DE3539599A1 - Spannfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter, insbesondere ein Spannfutter für Drehmaschinen, mit einem Futterkörper sowie relativ zu diesem radial beweglichen Spannbacken.

Bei solchen Spannfuttern ist die Spannkraft von der Masse der Spannbacken und der Spannfutter-Drehzahl abhängig. Wird radial nach innen gespannt, so nimmt die z.B. hydrau­ lisch aufgebrachte Spannkraft mit steigender Spannfutter- Drehzahl ab, was soweit gehen kann, daß die Spannkraft nicht mehr ausreichend gross ist, während beim radial nach aussen Spannen die wirksame Spannkraft durch die an den Spannbacken wirkenden Zentrifugalkräfte erhöht wird. Nun sind schon Spannfutter mit einem Fliehkraft­ ausgleich bekanntgeworden, die jedoch alle nicht nur relativ kompliziert aufgebaut sind, sondern es nicht erlauben, bei solchen Spannfuttern, bei denen sich die Spannbacken auswechseln lassen, die unterschied­ lichen Massen der verschiedenen Spannbacken zu berück­ sichtigen, so daß der Fliehkraftausgleich zumindest bei manchen Spannbacken höchst unvollkommen ist.

Dieser Nachteil lässt sich bei einem Spannfutter mit einem Futterkörper sowie relativ zu diesem radial beweglichen Spannbacken erfindungsgemäss dadurch vermeiden, dass jedem Spannbacken ein relativ zum Futterkörper radial beweg­ liches Fliehgewicht zugeordnet ist und dieses über einen bezüglich des Futterkörpers schwenkbaren doppelarmigen Hebel mit veränderlichem Hebelarmlängenverhältnis mit diesem Spannbacken derart in Wirkverbindung steht, dass einer Bewegung des Fliehgewichts radial nach aussen eine Bewegung des Spannbackens nach innen entspricht. Verläuft der doppelarmige Hebel ungefähr parallel zur Rotations­ achse des Spannfutters, so sollte das Produkt aus Masse des Fliehgewichts x Länge des diesem zugeordneten Hebel­ arms ungefähr gleich sein dem Produkt aus Masse des Spannbackens x Länge des dem letzteren zugeordneten Hebel­ arms, um einen Fliehkraftausgleich zu bewirken, denn dann bewirkt das Fliehgewicht am Spannbacken eine radial nach innen gerichtete Kraft, die ebenso gross ist wie die auf den Spannbacken wirkende Zentrifugalkraft. Da sich bei der erfindungsgemässen Konstruktion das Längenverhältnis der beiden Arme des doppelarmigen Hebels entsprechend der Masse des Spannbackens verändern lässt, kann der Fliehkraftausgleich an die Masse eines jeden auf das Spannfutter aufsetzbaren Spannbackens angepasst werden, und ausserdem lässt sich der Fliehkraftausgleich mit geringem konstruktivem Aufwand bewerkstelligen.

Der doppelarmige Hebel könnte als eine Art Teleskop ausgebildet sein, bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung lässt sich aber einfach diejenige Stelle, um die der doppelarmige Hebel kippt, bezüglich des Hebels verlagern, was sich konstruktiv insbesondere dadurch verwirklichen lässt, dass im Futterkörper ein längs des doppelarmigen Hebels verstellbares Schwenklager in Hebellängsrichtung verschiebbar gehalten ist. Dieses Schwenklager könnte z.B. die Form eines Kugelkalotten­ förmigen Rings haben, der sich mittels einer Klemm­ schraube oder dergleichen an einem bolzenartig ausge­ bildeten doppelarmigen Hebel festlegen lässt, bevor­ zugt wird aber eine Konstruktion, bei der das Schwenk­ lager als auf ein Aussengewinde des doppelarmigen Hebels aufgeschraubte Mutter ausgebildet ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungs­ gemässen Spannfutters, und

Fig. 2 u. 3 radiale Teilquerschnitte durch dieses Spannfutter entsprechend den Linien 2-2 und 3-3 in Fig. 1.

