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Die Erfindung betrifft ein Mitnehmer- bzw. Spannfutter
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für Rundschleifmaschinen mit in bzw. an einem Gehäuse angeordneten
Spannelementen, wie Spannbacken od.dgl., zum Einspannen eines Werkstückes.
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Auf Rundschleifmaschinen werden die Werkstücke in der Regel mittels
zweier Spitzen, welche an den Stirnenden des Werkstückes angreifen, bezüglich einer
gewünschten Rotationsachse fixiert und mittels des Spann- bzw.
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Mitnehmerfutters, dessen Spannelemente ein Stirnende des Werkstückes
fest umgreifen, in Rotation gesetzt, um den gewünschten Bearbeitungsvorgang durchzuführen.
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Da die Spannelemente bei herkömmlichen Mitnehmer- bzw.
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Spannfuttern rotationssymmetrisch bezüglich der durch die Spitzen
festgelegten Rotationsachse angeordnet sind, kann das Werkstück unter Umständen
beim Einspannen etwas bezüglich der Rotationsachse radial verschoben werden, wenn
der mit den Spannelementen zusammenwirkende Umfangsflächenbereich des Werkstückes
einen Rundlauf fehler zu den Werkstückzentren aufweist.
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Derartige Fehler, wie sie auch bei sorgfältiger Herstellung nicht
vollständig vermeidbar sind, führen dann zu entsprechenden Fehlern bei der Werkstückbearbeitung
auf der Rundschleifmaschine.
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Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, Mitnehmer-bzw. Spannfutter zu
schaffen, welche ein Werkstück auch dann zwangsfrei bezüglich einer gewünschten.
Rotationsachse zu fassen vermögen, wenn das Werkstück im Bereich seiner vom Mitnehmer-
bzw. Spannfutter erfaßten Teile nicht vollkommen rotationssymmetrisch bezüglich
der gewünschten Rotationsachse ausgebildet ist.
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Di~< A';ifg#be wird dadurch gelost, daß die Span#e1eirente in bzw.
an einem Tragteil angeordnet sind, welches mit radialem Spiel am bzw. im Futtergehäuse
gelagert und mit demselben undrehbar gekoppelt ist.
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Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, das Spann- bzw.
Mitnehmerfutter lediglich dazu zu verwenden, das Werkstück in eine gewünschte Drehung
zu versetzen, während die Fixierung der Rotationsachse, bezüglich der sich das Werkstück
bei der Bearbeitung dreht, mit vom Spann- bzw. Mitnehmerfutter getrennten Mitteln
erfolgt, etwa mittels an der Rundschleifmaschine fest bzw. verschiebbar angeordneten
Spitzen.
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Aufgrund des schwimmend angeordneten Tragteiles können die Spannelemente
keine bzw. praktisch keinerlei radial zur Rotationsachse ausgerichtete resultierende
Kraft auf das Werkstück ausüben, d.h. die mit den anderen Mitteln festgelegte Rotationsachse,
um die sich das Werkstück bei der nachfolgenden Bearbeitung drehen soll, kann durch
den Einspannvorgang nicht verändert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Spannelemente
direkt oder indirekt durch im Tragteil angeordnete Kraftaggregate, beispielsweise
starke Federn od.dgl., in Richtung ihrer Spannlage beaufschlagt, so daß die Spannelemente
nur zum Ausspannen mit im Gehäuse angeordneten Antriebselementen gekoppelt werden
müssen, die somit in Einspannlage der Spannelemente keinerlei Momente in Radialrichtung
auf das Tragteil ausüben können.
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Zweckmäßigerweise sind die Spannelemente dazu über Schrägflächen mit
einem am Tragteil axial beweglichen Schubglied gekoppelt, welches mittels Federkraft
in die Spannelemente in Einspannrichtung drängender Richtung beaufschlagt ist und
mittels eines am Gehäuse verschiebbar angeordneten Schubteiles zum Ausspannen gegen
die Federkraft rückstellbar ist.
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Zwischen Schubteil und Schubglied kann ein als Kugellager ausgebildetes
Axiallager angeordnet sein, wobei das Schubteil zur Verhinderung eines Lagerspieles
mit schwacher Federkraft in Richtung des Schubgliedes beaufschlagt sein kann.
