DE4207055C2

DE4207055C2 - Chuck for machine tools

Info

Publication number: DE4207055C2
Application number: DE4207055A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Gulde
Original assignee: THEO HAGE SPANNWERKZEUGE GmbH
Current assignee: Heinz Dieter Schunk GmbH and Co Spanntechnik KG
Priority date: 1992-03-06
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: DE4207055A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für Werkzeugmaschinen, mit in einem Futterkörper radial verstellbaren Spannbacken und Fliehkraft-Ausgleichsgewichten, die radial beweglich im Fut terkörper gelagert sind und jeweils an einem ersten Hebelarm von im Futterkörper schwenkbar gelagerten Hebeln angreifen, die mit ihrem zweiten Hebelarm entgegen der Richtung der Fliehkraft auf die Spannbacken einwirken.The invention relates to a chuck for machine tools, with clamping jaws radially adjustable in a chuck body and Centrifugal balance weights that move radially in the fut are supported and each on a first lever arm from levers pivoted in the chuck body, which with their second lever arm against the direction of Apply centrifugal force to the jaws.

Spannfutter für Drehmaschinen mit Fliehkraft-Ausgleichsgewich ten sind beispielsweise aus der DE-PS 28 32 297 bereits be kannt. Die Ausgleichsgewichte sollen der durch die Fliehkraft bei hohen Drehzahlen auftretenden Spannkraftverminderung ent gegenwirken. Sie sind dazu radial beweglich im Futterkörper gelagert und wandern bei hohen Drehzahlen durch die Fliehkraft radial nach außen. Ihre damit radial nach außen wirkende Kraft wird jedoch über Schwenkhebel in eine radial nach innen zei gende Kraft umgewandelt und auf die Spannbacken zur Erhöhung der Spannkraft übertragen. Dieser Fliehkraftausgleich hat je doch den Nachteil, daß sich die dadurch bewirkte Spannkraft erhöhung bei schnellem Anhalten der Spindeldrehung nicht so fort abbauen kann. Durch diesen Hysterese-Effekt können jedoch Verformungen an empfindlichen, insbesondere an hohlen Werk stücken auftreten.Chuck for lathes with a centrifugal force compensation weight ten are already from DE-PS 28 32 297, for example knows. The counterweights should be due to the centrifugal force Ent tension force reduction occurs at high speeds counteract. For this purpose, they are radially movable in the chuck body stored and migrate at high speeds due to centrifugal force radially outwards. Your radially outward force is, however, zei in a radially inward force converted and on the jaws to increase of elasticity. This centrifugal force compensation has ever but the disadvantage that the resulting clamping force increase when the spindle rotation stops quickly can continue to degrade. This hysteresis effect can, however Deformations on sensitive, especially hollow, work pieces occur.

Im Prospekt "Kraftbetätigtes Keilstangenfutter mit antizen trifugalem Spannantrieb" HFK, HFKS, der Firma SMW Schneider + Weisshaupt GmbH, Meckenbeuren, April 1984, Seiten 2-7 wird ein Spannfutter mit einer nur geringen Spannkrafterhöhung nach erfolgtem Spindelstopp vorgeschlagen. Auch dieses Keilstangen futter ist somit für das Spannen von sehr empfindlichen Teilen ungeeignet, da hier bereits sehr geringe Erhöhungen der Spannkraft zu Deformierungen der Werkstücke führen können.In the brochure "Power operated key bar chuck with antis trifugal tension drive "HFK, HFKS, the company SMW Schneider + Weisshaupt GmbH, Meckenbeuren, April 1984, pages 2-7 a chuck with only a slight increase in clamping force spindle stop proposed. This wedge bar too chuck is therefore for clamping very sensitive parts unsuitable as there are already very small increases the clamping force can lead to deformation of the workpieces.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Spannfutter mit Fliehkraftausgleich zu schaffen, bei dem für Spezialanwendun gen die Spannkrafterhöhung bei schnellem Anhalten der Spindel verhindert werden kann.The invention has for its object to provide a chuck mentioned To create centrifugal force compensation, for which for special applications to increase the clamping force when the spindle stops quickly can be prevented.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem Spannfutter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wirkung der Fliehkraft-Ausgleichsgewichte ausschaltbar ist.The task is in a chuck with the features of the preamble of the claim solved according to the invention by that the effect of the centrifugal balance weights can be switched off is.

