DE7834080U1 - Drehbank-schwenkfutter - Google Patents

Description

Dipl.- Ing/Wilfrid 'RÄFCK' "

PATENTANWALT
7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 ■ TELEFON (0711) 244003

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Firma Wilhelm Blessing, 7302 Ostfildern 2

Drehbank-Schwenkfutter

Die Erfindung bezieht sich auf hydraulische, automatisch im Lauf schwenkende Futter für Drehbänke. Um verhältnismäßig kurze Werkstücke, die an mindestens zwei gegenüberliegenden Flächen eine Bearbeitung auf einer Drehbank erfordern, rationell fertigen zu können, sind Schwenkfutter bekannt, die man während des Laufes der Spindel um 180° verschwenken kann. Das Werkstück wird dabei nur einmal gespannt und an seiner einen Seite bearbeitet, worauf man während des Laufs der Spindel die Indexierung für das Schwenkwerk des Spannfutters löst, das Spannfutter mit Hilfe des Schwenkwerks um 180 verschwenkt und von neuem indexiert und anschließend die zweite Fläche des Werkstückes bearbeitet. Auf diese W-eise braucht die Maschine während der Bearbeitung von zwei oder mehr zueinander versetzten Flächen nicht mehr angehalten zu werden, so daß die Stillstandszeiten der Maschine und die Gesamtbearbeitungszeit für das Werkstück verringert werden.

Ein aus der DT-PS 10 92 276 bekanntes Schwenkfutter besteht aus einem auf dem Spindelkopf der Maschine befestigten topf-

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förmigen Futterkörper, in dem zwei Schwenkzapfen diametral gelagert sind. Die Schwenkzapfen tragen Spannbacken zum Spannen des Werkstücks, wobei einer der Schwenkzapfen Teil eines hydraulisch beaufschlagbaren Druckkolbens zur Betätigung der Spannvorrichtung ist. Der dem Kolben gegenüberliegende Schwenkzapfen ist über einen Teil seiner Länge als Vierkant ausgebildet, dessen Flächen somit vier um 90° zueinander versetzte Schwenkstellungen für die Spannbacken und das darin ges-pannte Werkstück definieren.

In der Ebene des Vierkantabschnittes sind im Futterkörper zwei Hydraulikzylinder um 45° zueinander versetzt angeordnet, deren Kolben nacheinander mit einer Stoßkante bzw. einer Abschrägung gegen die Druckflächen des Vierkants wirken, so daß ein Schrittschaltwerk entsteht, mit dem das gespannte Werkstück um zweimal 45 verschwenkt und der Vierkant-Schwenkzapfen dann in einer Schwenkendstellung durch Anlage der Schrägfläche des einen Kolbens verriegelt wird.

Dies bekannte Schrittschaltwerk, bei dem einer der Druckkolben den Antrieb der Schwenkachse über den zweiten Winkelabschnitt von 45 übernimmt und sich dann klemmend an die Druckfläche des Vierkants anlegt, hat nur dann Vorteile, wenn das Werkstück an um jeweils 90° zueinander versetzten Flächen bearbeitet werden muß. Bei Rohrmuffen, deren Bearbeitungsflächen um 180 versetzt sind, dauert die Schaltzeit des mehrmals hintereinander zu betätigenden Schrittschaltwerks zu lange, als daß der konstruktive Aufwand dieser Anordnung zu der dann noch übrigbleibenden geringfügigen Zeiteinsparung im Vergleich zur Arbeitsweise eines nichtschwenkbaren Spannfutters rentabel wäre.

Es ist andererseits aus der DT-PS 12 14 974 ein Schwenkfutter bekannt, bei dem der Schwenkzapfen ein Zahnritzel trägt, das

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von einer hydraulisch betätigbaren Zahnstange in einem Hub um 180 verdreht wird. Das Werkstück wird durch ein zentrisch wirkendes Zwei- oder Mehrbackenfutter innerhalb eines Futterrings gespannt, der fest mit den diametral in dem topfförmigen Tragkörper gelagerten Schwenkzapfen verbunden ist. Dieser Futterring bietet an seinem Umfang günstige Eigriffsflachen für vom Tragkörper aus hydraulisch vorschiebbare Indexbolzen, so daß der Futterring in jeder Schwenkstellung genau und sicher gehalten werden kann.