Das Spannfutter hat einen im wesentlichen zylindrischen Futterkörper 10′, der mittels Schrauben 12′ am freien Ende einer zu einer Drehbewegung antreibbaren Spindel 14′ be­ festigt ist. An seiner freien Stirnseite weist der Futter­ körper 10′ einstückig angeformte Vorsprünge 16′ auf, welche, wie die Fig. 1 erkennen lässt, durch jeweils einen C- oder U-förmigen Schlitz 18′ in eine sog. Grundbacke 20′ im folgenden einfach Spannbacke genannt, zwei Stege 22′ und einen Restblock 24′ unterteilt sind. Für die folgende Be­ schreibung wird der Restblock 24′ als Bestandteil des Futterkörpers 10′ angesehen werden. Jeder der Schlitze 18′ hat zwei axial verlaufende Schlitzteile 18 a′ und einen die letzteren miteinander verbindenden, im wesentlichen radial verlaufenden Schlitzteil 18 b′. Die axial verlaufenden Stege 22′ sind in radialer Richtung auslenkbar und haltern paarweise ihre jeweils zugeordnete Spannbacke 20′ nach Art einer Parallelogrammführung, wobei die Breite der Stege 22′ in Umfangsrichtung und ihr Abstand voneinander die Lage­ steifigkeit der Spannbacken 20′ in allen übrigen Freiheits­ graden garantieren.

Mit der freien Stirnseite einer jeder Grund- bzw. Spann­ backe 20′ ist eine Aufsatzbacke 42′ verschraubt, wobei auswechselbare Sätze von Aufsatzbacken der Anpassung des Spannfutters an die Form bzw. den Durchmesser eines ein­ zuspannenden Werkstücks dienen. In Fig. 1 ist nur eine Aufsatzbacke 42′ dargestellt, es versteht sich jedoch, daß im Betrieb mit jeder Spannbacke 20′ eine Aufsatzbacke 42′ verbunden ist. Die Stütze 18′ werden vorzugsweise durch Drahterosion hergestellt. Es hat sich als vorteilhaft er­ wiesen, diese Schlitze nach ihrer Fertigstellung sofort mit einem elastischen Füllmaterial 100′, insbesondere einem Silikonkautschuk, zu füllen, welches bei Wahl eines geeigneten, relativ weichen polymeren Materials nur eine geringfügige Aussteifung der Steg/Spannbacken-Anordnung zur Folge hat und im Betrieb das Eindringen von Verunrei­ nigungen in die Schlitze 18′ zuverlässig verhindert.

Ein in Richtung des in Fig. 1 gezeigten Doppelpfeils hin- und herbewegbarer Futterkolben 32′, welcher der Betätigung der Spannbacken dient, besitzt eine Umfangsnut 28′, in die für jeden Grund- oder Spannbacken 42′ ein Arm 52′ eines als Ganzes mit 50′ bezeichneten Winkelhebels eingreift. Dieser ist mittels zweier Lagerstifte 54′ (s. Fig. 2) im Futter­ körper 10′ schwenkbar gelagert und besitzt einen zweiten Arm 56′, in dem ein Kupplungsstift 58′ befestigt ist, welcher, wie die Fig. 3 erkennen lässt, eine Bohrung 59′ im gemäss Fig. 1 rechten Arm eines als Ganzes mit 26′ be­ zeichneten zweiarmigen Hebels durchgreift. Dieser ist im Futterkörper 10′ kipp- bzw. schwenkbar gelagert und steht mit der Spannbacke 20′ in Wirkverbindung. Eine Verschiebung des Futterkolbens 32′ gemäss Fig. 1 nach links führt also dazu, daß der Winkelhebel 50′ um die Lagerstifte 54′ im Uhr­ zeigersinn verschwenkt wird, was ein Kippen des Hebels 26′ gleichfalls im Uhrzeigersinn und damit eine Verschiebung des Spannbackens 20′ in radialer Richtung nach aussen (es wird stets auf die Rotationachse 60′ des Spannfutters Bezug genommen) zur Folge hat; umgekehrt bewirkt eine Verschiebung des Futterkolbens 32′ gemäss Fig. 1 nach rechts eine Verschiebung der Spannbacke 20′ in radialer Richtung nach innen.

Zum Zwecke eines Fliehkraftausgleichs ist im Futterkörper 10′ ein Fliehgewicht 62′ in radialer Richtung verschiebbar geführt und über einen doppelarmigen Hebel 64′ mit der zu­ gehörigen Spannbacke 20′ gekuppelt, und zwar in der Weise, daß die bei sich drehendem Spannfutter auf das Fliehgewicht 62′ wirkende Zentrifugalkraft in eine radial nach innen gerichtete und an der Spannbacke 20′ wirksam werdende Ausgleichskraft umgesetzt wird, die die auf die Spann­ backe 20′ wirkende Zentrifugalkraft kompensieren soll. Ebenso wie der zweiarmige Hebel 26′ ist der doppelarmige Hebel 64′ in einem kanalartigen Durchgang 68′ des Futter­ körpers 10′ kipp- oder schwenkbar gelagert, und zwar mit einer balligen, ringförmigen Stützfläche, die von einer Mutter 70′ gebildet wird. Diese ist auf ein Aussengewinde 72′ des doppelarmigen Hebels 64′ aufgeschraubt, stützt sich an der Wand des als Bohrung ausgebildeten kanalartigen Durchgangs 68′ ab und trägt einen kleinen Sicherungsstift 76′, der in eine Nut 78′ eingreift, die sich längs des Durchgangs 68′ erstreckt, so daß die Mutter 70′ gegen Verdrehen gesichert ist.