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Das Schubglied kann einen konusförmigen Umfangsflächenabschnitt besitzen,
der mit einem entsprechend konusförmigen Flächenabschnitt des Gehäuses zur Zentrierung
des Tragteiles zusammenwirkt, wenn das Schubglied seine der Ausspannlage der Spannelemente
zugeordnete Lage einnimmt. Damit ist gewährleistet, daß das Tragteil unabhängig
von der Anordnung des Spann- bzw. Mitnehmerfutters beim Ausspannen des Werkstückes
jeweils in seine Mittelstellung bezüglich der Futterachse gebracht wird.
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Nachfolgend werden die Erfindung sowie vorteilhafte Merkmale anhand
der Zeichnung erläutert, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt
ist. Dabei zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Mitnehmerfutters
und Fig. 2 eine Achsansicht dieses Mitnehmerfutters entsprechend dem Pfeil II in
Fig. 1.
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Das Spannfutter ist mit seinem Gehäuse, welches im wesentlichen aus
einem Grundkörper 1 und einem damit mittels Zylinderschrauben 2 verschraubten Frontaufsatz
3 besteht, unter Zwischenschaltung einer Ringscheibe 4, welche auf der freien Stirnseite
des Grundkörpers 1 mittels Senkschrauben 5 befestigt ist, gleichachsig zu einer
Spindel mit Spitze 6 auf einem nicht dargestellten Antriebsteil einer Rundschleifmaschine
angeordnet. Zur Befestigung auf dem Antriebsteil dienen Schrauben, welche in Schraubkanälen
7 angeordnet werden, die den Grundkörper 1, die Ringscheibe 4 und den Frontaufsatz
3 parallel zur Gehäuseachse durchsetzen und im Frontaufsatz 3 zur Aufnahme des Schraubenkopfes
stufenförmig erweitert sind.
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Innerhalb der Ringscheibe 4 weist der Grundkörper auf seiner der Ringscheibe
4 zugewandten Stirnseite eine ringstufenartige Vertiefung auf, in der eine mittels
Zylinderschrauben 8 befestigte Ringplatte 9 angeordnet ist, welche über die Innenumfangsfläche
des Grundkörpers 1 nach radial innen übersteht.
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Auf der von dem Grundkörper 1 abgewandten Stirnseite des Frontaufsatzes
3 ist ein Abdeckring 10 mittels Zylinderschrauben 11 befestigt.
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Innerhalb des vom Grundkörper 1 und dem Frontaufsatz 3 umschlossenen
Raumes ist ein ringförmiger Backenträger 12 mit Radialbohrungen zur Aufnahme von
Spannbacken 13 mit radialem Spiel, jedoch axial unverschiebbar angeordnet.
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Dazu taucht der Backenträger 12 mit einem Kragen 12' in eine zwischen
dem Frontaufsatz 3 und dem Grundkörper 1 gebildete ringförmige Aussparung ein, in
der der Kragen 12' axial durch Kugeln 14 bzw. 15 gelagert ist. Die Kugeln 14, 15
sind jeweils in Kugelführungsringen 16 bzw. 17 angeord-
net, welche
mittels elastischer Ringe 18 bzw. 19 aus Moosgummi od.dgl. unter Mitnahme der Kugeln
14 bzw. 15 in eine zur Achse der Spitze 6 zentrische Lage gedrängt werden.
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Mittels eines Zylinderstiftes 20, welcher mit Spiel in eine Aussparung
im Kragen 12' hineinragt und auf der dem Kragen 12' gegenüberliegenden Stirnseite
des Grundkörpers 1 befestigt ist, sind der Grundkörper 1 sowie der Backenträger
12 gegeneinander undrehbar, jedoch unter Erhaltung des radialen Spieles des Backenträgers
12 gegenüber dem Grundkörper 1 gekoppelt.