Die Abschaltmöglichkeit des Fliehkraftausgleichs bewirkt, daß mit zunehmender Drehzahl die Spannkraft abnimmt, nach einem schnellen Anhalten der Drehbewegung jedoch sofort wieder die ursprüngliche Stärke der Spannkraft erreicht wird. Die Spann kraft ist also zu keinem Zeitpunkt höher als im Ruhezustand. Verformungen oder Beschädigungen des Werkstücks durch eine zu hohe Spannkraft sind damit ausgeschlossen. Bei der Bearbeitung robuster Werkstücke und/oder sehr hoher Drehzahlen kann der Fliehkraftausgleich aber jederzeit wieder eingeschaltet wer den.Switching off the centrifugal force compensation causes that with increasing speed the clamping force decreases, after a but the rapid stopping of the rotary movement immediately original strength of the clamping force is reached. The instep So at no point is strength higher than at rest. Deformation or damage to the workpiece caused by a high elasticity is excluded. When editing robust workpieces and / or very high speeds Centrifugal force compensation but switched on again at any time the.

Das Ausschalten des Fliehkraftausgleichs kann vorteilhafter weise durch Verriegeln der Schwenkhebel erfolgen. Auf diese Weise ist kein Eingriff an den Gewichten selbst oder konstruk tive Veränderungen ihres Gleitwegs notwendig, was unter Umständen die erforderliche ungestörte radiale Beweglichkeit der Ausgleichsgewichte behindern könnte. Zweckmäßigerweise erfolgt das Arretieren der Schwenkhebel mittels Drehschieber, die die Schwenkbewegung der Hebel auf der dem Ausgleichsgewicht abgewandten Hebelarmseite freigeben. Drehschieber benötigen nur einen kleinen Ein bauraum und können daher problemlos im Grundnocken oder Futterköper angeordnet werden. Die Anordnung des Schiebers auf der den Ausgleichsgewichten abgewandten Hebelarmseite ermöglicht einen guten Zugang zum Schieber von der Spannfutter-Stirnseite her. Die Drehschieber können dabei eine U-förmige Nut aufweisen, mit der sie den auf die Spannbacken einwirkenden Hebelarm umgreifen, wobei das U bei gewünschtem Fliehkraftausgleich in Richtung auf die Futteraußenseite geöffnet und andernfalls in Richtung Futterachse geschlossen ist. Zweckmäßig ist eine Verdreh barkeit des Drehschiebers um 180° und die Möglichkeit, ihn in seinen Endstellungen zu arretieren. Auf diese Weise läßt sich ein selbsttätiges Verstellen des Drehschiebers im Betrieb der Werkzeugmaschine zuverlässig verhindern. Zur Arretierung kann der Drehschieber dabei Mulden auf weisen, in die eine federbelastete Kugel bei entsprechen der Stellung des Drehschiebers einrasten kann. Durch das Einrasten der Kugel erfährt der Drehschieber einen siche ren und von Hand wieder leicht zu lösenden Halt.Switching off the centrifugal force compensation can be more advantageous done by locking the swivel lever. To this Wise is no intervention in the weights themselves or construct tive changes in their glide path necessary what possibly the necessary undisturbed radial Could hinder the mobility of the counterweights. The pivoting levers are expediently locked by means of a rotary valve which controls the swiveling movement of the lever on the lever arm side facing away from the counterweight release. Rotary valves only need a small one space and can therefore easily in the base cam or Lining bodies are arranged. The arrangement of the Slider on the opposite of the counterweights Lever arm side allows good access to the slide from the front of the chuck. The rotary valve can have a U-shaped groove with which they grasp the lever arm acting on the jaws, whereby the U towards the desired centrifugal force compensation the outside of the feed is opened and otherwise towards Chuck axis is closed. A twist is advisable availability of the rotary valve by 180 ° and the possibility of it to lock in its end positions. In this way can be an automatic adjustment of the rotary valve reliably prevent operation of the machine tool. The rotary valve can be troughed to lock it point into which a spring-loaded ball at the position of the rotary valve can snap into place. By the When the ball snaps into place, the rotary valve experiences a safe and easy to remove by hand.

