DE3333029C2

DE3333029C2 -

Info

Publication number: DE3333029C2
Application number: DE3333029A
Authority: DE
Inventors: Robert E. Niles Ill. Us Zimmer
Original assignee: Buehler Ltd
Current assignee: Buehler Ltd
Priority date: 1982-11-08
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1987-06-25
Also published as: JPS6051992B2; DE3333029A1; JPS5988205A; US4459785A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannfutter zum Aufhän gen eines Werkstückhalters an einer senkrechten Antriebs welle entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Der Werkstückhalter kann beispielsweise metallurgi sche Proben tragen, welche bei Drehung des Halters gegen eine ruhende oder ebenfalls bewegte Schleif- oder Polier platte gedrückt werden, um die Proben für eine mikroskopi sche Untersuchung herzurichten.

Es sind aus der US-PS 42 69 422 Spannfutter bekannt, deren Futterkörper an einem Ende mit einer Ausnehmung und Rasten zur Übertragung des Wellendrehmomentes auf einen Werkzeugträger versehen ist. Das Spannfutter ist hier seinerseits auf die Antriebswelle mittels Schrauben aufgeklemmt. Es setzt sich aus einer großen Anzahl von Einzelteilen zusmmen, zu denen auch schwenkbare Haken gehören, welche in ihrer Schließstellung hinter eine Ringschulter des Werkzeugträger greifen, um den Werkzeugträger in dem Futter in axialer Richtung fest zuhalten. Die Rasten, welche das Wellendrehmoment von dem Futter auf Querstifte des Werkzeughalters übertragen, wer den von Einschnittkanten eines Kragens gebildet und sind damit stark verschleißgefährdet.

Die Erfindung hat die Aufgabe, das Spannfutter in seinem Aufbau zu vereinfachen und verschleißfester zu machen.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe gelöst, durch einen im allgemeinen zylindrischen Futterkörper mit seiner Ausnehmung am oberen Ende und mit einem Querschlitz zur Aufnahme der mit einem horizontalen Querstift an ihrem unteren Ende versehenen Antriebswelle, durch eine den Futterkörper übergreifende drehbare Hülse, deren obere Deckelwandung auf dem Futterkörper aufliegt und die eine Mittelöffnung und einen Querschlitz in der Deckelwandung aufweist, wobei die Hülse relativ zu dem Futterkörper zwi schen einer Offenstellung, in der ihr Querschlitz sich mit dem Querschlitz des Futterkörpers deckt, und einer Verrie gelungsstellung, in der die genannten Querschlitze sich nicht decken, drehbar ist, so daß die Deckelwand der Hülse den in dem Querschlitz des Futterkörpers liegenden Querstift abdeckt und verriegelt durch Anschläge, welche die genannten Drehstellun gen der Hülse festlegen und durch eine Feder, die die drehbare Hülse in Richtung ihrer Verriegelungsstellung belastet.

Bei Schnellwechselvorrichtungen für kegelendige Fräskopf werkzeuge mit Ober- und Unterteil und Stützring is es auch bekannt, vgl. die DE-OS 29 08 034, das Blockieren des Werkzeuges auf der Frässpindel durch Aufschrauben des Unterteiles auf den Oberteil und Drehung des Stützringes zu bewirken, wodurch sich auch eine automatische Senkrechtstellung zwischen Zapfen des Oberteiles und Zapfen des Stützringes ergibt. Zum Antrieb der Vorrichtung dienen zwei besondere Zapfen, die in Antriebsnuten der Spindel eingreifen. Auch diese Vorrichtung ist in ihrem Aufbau und der Handhabung aufwendig und besonders die Zapfen unterliegen einem schnellen Verschleiß.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung sind

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

Fig. 2 eine schaubildliche Ansicht ähnlich Fig. 1, woraus das Spannfutter in Spannverbindung mit der Antriebs welle zu sehen ist,

