DE3333029A1

DE3333029A1 - Spannfutter zum aufhaengen eines werkstueckhalters an einer senkrechten antriebswelle

Info

Publication number: DE3333029A1
Application number: DE19833333029
Authority: DE
Inventors: Robert E. 60648 Niles Ill. Zimmer
Original assignee: Buehler Ltd
Current assignee: Buehler Ltd
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1984-05-10
Also published as: DE3333029C2; JPS5988205A; JPS6051992B2; US4459785A

Description

PRINZ, BrUPstKE-& PARTNER

Patentanwälte : · SürÖD&an Patent - Attorneys 33 3 3 029

München η Stuttgart

12. September 1983 BUEHLER, LTD.
41 Waukegan Road
Lake Bluff, Illinois 60044, U.S.A.

Unser Zeichen: B 1670

Spannfutter zum Aufhängen eines Werkstückhalters an einer senkrechten Antriebswelle

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter zum Aufhängen eines V/erkstückhalters z.B. eines Probenhalters an einer senkrechten Antriebswelle, damit der Halter in Umlauf versetzt und gegen eine Unterlage z.B. eine Schleifplatte oder dergleichen gedrückt werden kann, welche gegebenenfalls auch gedreht wird. Dies hat beispielsweise den Zweck, eine Mehrzahl von metallurgischen Proben oder dergleichen zu schleifen oder zu polieren, um die Proben für eine mikroskopische Untersuchung herzurichten.

Es sind zwar verschiedene Ausführungen von Spannfuttern bekannt, doch erfordern diese im allgemeinen, daß die Bedienungsperson nach dem Einsetzen beispielsweise eines Probenhalters eine besondere Operation ausführt, um den Probenhalter mit der Antriebswelle in eine gesicherte Einspannverbindung zu bringen. Dabei besteht ein Sicherheitsrisiko, wenn die Bedienungsperson

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den endgültigen Einspannvorgang nicht völlig bis zum Ende durchführt, wo dann erst eine sichere Einspannung erfolgt ist.

Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Spannfutters für die Einspannung eines Werkstückhalters, beispielsweise eines Probenhalters, in betrieblicher Verbindung zu einer senkrechten Antriebswelle, wobei eine federbelastete drehbare Hülse vorgesehen ist, die mit der Hand in eine Freigabestellung gedreht werden muß, um das Futter mit einer Antriebswelle in Eingriff zu bringen. Die Einspannung erfolgt dann automatisch nach dem Loslassen der Hülse, die c
durch eine Feder zurück in die Einspannstellung gebracht wird.

Ein anderer Gegenstand .der Erfindung ist die Schaffung verbesserter Mittel zur Verbindung des Einspannfutters mit einem Werkstück- oder Probenhalter, wobei zwischen diesen Teilen ein Schlupfen möglich ist, wenn sich der Werkstück- oder Probenhalter an einem Hindernis verklemmt. Durch die Schlupfmöglichkeit wird eine ernstliche Beschädigung der Maschine, welche den Werkstückhalter antreibt, vermieden.

Andere Gegenstände und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist.

In der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine teilweise schaubildliche Ansicht des Kopfes einer Polier- oder Schleifmaschine mit einer mit einem Querstift versehenen Antriebswelle in Verbindung mit einem Spannfutter, das an einem Probenhalter angebracht ist, wobei das Spannfutter fluchtenc unter der Antriebswelle sichtbar ist, bevor es zur Herstellung einer Spannverbindung zu der Antriebs-■ welle hin angehoben wurde,

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Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht ähnlich Fig. 1, woraus das Spannfutter in SpannverMndung mit der Antriebswelle zu sehen ist,

Fig. 3 eine vergrößerte auseinandergezogene schaubildliche Ansicht der mit einem Querstift versehenen Antriebswelle und des Probenhalters sowie der Teile des Spannfutters zum Aufhängen des Probenhalters an der Antriebswelle,