Bei den Schwenkhebeln des Spannfutters können die Längen des vom Ausgleichsgewicht beaufschlagten Hebelarms und des auf die Spannbacken einwirkenden Hebelarms mindestens ein Verhältnis von 2 : 1 aufweisen. Versuche haben gezeigt, daß bei einer solchen Wahl der Hebelarmverhältnisse die Spann kraftverstärkung bei plötzlichem Spindelstopp geringer ist als bei einem kleineren Verhältnis. Bei sehr hohen Dreh zahlen ist die Verwendung relativ leichter Fliehkraft- Ausgleichsgewichte, die jeweils an einem Hebelarm des Schwenkhebels angreifen, dessen Länge mehr als doppelt so groß ist wie die Länge des auf die Spannbacken einwirken den Hebelarms, besonders vorteilhaft. Der Fliehkraftaus gleich ist aufgrund des langen Hebelarms genauso wirksam wie bei Verwendung schwererer Ausgleichsgewichte, die auf einen kürzeren Hebelarm einwirken, doch kann sich die Spannkrafterhöhung bei plötzlichem Anhalten der Maschine schneller abbauen als bei der Verwendung von schweren Gewichten.The lengths of the swivel levers of the chuck can be changed the lever arm acted upon by the counterweight and the at least one lever arm acting on the jaws Have a ratio of 2: 1. Experiments have shown that with such a choice of lever arm ratios the instep force increase is less when the spindle stops suddenly than with a smaller ratio. At very high speed numbers is the use of relatively light centrifugal force Balance weights, each on a lever arm of the Attack the pivot lever, the length of which is more than twice is large as the length of the act on the jaws the lever arm, particularly advantageous. The centrifugal force is equally effective due to the long lever arm like using heavier counterweights on act on a shorter lever arm, but the Clamping force increase if the machine suddenly stops dismantle faster than when using heavy Weight.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.Below is a preferred embodiment of the Invention explained with reference to the drawing.

Im einzelnen zeigen:In detail show:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein Spannfutter; Fig. 1 a partial section through a chuck;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 in einer ersten Betriebsstellung; FIG. 2 shows a section along the line II-II in FIG. 1 in a first operating position;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 in einer zweiten Betriebsstellung;3 shows a section along the line II-II in Fig 1 in a second operating position..;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Schwenkhebels. Fig. 4 is a side view of a pivot lever.

Das Spannfutter nach Fig. 1 weist einen Spannbacken 10, der in einem Futterkörper 11 radial verstellbar gelagert ist, auf. Zum Ausgleich der auf die Spannbacken 10 wirken den Fliehkräfte ist das Spannfutter mit radial beweglichen Ausgleichsgewichten 12 versehen, wobei die Fliehgewichte 12 jeweils in Hohlräumen 13 eines Flansches 14, der in nicht dargestellter Weise mit dem Futterkörper 11 verbun den ist, gelagert sind. Im Futterkörper 11 ist ein Schwenkhebel 15 gelagert, dessen erster Hebelarm 16 in einem Hohlraum des Ausgleichsgewichtes 12 endet und dort frei beweglich ist. Der zweite Hebelarm 17 des Schwenk hebels 15 wirkt in radialer Richtung auf die Spannbacke 10 ein. Das Ende des Hebelarms 17 wird von einem in den Fig. 2 und 3 näher dargestellten Drehschieber 18 umfaßt, der mittels einer Rastkugel 19, die mit einer Feder 20 belastet ist, arretierbar ist.The chuck of FIG. 1 comprises a clamping jaw 10 which is mounted radially adjustable in a chuck body 11, on. To compensate for the centrifugal forces acting on the clamping jaws 10 , the chuck is provided with radially movable counterweights 12 , the centrifugal weights 12 each being stored in cavities 13 of a flange 14 , which is connected to the chuck body 11 in a manner not shown. A pivot lever 15 is mounted in the chuck body 11 , the first lever arm 16 of which ends in a cavity of the counterweight 12 and is freely movable there. The second lever arm 17 of the pivoting lever 15 acts on the clamping jaw 10 in the radial direction. The end of the lever arm 17 is encompassed by a rotary valve 18 shown in more detail in FIGS . 2 and 3, which can be locked by means of a locking ball 19 which is loaded with a spring 20 .

