder-Kolbenanord­ nung in besonders einfacher Weise, sondern auch eine sehr günstige Kraftübertragung vom jeweiligen Zylinder auf den Futterkörper in Reaktion auf die von der Zylinder-Kolbenanordnung auf die Spannbacke ausgeübte Gegenkraft. Für die Kraftübertragung zwischen den Kolben und den Spannbacken ergeben sich besonders günstige Verhältnisse dadurch, daß die Aussparungen quer zur Verstellrichtung der Spann­ backen verlaufende Stirnflächen aufweisen, an die sich die Stößel mit ihrem aus dem Zylinder heraus­ ragenden Ende unmittelbar anlegen.

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

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Spannfutter nach der Erfindung,

Fig. 2 das in Fig. 1 mit II bezeichnete Detail in ge­ gegenüber Fig. 1 vergrößerter Darstellung,

Fig. 3 den Gegenstand nach Fig. 2 in einem anderen Be­ triebszustand.

In Fig. 1 der Zeichnung ist ein Spannfutter für Drehmaschinen mit radial in einem Futterkörper 1 geführten Spannbac­ ken 2 dargestellt, die durch ein kraftbetätigtes An­ triebsglied 3 verstellbar sind. In der Zeichnung sind von den Spannbacken 2 nur die Grundbacken ohne Aufsatz­ backen dargestellt. Sie sind über zur Futterachse ge­ neigt verlaufende Keilaufnahmen 4 und darin eingreifen­ de Keilhaken 5 an das Antriebsglied 3 angeschlossen, das zur Betätigung der Spannbacken 2 mittels einer nicht dargestellten, bei 6 anschließbaren Spannstange axial verschiebbar im Futterkörper 1 geführt ist. Diese Ausführungsform des Spannbackenantriebs durch das Antriebsglied 3 ist nur beispielsweise gewählt; die Übertragung der Stellbewegung vom Antriebsglied 3 auf die Spannbacken 2 kann auch in anderer Weise er­ folgen, wie es an sich bei Spannfuttern vielfach be­ kannt ist. Das dargestellte Spannfutter besitzt ins­ gesamt drei Spannbacken 2, die über den Futterumfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Von ihnen ist in der Zeichnung nur eine Spannbacke dargestellt.

Der Futterkörper 1 ist über einen Spannflansch 7 an die nicht dargestellte Drehmaschinenspindel mittels Schrauben 8 anschließbar.

Zusätzlich zum Antriebsglied 3 wirken auf die Spann­ backen 2 in Richtung ihrer Verstellbarkeit Kraft­ glieder 9, die im Spannfutter 1 angeordnet sind. Je Spannbacke 2 ist eine eigenes Kraftglied 9 vorgesehen. Diese Kraftglieder 9 erzeugen eine unmittelbar auf die Spannbacken 2 wirkende radiale Gegenkraft, die der vom Antriebsglied 3 auf die Spannbacken 2 erzeug­ ten Betätigungskraft entgegengesetzt ist. Die Kraft­ glieder 9 sind hydraulische Zylinder-Kolbenanordnungen, die mit ihrer Zylinderachse jeweils parallel zur Ver­ stellrichtung der Spannbacken 2, also radial ange­ ordnet sind und deren Kolben 10.1, 10.2 mit aus dem Zylinder 11 geführtem Stößel 12 an den Spannbacken 2 angreifen. Die Kraftglieder 9 sind mit ihrem Zylin­ der 11 am Futterkörper 1 gehalten und stehen in je eine zum Futterkörper 1 hin offene Aussparung 13 je­ der Spannbacke 2 vor, so daß die Stößel 12 an der Spannbacke 2 in deren Mittelebene angreifen können und dadurch die Gefahr eines Verkantens der Spann­ backe 2 in ihrer Führung vermieden wird. Jeder Zylinder 11 ist außenseitig mit einem Ansatz 14 ver­ sehen und mit diesem Ansatz abgedichtet in eine Auf­ nahme 15 im Futterkörper 1 formschlüssig eingesetzt. Die Aufnahmen 15 sind an eine Versorgungsleitung 16 für die Hydraulikflüssigkeit im Spannflansch 7 an­ geschlossen. Die Versorgungsleitung 16 ist über die nicht dargestellte Drehmaschinenspindel mit einer außerhalb des Spannfutters vorgesehenen, ebenfalls nicht dargestellten Druckmittelquelle verbunden. Der Zylinderinnenraum 17 (vgl. Fig. 2) steht über eine den Ansatz 14 durchsetzende Öffnung 18 mit der Aufnahme 15 in Ver­ bindung, so daß der Zylinderinnenraum 17 zwischen den Kolben 10 von der Hydraulikflüssigkeit aus der Versorgungsleitung 16 gespeist werden kann. Gleich­ zeitig dient der Ansatz 14 dazu, die in Reaktion auf die Gegenkraft am Zylinder 11 selbst entstehen­ den Kräfte in den Futterkörper 1 abzuleiten.