Weil solch günstige Abstützmöglichkeiten für die Indexierung bei dem zuerst beschriebenen nicht zentrisch wirkenden Zweibackenfutter fehlen, erfolgt dort die Indexierung am Vierkant des Schwenkzapfens mit Hilfe der Schrägfläche am zweiten Kolben des Schrittschaltwerks. Erfahrungen haben gezeigt, daß beim Indexieren und Verriegeln eines Schwenkwerks in der jeweiligen Schwenkstellung ein einzelner, mit einer Schräg- oder Keilfläche versehener Kolben bzw. eine Kolbenstange dann zu Schwierigkeiten führt, wenn die Schwenkachse nicht jedesmal in der gleichen Richtung, sondern durch einen direkt angekuppelten, hin- und hergehenden Antrieb abwechselnd in entgegengesetzten Drehrichtungen verschwenkt wird. Darüberhinaus treten bei einem nicht zentrisch wirkenden Zweibacken-Schwenkfutter aufgrund der Zerspanungsarbeit pulsierende Kräfte mit solchen Kraftkomponenten auf, die über den Schwenkzapfen in Öffnungsrichtung, also unmittelbar gegen den hydraulischen Druck des Verriegelungskolbens wirken und in Kombination mit den Druckpulsationen und hochfrequenten Massenkraft-Wechselbeanspruchungen zu einer Lockerung der Verriegelung beitragen können, so daß bei größeren Bearbeitungskräften Ausrichtfehler zwischen den um 180 zueinander versetzten Bearbeitungsflächen des Werkstücks nicht auszuschließen sind.

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Wenn beispielsweise der Schwenkzapfen mittels eines Zahnstangentriebes abwechselnd zwischen zwei um 180 zueinander versetzten Schwenkstellungen verdreht wird, läßt sich dieser Drehhub nur mit sehr großem baulichen Aufwand auf den exakten Winkelbetrag begrenzen, weshalb die am Umfanq des Schwenkzapfens zum Eingriff mit dem Verriegelungskolben vorgesehenen Druckflächen etwa um ein Winkelgrad über die vorbestimmte Schwenkstellung hinausgelangt. Unter diesen Verhältnissen kommt die Keil- oder Schräafläche des Verriegelungskolbens einmal zuerst mit ihrem verjüngten Ende an der Druckfläche des Schwenkzapfens zur Anlage, und kann diesen dann um den Fehlwinkelbetrag zurückdrehen. Wenn im anderen Fall nach dem entgegengesetzten Drehhub die Druckfläche des Schwenkzapfens über den exakten Schwenkwinkel hinausbewegt worden ist, liegt der Schrägfläche des Verriegelungskolbens jedoch nur die zwischen D-ruckflache und Umfanq des Schwenkzapfens bestehende Kante gegenüber, wodurch die Gefahr besteht, daß der Verriegelungskolben keine Indexieruna mehr bewirkt, sondern auf seinem Resthub die genannte Umfangskante des Schwenkzapfens erfaßt und durch Selbsthemmuna stehenbleibt und/oder Beschädigungen verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwenkfutter der eingangs bezeichneten Art dahingehend zu verbessern, daß Ausrichtfehler in den Schwenkendstellungen und daraus resultierende Bearbeitungsfehler mit Sicherheit vermieden werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der als Schaltplatte ausgebildete Teilabschnitt des Schwenkzapfens an seinem Umfang für jede Schwenkendstellung mindestens zwei abgeflachte Druckflächen aufweist, denen zwei zueinander parallel und in einer gemeinsamen Radialebene des Schwenkzapfens angeordnete Kolben miteinander gegenüberliegenden keilförmig verlaufenden Verriegelungsflächen zugeordnet sind.