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Auf einem hülsenartigen Fortsatz 12" des Backenträgers 12 ist ein
ringförmiges Schubglied 21 axial verschiebbar angeordnet, an dem Spannbolzen 22
mittels Zylinderschrauben 23 in stirnseitigen Vertiefungen befestigt sind. Die Spannbolzen
22 sind in parallel zur Spindelachseim Backenträger 12 angeordneten Aussparungen
verschiebbar geführt, welche sich durch einen mit dem Backenträger 12 mittels Schrauben
24 verschraubten Ring 12"'hindurch fortsetzen, welcher gemeinsam mit dem Backenträger
12 bearbeitet werden und zum Einsetzen der Spannbacken 13 in die zugeordneten Radialbohrungen
des Backenträgers 12 von dem letzteren entfernt werden kann.
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An den Spannbolzen 22 sind Schrägflächen 22' angeordnet, welche mit
an den zugewandten Stirnenden der Spannbacken 13 angeordneten Schrägflächen 13'
derart zusammenwirken, daß die Spannbacken 13 nach radial einwärts in ihre Einspannlage
verschoben werden, wenn die Spannbolzen 22 zusammen mit dem Schubglied 21 in Fig.
1 nach links verschoben werden.
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In diese Richtung wird das Schubglied 21 mit großer Kraft durch starke
Tellerfederblöcke 26 gedrängt, welche in entsprechenden Aussparungen zwischen dem
Backenträger 12 und dem Schubglied 21 auf Führungsbolzen 27 angeordnet sind. Die
Führungsbolzen 27 dienen außerdem zur Begrenzung der Beweglichkeit des Schubgliedes
21 gegenüber dem Backenträger 12 in Entspannungsrichtung der Tellerfederblöcke 26.
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Die Tellerfederblöcke 26 suchen also die Spannbacken 13 durch entsprechende
Verschiebung des Schubgliedes 21 sowie der daran angeordneten Spannbolzen 22 in
die Einspannlage zu bringen bzw. in Einspannlage zu halten, wobei die Einspannkräfte
ausschließlich von den Tellerfederblöcken 26 erzeugt werden.
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Um die Spannbacken 13 in Ausspannrichtung bewegen zu können, ist innerhalb
des Grundkörpers 1 ein Schubteil 28 axial verschiebbar angeordnet, welches mit nicht
dargestellten maschinenseitigen Stempeln od.dgl. gegen den Backe#nträger 12 vorgeschoben
werden kann. Um dabei die Beweglichkeit des Backenträgers 12 in radialer Richtung
nicht zu behindern, ist zwischen dem Schubteil 28 und einer stirnseitig am Backenträger
angeordneten Ringscheibe 29 ein Axiallager 30 angeordnet, dessen Kugeln wiederum
in Kugelführungsringen geführt sind, die durch einen dieselben umfassenden elastischen
Ring 31 aus Moosgummi in eine bezüglich der Spindelachse zentrische Lage gedrängt
werden. Um das Axiallager 30 spielfrei zu halten, ist das Schubteil 28 mittels relativ
schwacher Schraubenfedern 32, welche sich auf der Ringscheibe 9 abstützen, gegen
das Schubteil 28 gespannt. Im übrigen wird das Schubteil 28 mittels eines Zylinderstiftes
33, welcher in eine Aussparung der Ringscheibe 9 hineinragt, gegen Drehung gesichert.
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Das erfindungsgemäße Mitnehmerfutter arbeitet in der folgenden Weise:
In der in Fig. 1 dargestellten Einspannlage suchen die Tellerfederblöcke 26 das
Schubglied 21 zusammen mit den Spannbolzen 22 nach links zu schieben, so daß die
Spannbacken 13 durch Zusammenwirken der Schrägflächen 22' und 13' nach radial einwärts
gegen eine Spreizhülse 34 gedrängt werden und das Werkstück 35 von der sich dabei
verengenden Spreizhülse 34 fest umfaßt wird. Falls das Werkstück 35 bezüglich der
Achse der Spitze 6, auf der das Werkstück 35 drehbar gelagert ist, Rundlauffehler
aufweisen sollte, kann der Backenträger 12 aufgrund seiner radialen Beweglichkeit,
welche durch ringförmige Spalte 36 zwischen dem Backenträger 12 bzw. den mit demselben
verbundenen Teilen und dem Grundkörper 1 bzw. den mit demselben verbundenen Teilen
gewährleistet wird, quer zur Spindelachse ausweichen, so daß auf das Werkstück 35
keine resultierende Kraft einwirkt, welche das Werkstück 35 bezüglich der Spindelachse
seitwärts zu schieben sucht.