In Fig. 3 ist der Drehschieber 18 in geschlossener Stellung dargestellt. Der Drehschieber 18 weist dabei eine U-förmige Nut 21 auf, in der das Ende des Hebelarms 17 des Schwenkhebels 15 gelagert ist. Bei nach oben geöffnetem U kann der Hebelarm 17 auf den Spannbacken einwirken, wenn das Ausgleichsgewicht 12 auf Grund der Fliehkraft nach außen getragen wird und dadurch den Schwenkhebel 15 zu einer Schwenkbewegung um seinen Lagerpunkt im Futterkörper 11 veranlaßt. Auf diese Weise wird die radial nach außen zeigende Fliehkraft, die auf die Ausgleichsgewichte 12 einwirkt, in eine radial nach innen wirkende Kraft umge wandelt, die die Spannkraft der Spannbacken 10, die durch die Einwirkung der Fliehkraft vermindert wird, nahezu konstant hält.In Fig. 3, the rotary valve 18 is shown in the closed position. The rotary valve 18 has a U-shaped groove 21 in which the end of the lever arm 17 of the pivot lever 15 is mounted. When the U is open at the top, the lever arm 17 can act on the clamping jaws if the counterweight 12 is carried outwards due to the centrifugal force and thereby causes the pivoting lever 15 to pivot about its bearing point in the chuck body 11 . In this way, the radially outward centrifugal force, which acts on the counterweights 12 , is converted into a radially inwardly acting force which keeps the clamping force of the jaws 10 , which is reduced by the action of the centrifugal force, almost constant.

In Fig. 2 ist die U-förmige Nut 21 nach unten hin geöffnet. Nach unten in Richtung auf die Spindelachse des Spann futters ist der Hebelarm 17 frei beweglich und verhindert somit ein Einwirken des Hebels 15 auf die Spannkraft des Spannbackens 10. Bei dieser Stellung des Drehschiebers ist also der Fliehkraft-Ausgleich durch die Gewichte 12 ausge schaltet. Die Spannkraft des Backens 10 wird hier im Be trieb durch die Fliehkraft verringert und stellt sich bei Abschalten der Maschine sofort wieder auf ihren ursprüng lichen Wert ein. Die Spannkraft kann somit niemals über ihre Größe im Ruhezustand erhöht werden. Verformungen oder Beschädigungen von empfindlichen Werkstücken, die bei ein geschaltetem Fliehkraft-Ausgleich beim plötzlichen Anhal ten der Spindel durch kurzzeitige Erhöhung der Spannkraft auftreten können, sind ausgeschlossen.In FIG. 2, the U-shaped groove 21 is open toward downwardly. Downward in the direction of the spindle axis of the chuck, the lever arm 17 is freely movable and thus prevents the lever 15 from acting on the clamping force of the clamping jaw 10 . In this position of the rotary valve, the centrifugal force compensation is switched out by the weights 12 . The clamping force of the jaw 10 is reduced in operation by the centrifugal force and is immediately reset to its original value when the machine is switched off. The resilience can thus never be increased beyond its size when at rest. Deformations or damage to sensitive workpieces, which can occur when the centrifugal force compensation is activated when the spindle suddenly stops due to a brief increase in the clamping force, are excluded.

Der Drehschieber 18 ist sowohl in der Stellung nach Fig. 2 als auch in der Stellung nach Fig. 3 durch eine feder belastete Rastkugel 19, die in entsprechende Mulden im Drehschieber 18 einrasten, arretierbar. Auf diese Weise ist ein selbsttätiges Verstellen des Drehschiebers 18 beim Betrieb der Maschine unmöglich. Das Verstellen des Dreh schiebers erfolgt von Hand von der Stirnseite 22 des Spannbackens 10 aus.The rotary valve 18 can be locked both in the position according to FIG. 2 and in the position shown in FIG. 3 by means of a spring-loaded latching ball 19 , which snap into corresponding recesses in the rotary valve 18 . In this way, an automatic adjustment of the rotary valve 18 is impossible when the machine is in operation. The rotary slide is adjusted by hand from the end face 22 of the clamping jaw 10 .