Fig. 3 eine vergrößerte auseinandergezogene schaubildliche Ansicht der mit einem Querstift versehenen Antriebs welle 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 Öffnungsstellung 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. 4, 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 Polier- oder Schleifmaschine zur Herstellung von metallurgischen Pro ben. Der Kopf 10 hat eine Antriebswelle 12, welche die Drehung eines Probenhalters 14 bewirken kann. Zu der Polier- oder Schleifmaschine gehört eine nicht dargestellte drehbare hori 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 (Fig. 3), nämlich einer metallur gischen Probe, die in bekannter Weise in einem runden Kunst stoffblock 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 Fig. 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 Öffung 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 Be dienungsperson den Antriebsmotor einschalten, so daß der Probenhalter und die Schleifscheibe je nach Wunsch in der gleichen oder in entgegengesetzten Richtungen in Drehung ver setzt werden und der Kopf 10 abgesenkt wird, wodurch die vielen freien Probenflächen nach unten mit einem gewünschten senkrechten Druck gegen die Schleifscheibe oder dergleichen gedrückt 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 ein Unterteil 22 (Fig. 3), eine drehbare Hülse 24, eine Torisonsfeder 26, welche die Hülse 24, wie aus Fig. 3 er sichtlich, im Uhrzeigersinn zu drehen sucht, eine Unterlag scheibe 28 und Schrauben 30, welche für eine Reibungsver bindung des Spannfutters mit der Oberseite des Probenhalters 14 sorgen.

Das Unterteil 22 des Spannfutters hat einen zylindrischen Körper 32 (Fig. 3) mit einer Bohrung 36, welche sich in dem oberen Ende des Körpers 34 nach unter erstreckt. Außer dem 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 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 ver spannt worden ist.

Das Futterunterteil 22 hat an seinem Boden einen mittleren runden Vorsprung 32, der in eine entsprechende mittlere Ausnehmung am oberen Ende des Probenhalters 14 paßt (Fig. 5 und 7). Um zwischen dem Futterunterteil 22 und einem Proben halter, wie z. B. dem Halter 14, eine Reibungsverbindung her zustellen, ist eine Unterlagscheibe 28 (Fig. 3 und 5) vor gesehen, die sich in einer runden Ausnehmung 28′ auf der Unterseite des Probenhalters befindet. Eine oder mehrere Schrauben 30 gehen durch entsprechende Öffnungen in der Unterlagscheibe 28 und in der Basis der Probenhalterausnehmung hindurch und sind in die Unterseite des Futterunterteils 22 eingeschraubt, so daß eine Reibungsverbindung zwischen dem Futterunterteil 22 und dem oberen mittleren Teil des Proben halters 14 besteht.

Wie aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, ist die Torisionsfeder 26 über der Außenseite des Futterkörpers 34 angeordnet, während sich die Hülse 24 über dem Futterkörper außerhalb der Torisions feder 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 Öff nung 46 in der Wand der Hülse 24. In dieser Weise ist die Torisionsfeder 26 zwischen der Hülse 24 und dem Futterkörper 34 eingeschaltet, wobei sie die Hülse im Uhrzeigersinn be lastet, wie aus den Fig. 4 und 6 ersichtlich ist.

Ein Paar Kopfschrauben 46 und 48 (Fig. 4 und 6) sind in das obere Ende des Futterkörpers 34 auf einem Druchmesser desselben eingeschraubt und sie ragen durch entsprechende gebogene Schlitze in der oberen Wand 50 der Hülse 24 hindurch. Die gebogenen Schlitze 52 und 54 liegen auf dem gleichen Kreis bogen um die Mittelachse der oberen Wand 50 und ein Anschlag der beiden Schrauben 46 und 48 an den Enden der betreffenden Schlitze 52 und 54 ergibt die beiden Grenzdrehstellungen der Hülse 24.

Die obere Wand 50 der Hülse 24 ist weiterhin mit einer mittle ren Bohrung 56 versehen, die mit einem Schlitz 58 in Verbin dung steht, der sich durch die Wand 50 und über einen Durch messer der Hülsenoberwand erstreckt. Der Schlitz 58 hat eine 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 auch länger 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 Wand 50 der Hülse 24 mit dem Schlitz 38 in der Ober seite 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 Proben halter 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 ist (Fig. 2, 5 und 7). In dieser Stellung ragt das untere Ende der Antriebswelle 12 durch die mittlere Öffnung 56 auf der Oberseite der Hülse 24 hindurch und in die Mittelbohrung 36 des Futterkörpers 22 hinein.

Ist das Futter und der Probenhalter 14 so in die Stellung nach Fig. 2 gelangt, so braucht die Bedienungsperson nur die Hülse 24 loszulassen, um eine Kupplung zwischen dem Futter und dem unteren Ende der Antriebswelle 12 zu bewirken. Beim Loslassen der Hülse 24 dreht nämlich die Torisionsfeder 26 die Hülse im Uhrzeigersinn in die in Fig. 6 gezeigte Stellung, in welcher die Schrauben 46 und 48 an den gegenüberliegenden Enden der ringförmigen Schlitze 52 bzw. 54 anliegen. In dieser Stellung der Hülse 24 liegt deren Oberwandung 50 über dem Querstift 20 und hält dadurch den Querstift in dem Schlitz 38 des Futter körpers 22 fest. Damit ist das Futter mit dem unteren Ende der Antriebswelle 12 durch den Querstift 20 sowohl in senk rechter Richtung als auch in der Drehrichtung gekuppelt. Die Antriebswelle kann nunmehr den Probenhalter 14 drehen als auch ihn nach unten drücken.