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Aufgrund dieses Vorschlages läßt sich der Schwerkzapfen eines beliebigen Schwenkfutters in den vorbestimmten Schwenkstellungen zwangsläufig indexieren, so daß Ausricht- und Bearbeitungsfehler vermieden werden. An das Schwenkwerk brauchen hinsichtlich einer Vor-Ausrichtung des Schwenkzapfens keine besonderen Anforderungen mehr gestellt zu werden, da die exakte Indexierung in jedem Fall von den Verriegelungskolben übernommen wird. Außerdem werden die pulsierenden Bearbeitungskräfte am WErkzeug durch die Verriegelung des Spannwerks sicher aufgenommen, so daß Werkzeugbrüche aufgrund des Nachgebens des nicht fest verriegelten Werkstücks ausgeschlossen sind. Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung bleiben auch erhalten, wenn für jede Schwenkstellung mehr als zwei Druckflächen und zugeordnete Verriegelungskolben vorgesehen oder wenn die Verriegelungskolben in einer anderen Kombination, z.B. nicht parallel zueinander oder in anderen Richtungen angeordnet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Frontansicht eines Schwenkfutters,

Fig. 2 einen senkrechten Längsschnitt durch das Schwenkfutter nach der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 einen waagerechten Längsschnitt durch das Schwenkwerk nach der Linie B-B in Fig. 1 und

Fig. 4 einen waagerechten Längsschnitt durch die Verriegelungsvorrichtung des Schwenkwerkes nach der Linie C-C in Fig. 2.

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Der am Spindelkopf einer Drehbank befestigte topfförmige Tragteil 10 des Schwenkfutters besitzt eine nach vorn offene, durch Umfangswandungen 11 umschlossene Aufnahmeöffnung 12, in der ein Werkstück, z.B. eine Rohrmuffe 14, zur Bearbeitung in einem Zweibackenfutter gespannt ist. Das Spannfutter umfaßt eine in der Darstellung untere Spannbacke 15, die auf die zentrische Position des Werkstückes ausgerichtet ist, sowie eine obere Spannbacke 16, die über einen Hydraulikzylinder 17 radial beweglich ist. Sie liegt in einer Kugelkalotte 18 eines im Kolben des Hydraulikzylinders 17 gelagerten und axial abgestützten Schwehkzapfens 19 an. Die untere Spannbacke 15 ist auf einem im Tragteil 10 gelagerten Schwenkzapfen 20 befestigt, der ein zum Schwenkwerk gehörendes Ritzel 21 trägt.

Das Schwenkwerk für das Zweibackenfutter umfaßt zwei mit Zahnstangenprofil versehene, auf gegenüberliegenden Seiten mit dem Ritzel 21 in Eingriff stehende hydraulisch betätigbare Stellkolben 22, 23, die wechselseitig beaufschlagt werden, um den Schwenkzapfen 20 zwischen zwei um ca. 180 zueinander versetzten Schwenkstellungen zu verdrehen. Durch den Spanneingriff am WErkstück 14 wird über das Schwenkwerk

24 gleichzeitig auch der obere Schwenkzapfen 19 mit verdreht.

Der untere Schwenkzapfen 20 ist an seinem der Spindelachse

25 näheren Ende entsprechend Fig. 2 und 4 zu einer kreisrunden Schaltplatte 2 6 erweitert. Auf dem Umfang der Schaltplatte befinden sich entsprechend der beabsichtigten Anzahl von Schwenkstellungen des Schwenkfutters paarweise einander zugeordnete Druckflächen, und zwar im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 für zwei Endstellungen ein erstes Druckflächenpaar 30, 31 und ein dazu um 180 versetztes zweites Druckflächenpaar 32, 33. Diese Druckflächen ent-

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stehen aus Segmentabschnitten durch den Umfang der Schaltplatte 26, die in einer kreisrunden Ausnehmung 28 im Tragteil 10 aufgenommen und selbst sowie über den Schwenkzapfen 20 entsprechend Fig. 2 mehrfach radial und axial gelagert ist.

Weiterhin sind entsprechend Fig. 2 und 4 in der Ebene der Schaltplatte 26 zwei zueinander parallele und zur Schaltplatte symmetrisch angeordnete Kolben 34, 3 6 mit Kolbenstangen 38 bzw. 40 in Längsbohrungen 46 bzw. 48 des Tragteils 10 geführt. Die Kolbenstangen 38, 40 sind endseitig mit einander gegenüberliegenden, sich in Be-tätigungsrichtung verjüngenden Keilflächen 42, 44 versehen, die zur gemeinsamen Symmetrieebene im gleichen Winkel stehen, wie die der einen Schwenkstellung zugeordneten Druckflächen 30, 31 auf der Schaltplatte 26. Obwohl sich die gezeigte Anordnung der Druckkolben 34, 36 unter Berücksichtigung ihrer Unterbringung im Tragkörper 10 als günstig anbieten, können bei der Praktizierung der Erfindung auch andere Anordnungen, z.B. auch solche mit mehr als zwei Druckkolben zweckmäßig sein.