Fig. 4 illustriert die Längenverhältnisse der Hebelarme 16′ und 17′ eines Schwenkhebels 15′. Wird das Verhältnis der Länge a des Hebelarms 16′, an dem die Ausgleichsge wichte 12 angreifen, zur Länge b des auf den Spannbacken 10 einwirkenden Hebelarms 17′ in einem Verhältnis von 2 : 1 oder größer gewählt, so ist die Spannkrafterhöhung, die beim plötzlichen Abschalten der Drehmaschine auftritt, nur sehr gering, wie Versuche gezeigt haben. Die Längen a und b werden dabei wie in Fig. 4 dargestellt vom Mittel punkt 30 eines zentralen Körpers 31, mit dem der Schwenk hebel 15′ im Futterkörper gelagert ist, bis zu den Mittel punkten 32 und 33 von abgerundeten Körpern 34 und 35 an den Enden der Hebelarme 16′ und 17′ gemessen. Wenn bei sehr hohen Drehzahlen die Ausgleichsgewichte 12 relativ leicht und das Hebelverhältnis groß gewählt wird, kann die Spannkrafterhöhung beim plötzlichen Abschalten der Maschi ne stark verringert werden. Fig. 4 illustrates the proportions of the lever arms 16 'and 17 ' of a pivot lever 15 '. If the ratio of the length a of the lever arm 16 ', on which the balancing weights 12 attack, to the length b of the lever arm 17 acting on the clamping jaws 10 ' in a ratio of 2: 1 or greater, the clamping force increase is that which occurs during the sudden Turning off the lathe occurs only very slightly, as tests have shown. The lengths a and b are as shown in Fig. 4 from the center point 30 of a central body 31 , with which the pivot lever 15 'is mounted in the chuck body, up to the center points 32 and 33 of rounded bodies 34 and 35 to the Ends of the lever arms 16 'and 17 ' measured. If, at very high speeds, the counterweights 12 are selected relatively lightly and the lever ratio is large, the tensioning force increase can be greatly reduced when the machine is suddenly switched off.

Claims

1. Chuck for machine tools with a chuck body (11) radially adjustable clamping jaws (10) and centrifugal counterweights (12) which are Move mounted radially Lich in the chuck body (11) and in each case at a first lever arm (16) of the Attack chuck body ( 11 ) pivoted levers ( 15 ), which act with their second lever arm ( 17 ) against the direction of the centrifugal force on the clamping jaws ( 10 ), characterized in that the effect of the centrifugal force counterweights ( 12 ) can be switched off.

2. Chuck according to claim 1, characterized in that the effect of the centrifugal force counterweights ( 12 ) can be switched off by locking the pivot lever ( 15 ).

3. Chuck according to claim 2, characterized in that the locking and unlocking of the pivot lever ( 15 ) by means of rotary slide ( 18 ), the pivoting movement of the lever ( 15 ) on the counterweight ( 12 ) facing away from the lever arm side ( 17 ) releases.

4. Chuck according to claim 3, characterized in that the rotary slide valve ( 18 ) have a U-shaped groove ( 21 ) with which they grip the lever arm ( 17 ) acting on the clamping jaws ( 10 ), the U at ge desired centrifugal force compensation is open towards the outside of the chuck and is otherwise closed.

5. Chuck according to claim 3 or 4, characterized in that the rotary slide valve ( 18 ) can be rotated by 180 ° and in its end positions arre can be beasted.

6. A chuck according to claim 5, characterized in that the rotary slide ( 18 ) have recesses for locking, in which a spring-loaded ball ( 19 , 20 ) can bers with appropriate position of the rotary slide ( 18 ).

7. Chuck according to one of claims 1 to 6, characterized in that the lengths (a, b) of the lever arm ( 16 ) acted upon by the counterweight ( 12 ) and the lever arms ( 17 ) acting on the clamping jaws ( 10 ) act on the pivot levers. have at least a ratio of 2: 1.

8. Chuck according to one of claims 1 to 7, characterized in that the centrifugal force counterweights ( 12 ) are relatively light and each engage a lever arm ( 16 ') of the pivot lever ( 15 '), the length (a) of which is more than twice is as long as the length (b) of the lever arm acting on the clamping jaws ( 17 ').