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Zum Ausspannen wird das Schubteil 28 gegen das am Backenträger 12
gelagerte Schubglied 21 vorgeschoben, so daß die Spannbolzen 22 in Fig. 1 nach rechts
verschoben werden und die Spannbacken 13 durch die Spreizhülse 34 nach radial auswärts
gedrängt werden können. Somit wird das Werkstück 35 ausgespannt. Bei der Verschiebung
nach rechts wird das Schubglied 21 mittels eines konischen Umfangsflächenabschnittes
21' gegen einen entsprechend konischen Flächenabschnitt 1' auf der Innenumfangsfläche
des Grundkörpers 1 geschoben, so daß das Schubglied 21 zusammen mit dem Backenträger
12, auf dem das Schubglied 21 axial verschiebbar gelagert ist, bezüglich der Achse
der Spitze 6 zentriert wird.
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Beim Ausspannen wird also der Backenträger 12, welcher zuvor beim
Einspannen eine entsprechend dem Rundlauf fehler des Werkstückes 35 zur Spindelachse
exzentrische Lage eingenommen hatte, wieder in seine zentrische Lage bezüglich der
Spindelachse gebracht.
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Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform zeichnet sich durch
Leichtgängigkeit aus, indem der Backenträger 12 am Grundkörper 1 bzw. Frontaufsatz
3 mittels Kugeln 14,15 gelagert ist, die bei Radialverschiebung des Backenträgers
12 eine Rollbewegung ohne Gleitreibung ausführen. Wird der Backenträger 12 wieder
in seine zentrische Lage zurückgestellt, so unterstützen die elastischen Ringe 18
und 19 die Rückkehr der Kugeln 14 und 15 sowie der zugehörigen Kugelführungsringe
16 und 17 in die jeweils zentrische Lage. Entsprechendes gilt für die Kugeln und
Kugelführungsringe des Axiallagers 30.
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Um die Herstellung des Backenträgers 12 vereinfachen zu können, besitzen
sowohl die Spannbacken 13 als auch die Spannbolzen 22 kreisförmigen Querschnitt,
so daß die diese Teile aufnehmenden Ausnehmungen im Backenträger 12 als kreisförmige
Bohrungen angeordnet werden können.
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Dabei sind die Schrägflächen 22' an den Spannbolzen 22 innerhalb einer
axialen Vertiefung auf der Umfangsfläche angeordnet.
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Um die Spannbacken 13 gegen Verdrehung zu sichern, ist eine ringförmige
Feder 37 vorgesehen, welche in einer Ringnut auf der Innenumfangsfläche des Backenträgers
12 angeordnet ist und nutförmige Aussparungen auf den der Spreizhülse 34 zugewandten
Stirnseiten der Spannbacken 13 durchdringt.
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Die Spannbolzen 22 sind mittels Paßfedern 38 undrehbar gesichert,
welche in eine Axialnut auf der Innenfläche der die Spannbolzen 22 aufnehmenden
Aussparungen im Backenträger 12 angeordnet ist.
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Zur Vereinfachung der Montage der Spannbacken 13 sowie der Spannbolzen
22 ist der Backenträger 12 zweiteilig ausgeführt, indem das Ringteil 12"' welches
zusammen mit dem Backenträger 12 bearbeitet wird, mit dem letzteren lösbar mittels
Verschraubung verbunden ist.
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Die die Kugeln 14 und 15 bzw. das Axiallager 30 aufnehmenden Räume
können gegebenenfalls unter einen leichten Uberdruck gesetzt werden, so daß das
Eindringen von Schmutz verhindert wird. Der Uberdruck kann durch den Spalt 36 über
einen Dichtring 39 entweichen, welcher innerhalb einer zwischen dem Frontaufsatz
3 und dem Abdeckring 10 ausgebildeten Ringnut zur Abdichtung des Spaltes 36 angeordnet
ist.
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