Die Aussparungen 13 besitzen sich gegenüberliegende, quer zur Verstellrichtung der Spannbacken 2 verlau­ fende Stirnflächen 19, an welchen sich die Stößel 12 mit ihrem aus dem Zylinder 11 herausragenden Ende unmittelbar anlegen. Jedes Kraftglied 9 enthält da­ bei zwei Kolben 10.1, 10.2 mit radial einander ent­ gegengesetzten Wirkungsrichtungen. Diese beiden Kol­ ben 10.1, 10.2 arbeiten wechselweise auf die Spann­ backe 2, wozu beide Kolben zwar gleichzeitig von der Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt sind, ihr Weg in der ihnen jeweils eigenen radialen Wirkungsrichtung aber durch je einen Anschlag 20 in Form einer Zylin­ derbüchse in der Weise begrenzt wird, daß Kraftschluß zwischen der Spannbacke 2 und einem Kolben 10.1, 10.2 nur bei Anlage des jeweils anderen Kolbens am Anschlag 20 besteht. In der Fig. 1 und 2 ist der Fall dargestellt, daß bei Außenspannung die Spann­ backe 2 sich in ihrer radial äußeren Endstellung be­ findet. Der radial innere Kolben 10.1 ist über seinen dadurch an der Spannbacke 2 radial anliegen­ den Stößel 12 vom Anschlag 20 abgehoben, während der radialaüßere Kolben 10.2 seinem Anschlag 20 an­ liegt und also der diesem Kolben zugeordnete Stößel 12 aus dem Zylinder 11 vorsteht, ohne jedoch seiner­ seits an der Spannbacke 2 anzuliegen. Vielmehr be­ findet sich zwischen dem Stößel 12 und der ihm zuge­ ordneten Stirnfläche 19 der Aussparung 13 ein lich­ ter Abstand X.

Werden die Spannbacken 2 aus dieser Endstellung durch das Antriebsglied 3 deuradial nach innen verstellt, so ergibt sich in der radial inneren Endstellung der Spannbacke 2 der in Fig. 3 darge­ stellte Zustand. Der radiale Hub der Spannbacken 2 zum Spannen des nicht dargestellten Werkstückes ist größer als der vorstehend mit X bezeichnete Spalt zwischen der radial äußeren Stirnfläche 19 der Aus­ sparung 13 einerseits und dem Stößel 12 des radial äußeren Kolbens 10.2 andererseits. Die sich nach inneren verstellenden Spannbacken 2 lösen sich nach einem Stellhub Y vom Stößel 12 der radial inneren Kolben 10.1, die durch ihren Anschlag 20 an einer weiteren Bewegung radial nach innen gehindert werden. Ist der Hub Y gleich der Breite des Spaltes X, wie es in der Regel der Fall sein soll, so gelangt der radial äußere Kolben 10.2 zur Anlage an der Spann­ backe 2, die den Kolben 102 von seinem Anschlag 20 abhebt, so daß der Kolben eine radial nach außen gerichtete Gegenkraft auf die Spannbacke 2 ausübt, bis schließlich entsprechend Fig. 3 die Spannbacken­ bewegung durch Anschlag der Spannbacke 2 am Zylinder 11 bzw. dessen Zylinderbüchse 20 ein Ende findet. Offensichtlich kann die Größe der Gegenkraft durch Verändern des Druckes im Zylinder 11 zwischen beiden Kolben 10.1, 10.2 leicht beeinflußt werden. Die effektive Spannkraft am Werkstück ist gleich der vom Antriebsglied 3 auf die Spannbacken 2 ausgeübten radialen Betätigungskraft abzüglich der in entgegen­ gesetzter Richtung von den Kraftgliedern 9 auf die Spannbacken ausgeübten Gegenkraft.

