DE4016527A1 - Vierbackenspannfutter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vierbackenspann­ futter mit zwei Spannbackenpaaren, die je in einer Ebene liegen und über ein Kegelradgetriebe zwangsläufig mit­ einander in Verbindung stehen.

Vierbackenspannfutter sind schon seit Ende des letzten Jahrhunderts bekannt. Der Vorteil eines Vierbackenfutters liegt darin, daß auch rechteckige oder unförmige Dreh­ teile sicher gehalten werden können; dabei kann das Dreh­ zentrum des Werkstückes an beliebiger Stelle positioniert werden. Nachteilig wirkt sich aus, daß eine vierfache Einspannung mit Kraftschluß eine physikalisch unbestimmte Halterung des Werkstückes darstellt. Die Gefahr, daß ein Backenpaar fest angezogen ist während das andere noch nicht genügend klemmt, ist groß. Durch die Tangential angreifenden Kräfte während des Drehvorganges hat das Werkstück die Tendenz sich in der kraftschlüssigen Hal­ terung zu drehen. Wenn nur ein Backenpaar klemmt besteht die Gefahr, daß sich das Werkstück während des Drehvor­ ganges löst, das zu sehr schweren Unfällen führen kann. Aus diesem Grunde haben sich Systeme bei denen wie der Patentschrift DE-69 833 beschrieben alle vier Backen gleichzeitig und gleichmäßig bedient werden gegen das Dreibackenfutter, welches die physikalisch bestimmte kraftschlüssige Halterung gewährleistet, nicht durchge­ setzt.

Um dieser Gefahr Herr zu werden wurden paarweise klemmende Vierbackenfutter entwickelt. Diese verwenden Konstruk­ tionen wie zum Beispiel die Patentschrift DE-3 47 558 mit in der Herstelllung außerordentlich teuren Plangewinden und zwei nur auf diese Konstruktion passende verschiedene Backenpaare. Eine andere Lösung ist in der europäischen Patentschrift Nr. 01 41 651 beschrieben. Mit sehr auf­ wendigen und anfälligen zum Beispiel als Differential wirkenden Zahnradsystemen wird der gleichmäßige Druck aller vier Backen erzeugt. Dem Verlangen nach einem ein­ fach und zuverlässig funktionierenden Vierbackenfutter werden diese Konstruktionen nicht gerecht.

Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, ein Vierbackenspannfutter der eingangs genannten Art der­ art zu verbessern, daß mittels eines einfacheren Ver­ stellmechanismus eine sichere Wirkungsweise für das Span­ nen von rechteckigen und quadratischen Werkstücken über eine einzige Antriebsspindel ermöglicht.

Diese Aufgabe löst ein Vierbackenspannfutter mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale gehen aus den ab­ hängigen Ansprüchen hervor und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert.

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf das teilweise demontierte Vier­ backenspannfutter;

Fig. 2 Aufsicht auf das offene Vierbackenspannfutter;

Fig. 3 Querschnitt durch einen Arm;

Fig. 4 Schnitt des Vierbackenspannfutters;

Fig. 5 Schnitt des Vierbackenspannfutters;

Fig. 6 eine Aufsicht eines teilweise aufgeschnittenen Vierbackenspannfutters mit vier verschiedenen An­ sichten der Backen, Keilstangen und Mitnehmer­ nuten.

Fig. 1 zeigt die Betätigungsspindel 2 mit der eine Zahn­ stange 3, die mittels eines Gewindes 6 verschiebbar ist. Die Betätigungsspindel 2 wird durch das Lager 24 und den Bund 25, welche sich auf den Druckstücken 18 abstützen im Grundkörper gehalten, so daß bei einer Drehung der Be­ tätigungsspindel 2 die Zahnstange 3 verschoben wird, die ihrerseits über das Zahnrad 8 und das damit fest ver­ bundene glockenförmige Kegelradgehäuse 9 dreht. Mittels des Kegelradgehäuses 9 lassen sich über die Bolzen 21 die Kegelritzel 22 drehen.