Fig. 4 eine teilweise Draufsicht auf das Spannfutter gemäß der Erfindung, woraus die drehbare, entgegen dem Uhrzeigersinn und gegen eine Federbelastung in ihre Öffnungssteilung gedrehte Futterhülse sichtbar ist,

Fig. 5 ein senkrechter Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 4, woraus man einen Teil eines Probenhalters sieht, der durch Reibung mit der Unterseite des Spannfutters verbunden ist,

Fig. 6 eine Draufsicht ähnlich Fig. A, wobei sich die drehbare Futterhülse in ihrer im Uhrzeigersinn gedrehten Spannstellung befindet, in die die Hülse durch Federkraft bewegt wurde, und

Fig. 7 'ein senkrechter Schnitt nach Linie 7-7 in Fig. 6.

In der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellenden Zeichnung zeigt Fig. 1 den Kopf 10 einer Polieroder Schleifmaschine zur Herstellung von metallurgischen Proben. Der Kopf 10 hat eine Antriebswelle 12, welche die Drehung eines Probenhalters 14 bewirken kann. Zu der Polier- öder Schleifmaschine gehört eine .nicht dargestellte drehbare hori-

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zontale Platte, welche sich unterhalb der Antriebswelle 12 befindet und auf welcher eine Schleifscheibe oder dergleichen montiert sein kann. Der Kopf 10 ist zwecks Einstellung der Antriebswelle 12 gegenüber der drehbaren Platte senkrecht verstellbar.

Die Polier- oder Schleifmaschine und der Probenhalter stellen ihrerseits keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar. Zum Verständnis der Funktion des Spannfutters gemäß der Erfindung ist es jedoch zweckmäßig, die Aufgabe und die Arbeitsweise solch einer Polier- oder Schleifmaschine und des Probenhalters zu erläutern. Der Probenhalter 14 weist eine Platte mit einer Mehrzahl von runden Öffnungen 16 auf. Jede Öffnung 16 dient zur Aufnahme einer Probe S (Pig. 3), nämlich einer metallurgischen Probe, die in bekannter Weise in einem runden Kunststoffblock untergebracht ist, um die Handhabung der Probe zu erleichtern. Eine solche Probe S hat eine zugängliche Seite, die für die nachfolgende mikroskopische Untersuchung geschliffen, poliert oder anderweitig behandelt werden kann.

Wie aus den Pig. 1 und 3 erkennbar ist, kann eine Probe S in jede der Öffnungen 16 des Probenhalters eingesetzt und darin durch eine Klemmschraube 18 festgelegt werden, welche in die betreffende Öffnung einzuschrauben ist. Die Proben werden in die Öffnungen 16 so eingesetzt, daß ihre freie untere Fläche nach der Anbringung des Probenhalters an der Antriebswelle '.(Fig. 2) der nicht dargestellten drehbaren Schleifscheibe zugekehrt ist.

Nachdem das Spannfutter gemäß der Erfindung zur Aufhängung des Probenhalters 14 an der Antriebswelle 12 benutzt wurde, wie dies nachfolgend beschrieben werden wird, kann die Bedienungsperson den Antriebsmotor einschalten, so daß der

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Probenhalter und die Schleifscheibe je nach Wunsch in der gleichen oder in entgegengesetzten Richtungen in Drehung versetzt werden und der Kopf 10 abgesenkt wird, wodurch die vielen freien Probenflächen nach unten mit einem gewünschten senkrechten Druck gegen die Schleifscheibe oder dergleichen gedruckt werden. Auf diese Weise kann also eine Vielzahl von installierten Proben für eine mikroskopische Untersuchung geschliffen oder poliert werden. Bekannt sind hier nicht beschriebene Mittel, die sicherstellen, daß die vielen Proben in dem Probenhalter 14 in gleicher Ebene angeordnet werden, so daß sie im Betrieb der Maschine gleichmäßig geschliffen oder poliert werden'.