Im Falle einer Innenspannung des Werkstückes ist die Funktion des Spannfutters und der Kraftglieder sinn­ gemäß mit radial umgekehrten Bewegungsabläufen und Kraftrichtungen. Die Gegenkraft auf die Spannbacken 2 wird beim Spannvorgang dann von den radial innen liegenden Kolben 10.1 erzeugt.

Claims (6)

1. Spannfutter mit in einem Futterkörper (1) geführ­ ten, durch ein kraftbetätigtes Antriebsglied (3) radial verstellbaren Spannbacken (2) und mit zusätzlich auf die Spannbacken (2) in Richtung ihrer Ver­ stellbarkeit wirkenden, im Spannfutter (1) ange­ ordneten Kraftgliedern (9), dadurch gekennzeich­ net, daß die Kraftglieder (9) eine Gegenkraft auf die Spannbacken (2) erzeugen, die der vom Antriebs­ glied (3) auf die Spannbacken (2) erzeugten Be­ tätigungskraft entgegengesetzt ist.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kraftglieder (9) hydraulische Zylin­ der-Kolbenanordnungen sind, die mit ihrer Zylinder­ achse jeweils parallel zur Verstellrichtung der Spannbacken (2), also radial angeordet sind und deren Kolben (10.1, 10.2) mit aus dem Zyliner (11) geführtem Stößel (12) an den Spannbacken (2) angreifen.

3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß jedes Kraftglied (9) zwei Kolben (10.1; 10.2) mit einander entgegengesetzten Wirkungs­ richtungen aufweist und beide Kolben wechselweise auf die Spannbacke (2) arbeiten, wozu beide Kol­ ben (10.1; 10.2) zwar gleichzeitig von der Hydrau­ likflüssigkeit beauschlagt sind, ihr Weg in der ihnen jeweils eigenen Wirkungsrichtung aber durch je einen Anschlag (20) in der Weise begrenzt ist, daß Kraftschluß zwischen der Spannbacke (2) und einem der Kolben (10.1; 10.2) nur bei Anlage des jeweils anderen Kolbens am Anschlag (20) besteht.

4. Spannfutter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die mit dem Zylinder (11) am Futter­ körper (1) gehaltenen Kraftglieder (9) in je eine zum Futterkörper (1) hin offene Aussparung (13) jeder Spannbacke (2) vorstehen.

5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinder (11) außenseitig einen Ansatz (14) aufweist, der abgedichtet in eine Aufnahme (15) im Futterkörper (1) eingesetzt ist, daß die Aufnahmen (15) an eine Versorgungsleitung (16) für die Hydrau­ likflüssigkeit angeschlossen sind und daß jeder Zylin­ derinnenraum (17) über eine den Ansatz (14) durch­ setzende Öffnung (18) mit der Aufnahme (15) in Ver­ bindung steht.

6. Spannfutter nach Anspruch 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (13) quer zur Verstellrichtung der Spannbacken (2) ver­ laufende Stirnflächen (19) aufweisen, an die sich die Stößel (12) mit ihrem aus dem Zylinder (11) heraus­ ragenden Ende unmittelbar anlegen.