In Fig. 2 ist ersichtlich wie die Kegelradscheiben 4 und 5 ausgebildet sind. Die der Spannseite näher liegende Kegelradscheibe 5 hat auf ihrer Gegenseite zur Kegelver­ zahnung zwei Arme 16, in der die Mitnehmernut 17 einge­ lassen ist. Die der Spannseite entfernter liegende Kegel­ radscheibe 4 bildet eine nabenförmige Verbindung in Rich­ tung Spannseite, auf der die Kegelradscheibe 5 gelagert ist und Arme 16′ trägt in der ebenfalls Mitnehmernuten 17 eingelassen sind. In der Grundstellung sind die Arme 16 der beiden Kegelradscheiben 4 und 5 in einer gegeneinander um 90 Grad verschobenen Anordnung montiert wie Fig. 2 zeigt. Durch die gegenseitige Verdrehung der beiden Kegel­ radscheiben 4 und 5 kann dieser Winkel verkleinert oder vergrößert werden.

Ein Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 2 zeigt in Fig. 3 wie im Arm 16 die Mitnehmernut 17 in radialer Richtung ausgearbeitet ist. Die Mitnehmernut 17 bietet dem Nutstein 11 eine radiale Führung. Der Nutstein 11 ist mit zwei parallelen Seiten in der Mitnehmernut 17 geführt.

In Fig. 4 ist die Kegelradscheibe 4 mit dem Arm 16 und der Mitnehmernut 17 im Schnitt dargestellt. Die Keilstange 7 weist auf der Gegenseite ihrer Zahnkämme 14 einen Bolzen 15 auf, welcher mit der runden Öffnung des Nutsteines 11 im Eingriff steht. Die Zahnkämme sind mit der Spannbacke in formschlüssiger Verbindung. Wenn sich also der Nutstein 11 in radialer Richtung bewegt, wird die Spannbacke mitge­ nommen. Die Kegelradscheibe 4 wird durch das Kegelritzel 22 gedreht. Das Kegelritzel 22 wird dabei seinerseits durch das glockenförmige Kegelradgehäuse 9 gehalten, re­ spektiv bewegt.

In Fig. 5 wird die um ca 90 Grad versetzte Situation des Eingriffes der Kegelradscheibe 5 gezeigt. Die Elemente werden wie oben beschrieben und von Kegelradscheibe 5 an­ getrieben. Auf diesem Bild ist nun zusätzlich die Aus­ bildung des glockenförmigen Kegelradgehäuses 9 ersicht­ lich. In das glockenförmige Gehäuse sind die Bolzen 21 eingelassen, welche die Kegelritzel 22 hatten. Auf dem Glockenhals ist ein Zahnrad 8 angebracht. Dieses Zahnrad wird durch die Zahnstange 3 relativ zum Grundkörper 20 des Vierbackenfutters gedreht.

Vier verschiedene Montagezustände des Vierbackenspannfut­ ters sind in Fig. 6 mit den Positionen A, B und C, D dar­ gestellt. Bei den Positionen A und D sind die Spannbacken 12 eingesetzt. Position A gibt den Blick zur Keilstange 7 frei. Position B zeigt die Führung 23 im Gehäuseteil 10 für eine Keilstange 7, sowie eine Führungsnut 13 für eine Spannbacke 12. Dahinter ist der Arm 16 mit dem in der Mit­ nehmernut 17 geführten Nutstein 11 der Kegelradscheibe 4 sichtbar. Position C zeigt wie der Nutstein 11 in der Mit­ nehmernut 17 der Kegelradscheibe 5 eingebettet und geführt ist. Nach der fertigen Montage erscheint die Aufsicht auf die Spannbacke 12 und Führungsnut 13 wie in Position D er­ sichtlich. Alle Spannbacken 12 sind radial, in den dafür im Gehäuse 10 vorgesehenen Führungsnuten 13 verschiebbar um Werkstücke gegen das Zentrum Z oder vom Zentrum Z weg spannen zu können. Die Keilstange 7 kann in der im Gehäuse 10 vorgesehenen Führung 23, wie bei Position B darge­ stellt, in Längsrichtung verschoben werden. Infolge des Winkels zwischen Führungsnut 13 und Keilstangen-Führung 23 wird dann eine radiale Bewegung der Spannbacke 12 bewirkt. Wäre dieser Winkel 90 Grad würden die Zahnkämme 14 in den Spannbacken 12 hin und her bewegt, ohne daß eine radiale Bewegung der Spannbacken 12 resultieren würde. Durch Ver­ schieben der Keilstange 7 in Richtung R oder Richtung L wird die Spannbacke 12 zum Zentrum hin oder vom Zentrum weg bewegt. Die Keilstange 7 weist auf der Gegenseite ihrer Zahnkämme 14 einen Bolzen 15 auf, welcher mit dem Nutenstein 11 im Eingriff steht. Andererseits ist dieser Nutstein 11 in der Mitnehmernut 17 einer der Kegelrad­ scheiben 4 oder 5, zum Beispiel sichtbar in Position C, eingesetzt.