Nachfolgend soll nun das Spannfutter gemäß der Erfindung zur Aufhängung eines Probenhalters 14 an der Antriebswelle 12 im einzelnen beschrieben werden. Die Antriebswelle ist nahe ihrem unteren Ende mit einem Querstift 20 versehen, der in der Querrichtung durch die Antriebswelle 12 hindurchgeht und mit dem Spannfutter zusammenarbeitet. Das Spannfutter hat einen Unterteil 22 (Fig. 3)> eine drehbare Hülse 24, eine Torsionsfeder 26, welche die Hülse 24, wie aus Pig. 3 ersichtlich, im Uhrzeigersinn zu drehen sucht, eine Unterlagscheibe 28 und Schrauben 30, welche für eine Reibungsverbindung des Spannfutters mit der Oberseite des Probenhalters 14 sorgen.

Der Unterteil 22 des Spannfutters hat einen zylindrischen Körper 32 (Pig. 3) mit einer Bohrung 36, welche sich in dem oberen Ende des Körpers 34 nach unten erstreckt. Außerdem ist ein Schlitz 38 vorhanden, der diametral über das obere Ende des Körpers läuft und dessen Tiefe und Länge wenigstens etwas den Durchmesser und die Länge des Quer-

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stiftes 20 übertreffen. Wie noch näher erläutert werden wird, hat der Schlitz 38 die Aufgabe, den Querstift 20 aufzunehmen, wenn das Futter auf die Antriebswelle 12 aufgesetzt und verspannt worden ist.

D_er Futterunterteil 22 hat an seinem Boden einen mittleren runden Vorsprung 32, der in eine entsprechende mittlere

Ausnehmung am oberen Ende des Probenhalters 14 paßt (Pig. b und 7). Um zwischen dem Futterunterteil 22 und einem Probenhalter, wie z.B. dem Halter 14, eine Reibungsverbindung herzustellen, ist eine Unterlagscheibe 28 (Pig. 3 und 5) vorgesehen, die sich in einer runden Ausnehmung 28' auf.der Unterseite des Probenhalters befindet. Eine oder mehrere Schrauben 30 gehen durch entsprechende Öffnungen in der Unterlägscheibe 28 und in der Basis .der Probenhalterausnehmung hindurch und sind in die Unterseite des Putterunterteils 22 eingeschraubt, so daß eine Reibungsverbindung, zwischen dem Futterunterteil 22 und dem oberen mittleren Teil des Probenhalters 14 besteht.

Wie aus den Pig. 5 und 6 ersichtlich, ist die Torsionsfeder 26 über der Außenseite des Futterkörpers 34 angeordnet, während sich die Hülse 24 über dem Futterkörper außerhalb der Torsionsfeder befindet. Das obere Ende 40 der Torsionsfeder erstreckt sich nach innen in die Öffnung 42, welche an der Seite des Futterkörpers 34 nahe dessen oberen Ende vorgesehen ist. Das untere Ende 44 der Feder verläuft nach außen durch eine Öffnung 46 in der Wand der Hülse 24- In dieser Weise ist die Torsionsfeder 26 zwischen der Hülse 24 und dem Futterkörper 34 eingeschaltet, wobei sie die Hülse im Uhrzeigersinn belastet, wie aus den Fig. 4 und 6 ersichtlich ist.

Ein Paar Kopfschrauben 46 und 48 (Fig. 4 und 6) sind in das

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Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist in der Verbindung zwischen dem Probenhalter 14 und dem Putter zu erblicken. Wie aus den Fig. 3, 5 und 7 ersichtlich ist, bilden die Unterlegscheibe 28 und die beiden Schrauben 30 eine Reibungskupplung des Probenhalters 14 mit der Unterseite des Futterunterteiles 22. Wenn bei der Polier- oder Schleifarbeit der Probenhalter auf ein Hindernis trifft, welches eine Weiterdrehung verhindert, so kann der Probenhalter 14 relativ zu dem Futterunterteil 22 rutschen, wodurch eine Beschädigung des Kopfes 10 und der dazu gehörigen Schleif- oder Poliermaschine verhindert wird.

Bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform beträgt der Drehwinkel der Futterhülse 24 etwa 55 und die Hülse wird durch die Feder 26 mit einem Drehmoment von etwa 0,15 mkg in ihre Schließstellung gedruckt, und sie kann mit einem Drehmoment von etwa 0,23 mkg in die Öffnungsstellung gebracht werden.

Im Betriebe, d.h. beim Polieren oder Schleifen einer Mehrzahl von in Kunststoff angeordneten Proben, wie z.B. entsprechend der Probe S in Fig. 3, bewirkt die Antriebswelle 12 normalerweise eine Drehung und gleichzeitig ein Herunterdrücken des Probenhalters 14. Es ist daher wichtig, daß der Querstift 20 mit dichter Passung in dem Schlitz 38 auf der Oberseite des Futterunterteils 22 sitzt. Dagegen ist es nicht erforderlich, daß die obere Wand 50 der Hülse 24 sich dicht über dem Querstift 20 befindet, obwohl eine verhältnismäßig dichte Passung, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, Vorteile bietet.

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obere Ende des Futterkörpers 34 auf einem Durchmesser desselben eingeschraubt und sie ragen durch entsprechende gebogene I Schlitze in der oberen Wand 50 der Hülse 24 hindurch. Die I gebogenen Schlitze 52 und 54 liegen auf dem gleichen Kreis- i bogen um die Mittelachse der oberen Wand 50 und ein Anschlag der beiden Schrauben 46 und 48 an den Enden der betreffenden j Schlitze 52 und 54 ergibt die beiden Grenzdrehstellungen der Hülse 24.

Die obere Wand 50 der Hülse 24 ist weiterhin mit einer mittle- j ren Bohrung 56 versehen, die mit einem Schlitz 58 in Verbindung .steht, der. „sich durch die V/and 50 und über einen Durch- i messer der Hülsenoberwand erstreckt. Der Schlitz 58 hat eine I

Breite, die etwa gleich der Breite des diametralen Schlitzes ; 38 oben auf dem Futterkörper 34 ist. Diese Breite ist größer als der Durchmesser des Querstiftes 20. Der Schlitz 58 ist i auch langer als die Länge des Querstiftes 20, so daß letzterer : durch den Schlitz 58 hindurchtreten und in dem Schlitz 38 Aufnahme finden kann.

Wenn die Hülse von Hand entgegen dem Uhrzeigersinn in ihre : äußerste aus Fig. 4 ersichtliche Stellung gedreht wurde, in _; welcher die Schrauben 46 und 48 an den Enden der Ringschlitze 52 bzw. 54 anliegen, so deckt sich der Schlitz 58 in der oberen W_and 50 der Hülse 24 mit dem Schlitz 38 in der Oberseite des Futterkörpers 22. Ist die Hülse 24 in diese Stellung gedreht worden und befindet sich dabei das Futter und der Probenhalter 14 unterhalb der Antriebswelle 12 in der Stellung nach Fig. 1, so kann die Hülse mit dem Futter und dem Probenhalter in die aus Fig. 2 ersichtliche Stellung angehoben werden, wobei der Querstift 20 sich sowohl durch den Schlitz 58 in der oberen Wand 50 der Hülse 24 hindurchbewegt hat als auch in dem Schlitz 38 auf der Oberseite des Futterkörpers 22 eingetreten