Werden die Kolben 34 und 36 aus ihren vorgeschobenen Stellungen gemäß Fig. 4 zurückgezogen, so kommen die Keilflächen 42, 44 vom Umfang der Schaltplatte 26 frei, so daß nunmehr der Schwenkzapfen 20 mit Hilfe des Schwenkwerks 24 um 180° verdreht werden kann. Dann nehmen die Druckflächen 32, 3 3 der Schaltplatte die zuvor von den Druckflächen 30, 31 belegten Stellungen ein, so daß diese nunmehr von den Keilflächen 42, 44 der Kolbenstangen nach Beaufschlagung der Kolben 34, 36 mit hydraulischem Druckmedium von neuem geklemmt werden. Da dieser Betriebsablauf bei rotierender Drehbankspindel und mit sehr kurzen Taktzeiten erfolgt, stellt die beiderseitige symmetrische Klemmung der Schalt platte 26 auch dann eine genaue Indexierung sicher, falls der Schwenkzapfen 20 durch das Schwenkwerk 24 nicht in die genaue

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Schwenkerdstellung gebracht worden sein sollte. Aufgrund der beiderseitigen symmetrischen Klemmung der Schaltplatte und damit des Zweibackenfutters wird einerseits eine gegenüber den bei der Bearbeitung auftretenden Verspanungskräften ausreichend starre Klemmung erreicht und andererseits
sichergestellt, daß sich die Klemmung während der Bearbeitung nicht durch solche Kraftkomponenten lösen kann, die bei der Bearbeitung in pulsierender Folge entstehen und in Verschieberichtung der Kolben übertragen werden.

Claims (4)

DI PL.-1N G: WlHFR I CC-RAfE CK '**" PATENTANWALT 7 STUTTGART 1, MOSERSTRASSE 8 · TELEFON (0711) 244003 Firma Wilhelm Blessing, 7302 Ostfildern 2 - B 141 - SchutζanSprüche

1. Drehbank-Schwenkfutter mit einem am Spindelkopf befestigten topfförmigen Futterkörper, in dem die Spannbacken eines Zweibackenfutters auf Schwenkzapfen gelagert und senkrecht zur Spindelachse mittels an einem der Schwenkzapfen angreifenden Schwenkwerks verschwenkbar sind, wobei dem Schwenkzapfen eine hydraulisch betätigte keilförmige Verriegelungsvorrichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schwenkzapfen (20) zu einer kreisrunden Schaltplatte (26) erweitert ist, die an ihrem Umfang für jede Schwenkstellung wenigstens zwei durch Segmentschnitte gebildete, im wesentlichen einander gegenüberliegende Druckflächen (30 bis 33) aufweist, denen in der Ebene der Schaltplatte angeordnete hydraulisch betätigbare Kolben (34, 3 6) mit sich an die Druckflächen der Schaltplatte anlegenden und sich in Betätigungsrichtung keilförmig verjüngenden Verriegelungsflächen (42, 44) zugeordnet sind.

2. Schwenkfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsflächen an Kolbenstangen (38, 40) von zwei zueinander und zur Schaltplatte (26) parallel geführten Kolben vorgesehen sind.

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3. Schwenkfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Schwenkstellung des Spannfutters an der Schaltplatte (26) mehr als zwei Druckflächen vorgesehen und diesen eine entsprechende Anzahl von hydraulisch . betätigbaren Kolben mit keilförmigen Schrägflächen zugeordnet sind.

4. Schwenkfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkwerk zwei mit Zahnstangenprofilen versehene hydraulische Stellkolben (22, 23) umfaßt, die auf gegenüberliegenden Seiten eines auf dem Schwenkzapfen (20) sitzenden Zahnritzels (21', angeordnet sind und mit diesem in ständigem Eingriff stehen.