Ein wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß eine automatische Ankupplung des Futters stattfindet, nachdem die Hülse 24 von Hand in ihre Stellung nach Fig. 4 gedreht wurde, das Futter mit dem Probenhalter angehoben wurde, bis der Quer stift 20 in den Schlitz 38 des Futterunterteils 22 eingetreten ist, und die Bedienungsperson die Hülse losgelassen hat, so daß diese im Uhrzeigersinn in die Kupplungsstellung nach Fig. 6 gelangen konnte. Die Erfindung bietet so volle Sicherheit einer zuverlässigen Kupplung, da es unmöglich ist, daß es bei einer unvollständigen Kupplung der Teile verbleibt, weil die Be dienungsperson vergißt, auf die Herbeiführung der endgültigen Kupplungsstellung der Teile zu achten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist in der Verbindung zwischen dem Probenhalter 14 und dem Futter zu erblicken. Wie aus den Fig. 3, 5 und 7 ersichtlich ist, bilden die Unterlegscheibe 28 und die beiden Schrauben 30 eine Reibungs kupplung des Probenhalters 14 mit der Unterseite des Futter unterteiles 22. Wenn bei der Polier- oder Schleifarbeit der Probenhalter auf ein Hindernis trifft, welches eine Weiter drehung verhindert, so kann der Probenhalter 14 relativ zu dem Futterunterteil 22 rutschen, wodurch eine Beschädigung des Kopfes 10 und der dazu gehörigen Schleif- oder Polier maschine 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 gedrückt, und sie kann mit einem Drehmoment von etwa 0,23 mkg in die Öffnungs stellung 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 normaler weise 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 Quer stift 20 befindet, obwohl eine verhältnismäßig dichte Passung, wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, Vorteile bietet.

Claims

1. Spannfutter zum Aufhängen eines Werkstückhalters an einer senkrechten Antriebswelle, dessen Futterkörper an einem Ende mit einer Ausnehmung und Rasten zur Übertragung des Wellendrehmomentes versehen ist, gekennzeichnet durch einem im allgemeinen zylindrischen Futterkörper (22) mit seiner Ausnehmung am oberen Ende und einem Querschlitz zur Aufnahme der mit einem horizontalen Querstift an ihrem unteren Ende versehenen Antriebswelle, durch eine den Fut terkörper (22) übergreifende drehbare Hülse (24), deren obere Deckelwandung (50) auf dem Futterkörper (22) auf liegt und die eine Mittelöffnung (56) und einen Querschlitz (58) in der Deckelwandung aufweist, wobei die Hülse relativ zu dem Futterkörper zwischen einer Offenstellung, in der ihr Querschlitz sich mit dem Querschlitz des Futterkörpers deckt, und einer Verrriegelungsstellung, in der die genannten Quer schlitze sich nicht decken, drehbar ist, so daß die Deckel wand (50) der Hülse den in dem Querschlitz des Futterkörpers liegenden Querstift abdeckt und verriegelt, durch Anschläge (46, 48), welche die genannten Drehstellungen der Hülse (24) festlegen, und durch eine Feder (26), die die drehbare Hülse in Richtung ihrer Verriegelungsstellung belastet.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (26) eine Torionsfeder ist, deren eines Ende an der Hülse (24) und deren anderes Ende an dem Futter körper (22) festgelegt ist.

3. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge von den Enden gebogener Schlitze (52, 54) in der Deckelwand (50) der Hülse und von in die Schlitze hineinragenden, mit dem Futterkörper verbundenen Ele menten (46, 48) gebildet werden.

4. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (14) mit der Unterseite des Futter körpers (22) in einer Reibungsverbindung steht, die beim Auftreffen des Werkstückhalters auf Hindernisse Rutsch bewegungen zwischen diesen Teilen zuläßt.

5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsverbindung aus einer Unterlagscheibe (28) besteht, die gegen eine untere Fläche des Werkstückhal ters (14) gedrückt wird und zu diesem Zweck fest mit der Unterseite des Futterkörpers (22) verbunden ist.