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Claims

Patentansprüche

M. ; Spannfutter zum Aufhängen eines Werkstückhalters an einer senkrechten Antriebswelle mit einem horizontalen Querstift an ihrem unteren Ende, gekennzeichnet durch die Kombination eines im allgemeinen zylindrischen Futterkörpers mit einer Ausnehmung am oberen Ende und einem Querschlitz zur Aufnahme des unteren Antriebswellenendes, einer den Futterkörper übergreifenden drehbaren Hülse, deren obere Deckelwandung auf dem Futterkörper aufliegt, einer Mittelöffnung und eines Querschlitzes in der Deckelwandung,' die so bemessen sind, daß ein Durchtritt der Antriebswelle mit dem Querstift möglich ist, wobei die Hülse relativ zu dem Futterkörper zwischen einer Offenstellung, wo ihr Querschlitz sich mit dem Querschlitz des Futterkörpers deckt, und einer Verriegelungsstellung drehbar ist, in welcher die genannten Querschlitze sich nicht decken, so daß die Deckelwand der Hülse den in dem Querschlitz des Futterkörpers liegenden Querstift abdeckt und verriegelt,und mit Anschlägen, welche die genannten Drehstellungen der Hülse festlegen, wobei eine Feder die drehbare Hülse in Richtung ihrer Verriegelungsstellung belastet.

Pr/Hf

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2. Spannfutter nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder eine Torsionsfeder ist, deren eines Ende an der Hülse und deren anderes Ende an dem Futterkörper festgelegt ist.
3. Spannfutter nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge von den Enden gebogener Schlitze in der Deckelwand der Hülse und von in die Schlitze hineinragenden, mit dem Futterkörper verbundenen Elementen gebildet werden.
4. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter mit der Unterseite des Futterkörpers in einer Reibungsverbindung steht, die beim Auftreffen des Werkstückhalters auf Hindernisse Rutschbewegungen zwischen diesen Teilen zuläßt.
5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsverbindung aus einer Unterlagscheibe besteht, die gegen eine untere Fläche des Werkstückhalters gedrückt wird und zu diesem Zweck fest mit der Unterseite des Futterkörpers verbunden ist.
6. Spannfutter zum Aufhängen eines Werkstückhalters an einer senkrechten Antriebswelle mit einem horizontalen Querstift an ihrem unteren Ende, gekennzeichnet durch die Kombination eines im allgemeinen zylindrischen Futter-■ körpers mit einer Ausnehmung am oberen Ende und einem Querschlitz zur Aufnahme des unteren Antriebswellenendes und des Querstiftes, einer den Futterkörper übergreifenden drehbaren Hülse, deren obere Deckelwandung auf dem Futterkörper aufliegt, einer MittelÖffnung und eines

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Querschlitzes in der Deckelwandung, die so bemessen sind, daß ein Durchtritt der Antriebswelle mit dem Querstift möglich ist, wobei die Hülse relativ zu dem Futterkörper zwischen einer Offenstellung, wo ihr Querschlitz sich mit dem Querschlitz des Futterkörpers deckt, und einer Verriegelungsstellung drehbar ist, in welcher die genannten Querschlitze sich nicht decken, so daß die Deckelwand der Hülse den in dem Querschlitz des !Futterkörpers liegenden Querstift abdeckt und verriegelt, eines kreisbogenförmigen Schlitzes in der oberen Deckelwand der Hülse, eines mit der Oberseite des Futterkörpers verbundenen, durch den kreisbogenförmigen Schlitz hindurchgehenden Elementes, wobei die genannten Drehstellungen der Hülse durch Anschlag .dieses Elementes an einem Ende .des kreisbogenförmigen Schlitzes festgelegt sind und wobei eine Torsionsfeder mit einem Ende mit der Hülse und mit dem anderen Ende mit dem Futterkörper in Verbindung steht und die Hülse in Richtung auf die Verriegelungsstellung hin belastet.

Spannfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterlagscheibe unter Bildung einer Reibungsverbindung gegen die Unterseite des Werkstückhalters gedruckt und fest mit der Unterseite des Futterkörpers verbunden ist, um den Werkstückhalter zwischen der Unterlagscheibe und dem Futterkörper einzuspannen, so daß zwischen dem Werkstückhalter und dem Futterkörper beim Auftreffen auf Hindernisse Rutschbewegungen möglich sind.

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