Die Funktion des Vierbackenspannfutters kann nun wie folgt beschrieben werden:
Mit dem Vierkant 19 der Betätigungsspindel 2 (Fig. 1) wird das Vierbackenspannfutter bedient. Durch drehen der Betätigungsspindel 2 wird mittels des Gewindes 6 die Zahn­ stange 3 verschoben. Durch die tangentiale Verschiebung der Zahnstange 3 wird über das Zahnrad 8 des Kegelrad­ gehäuses 9 (Fig. 4) gedreht und die Kegelritzel 22 drehen die beiden Kegelradscheiben 4 und 5 gleichzeitig. Solange auf die Spannbacken 12 kein Widerstand zu erwarten ist, bewegen sich die beiden Kegelradscheiben 4 und 5 und mit ihnen alle Spannbacken 12 gleichmäßig. Stößt aber zum Beispiel Spannbackenpaar A, B auf Widerstand und bewirkt damit ein Stillstehen der Kegelradscheibe 4, wird bei weiterer Drehung der Betätigungsspindel das Kegelradge­ häuse 9 und damit die Bolzen 21 und Kegelritzel 22 weiter­ bewegt, nun stützen sich die Kegelritzel 22 auf der Kegelradscheibe 4 (die ja stillsteht) ab und die Kegel­ radscheibe 5 und mit ihr die entsprechenden Spannbacken 12 bewegen sich mit doppelter Geschwindigkeit bis auch sie auf Widerstand stoßen. Wird nun das Werkstück mittels der Antriebspindel 2 fest gespannt, ist gewährleistet, daß beide Backenpaare das Werkstück mit gleicher Kraft halten und dies auch dann, wenn es sich um unregelmäßig geformte Werkstücke handelt.

Claims (4)

1. Vierbackenspannfutter mit zwei Spannbackenpaaren, die je in einer Ebene liegen und durch ein Kegelradgetriebe zwangsläufig miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß dem einen Backenpaar zugeordnet und einander gegenüberliegende Nutsteine (11) in Mit­ nehmernuten (17) einer Kegelradscheibe geführt sind, während die dem andern Backenpaar zugehörigen einander gegenüberliegenden Nutsteine (11) in Mitnehmernuten (17′) einer zweiten Kegelradscheibe geführt sind, wobei die beiden Kegelradscheiben mittels mindestens einem Kegelritzel miteinander in Wirkverbindung stehen, und daß diese Kegelritzel in einem die Kegelradscheiben übergreifenden glockenförmigen Gehäuse gelagert ist, das im Futter dreh- und von außen her verstellbar ist, wobei die Nutsteine je eine Keilstange (7) radial ver­ schieben, die in schräg angeordneten Nuten (23) geführt sind, deren Verzahnung (14) in die Verzahnung der Spannbacken (12) eingreift und deren radiale Ver­ stellung bewirkt.

2. Vierbackenspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nutsteine, Mitnehmernuten und Kegel­ räder so ausgebildet sind, daß für Dreibackenfutter gebräuchlichen Keilstangen und Spannbacken aufnehmen können.

3. Vierbackenspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das glockenförmige Gehäuse mittels einer Zahnstange und einer am glockenförmigen Gehäuse ange­ brachten Verzahnung verstellbar ist.

4. Vierbackenspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, darf die Kegelradscheiben zwei Arme aufweisen in denen die Mitnehmernuten für Nutsteine, Keilstangen und Spannbacken untergebracht sind, wobei die zwei Arme des der Spannseite entfernteren Kegelradscheibe in den Zwischenräumen zwischen den Armen der der Spannseite näheren Kegelradscheibe nach vorne greifen, so daß alle vier Mitnehmernuten auf einer Ebene rechtwinklig zur Mittelachse des Spannfutters liegen.