Zur Veränderung des Verhältnisses der Hebelarmlängen des doppelarmigen Hebels 64′ zueinander wird nun dieser Hebel selbst um seine Längsachse verdreht, wozu er mit einem Innensechskant 80′ zum Ansetzen eines Schlüssels versehen ist. An seinen beiden Enden ist der doppelarmige Hebel 64′ mit weiteren balligen ringförmigen Stützflächen 82′ und 84′ versehen, mit denen er sich an den Wandungen von Bohrungen 86′ und 88′ des Spannbackens 20′ bzw. des Futterkörpers 10′ abstützt. Schliesslich ist der doppelarmige Hebel 64′ im Bereich seiner Stützfläche 84′ mit kleinen Anbohrungen 90′ versehen, in die durch eine Druckfeder 92′ eine Rastkugel 94′ gedrückt wird, um so ein unbeabsichtigtes Verdrehen des doppelarmigen Hebels 64′ zu verhindern.

Es liegt auf der Hand, daß man auch umgekehrt vorgehen könnte, nämlich die Mutter 70′ verdrehbar, gegen unbeab­ sichtigtes Verdrehen jedoch gesichert, anzuordnen und den doppelarmigen Hebel 64′ am Verdrehen um seine Längsachse zu hindern.

Man kann nun durch Verändern der Lage des Schwenkpunkts des doppelarmigen Hebels 64′ und damit des Hebelarmlängen­ verhältnisses in Abhängigkeit von der Masse der Spann­ backen 20′,vor allem aber der Aufsatzbacken 42′, erreichen, daß die auf die Fliehgewichte 62′ wirkenden Zentrifugal­ kräfte stets die auf die Backen 20′, 42′ wirkenden Zentri­ fugalkräfte kompensieren.

Die Kugelrastvorrichtung für den doppelarmigen Hebel 64′ bringt noch den Vorteil mit sich, daß sich beim Drehen des doppelarmigen Hebels Teilumdrehungen zählen lassen, so daß über die Steigung des Aussengewindes 72′ die Lage des von der Mutter 70′ gebildeten Schwenkpunkts bestimmt werden kann.

Grundsätzlich wäre es denkbar, das Fliehgewicht 62′ an dem der Verschiebung des Spannbackens 20′ dienenden zweiarmigen Hebel 26′ angreifen zu lassen und für den letzteren in entsprechender Weise einen verstellbaren Drehpunkt vorzusehen; man müsste dann allerdings bei einer Verstellung des Dreh- oder Schwenkpunkts für den doppelarmigen Hebel 26′ in der Maschinensteuerung die Änderung des Übersetzungsverhältnisses berücksichtigen, da ja dann ein bestimmter Weg des Futterkolbens 32′ nicht mehr denselben Weg der Aufsatzbacken 42′ bewirkt wie zuvor.

Claims (5)

1. Spannfutter mit einem Futterkörper sowie relativ zu diesem radial beweglichen Spannbacken, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Spannbacken (20′) ein relativ zum Futterkörper (10′) radial bewegliches Fliehgewicht (62′) zugeordnet ist und dieses über einen bezüglich des Futterkörpers schwenkbaren doppelarmigen Hebel (64′) mit veränder­ lichem Hebelarmlängenverhältnis mit diesem Spannbacken (20′) derart in Wirkverbindung steht, daß einer Bewegung des Fliehgewichts radial nach aussen eine Bewegung des Spannbackens nach innen entspricht.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Futterkörper (10′) ein längs des doppelarmigen Hebels (64′) verstellbares Schwenklager (70′) in Hebel­ längsrichtung verschiebbar gehalten ist.

3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenklager (70′) als auf ein Aussengewinde (72′) des doppelarmigen Hebels (64′) aufgeschraubte Mutter ausgebildet ist.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mutter (70′) im Futterkörper (10′) drehge­ sichert geführt und der doppelarmige Hebel (64′) um seine Längsachse verdrehbar ist.

5. Spannfutter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Federrast (90′, 94′, 92′) als Verdrehsicherung für den doppelarmigen Hebel (64′).