DE8217452U1 - Kraftbetaetigtes spannfutter mit fliehkraftausgleich fuer drehmaschinen - Google Patents

Description

.·,··. ,··..·· ,",,", PATENTANWÄLTE I :": * : ::":·:": .·' dipl.-ing. a lex st ε ng er

' KalBcr.Frlcdrlch.RlnK 70 '" " DIPL-INC. WOLFRAM WATZKE

D-4000 DÜSSELDORF Il DIPL-INC. H E I N Z J. RING

EUKOPEAN PATENT ATTORNEYS

Unser Zilcheni 23 155 Datum! lÖ.Juni 1982

Paul Porkardt GmbH & Co.KG, Rosenstr.M~Jj6,40ÖO Düsseldorf 30 Kraftbetätigtes Spannfutter für Drehmaschinen

Die Erfindung betrifft ein kraftbetätigtes Spannfutter für Iren- \ maschinen mit mindestens einer in einem Futterkörper radial be- | weglich geführten Spannbacke> die durch einen im Putterkörper be- % weglich geführten Druckmittelkolben angetrieben ist, dessen Arbeits-? raum Über ein entsperrbares Rückschlagventil an eine Druckmittel- \

quelle angeschlossen ist₀

Beim Drehen mit hohen Schnittgeschwindigkeiten bewirkt die auf die Spannbacken des Spannfutters einwirkende Fliehkraft einen Spannkraftverlust, der sich negativ auf das übertragbare Drehmoment und damit auf die mögliche Zerspanungsleistung auswirkt„ Dies

to

gilt in erster Linie bei einem Anwendungsfall, bei welchem Werkstücke von außen eingespannt werden, wobei die Spannbacken radial von außen nach innen auf das Werkstück einwirken. Im umgekehrten Fall der Innenspannung, wobei die Spannbacken in einer Werkstückbohrung radial von innen nach außen auf das Werkstück einwirken, hat die auf die Spannbacken ausgeübte Fliehkraft eine spannkraftunterstützende Wirkung, welche ebenso unerwünscht sein kann, weil sie zu unzulässigen Deformationen des Werkstückes und als Folge zu unerwünschten Formabweichungen der bearbeiteten Fläche führen kann.

Aus den voranstellenden Gründen werden Spannfutter für den Einsatz mit hohen Drehzahlen vielfach mit Gegengewichten ausgestattet, deren Fliehkräfte über geeignete Umlenkmechanismen radial nach

innen gerichtete Ausgleichkräfte auf jede Spannbacke ausüben
und so die drehzahlbedingte Spannkraft-veränderung weitgehend
oder vollständig kompensieren.

Eine weitere Möglichkeit des Fliehkraftausgleichs besteht darin, den Hydraulikdruck im zugehörigen Spannzylinder entsprechend der zu erwartenden Fliehkraft der Spannbacken zu regeln. Gemäß dem
DE-Patent 2 150 885 kann zu diesem Zweck eine drehzahlabhängige
elektronische Steuereinheit eingesetzt werden, die in geeigneter Weise über ein Druckregelventil den wirksamen Spanndruck nach
einer vorgegebenen Funktion beeinflußt.

■ Ein ähnlicher Effekt wird entsprechend dem DE-Patent 2 530 573

durch fliehkraftgesteuerte Druckkolben erreicht, die im hydraulischen Spannzylinder einer Spanneinrichtung eingebaut sind und den wirksamen Hydraulikdruck drehzahlabhängig und ohne äußere
Steuerung erhöhen. In diesem Fall kommen wechselseitig entsperrbare Rückschlagventile zum Einsatz, die in vielen gebräuchlichen Spannzylindern als Sicherheitselemente vorhanden sind.

Bei beiden bekannten Ausführungen wird der drehzahlabhängige Druckanstieg als Erhöhung der Futterbetätigungskraft über ein Verbindungsglied,beispielsweise eine Zugstange oder ein Zugrohr, vom
Spannzylinder auf das Spannfutter übertragen. Die hieraus resultie-/ rende zusätzliche Schließkraft der Spannbacken wird möglichst so bemessen, daß der drehzahlabhängige Spannkraftverlust der Spannbacken ausgeglichen wird_o

Neben der weit verbreiteten Bauweise von kraftbetätigten Spannfuttern, die durch Zug- oder Druckkraft eines separaten Spannzylinders betätigt werden, sind Spannfutter bekannt, die durch direkte oder indirekte Beaufschlagung der Spannbacken mit Hydraulikdruck betrieben werden.Bei solchen als Vorderendfutter bekannten Spannzeugen sind die krafterzeugenden Elemente unmittelbar im Futterkörper untergebracht. Das zur Betätigung benötigte Druckmittel

« « i I ί · I I

ItI I III I

• · · I III· I

tf ··! Il III

• it ·« it

wird meist über eine Drehdurchführung zum Spannfutter geleitet. Als Absicherung gegen einen eventuellen Ausfall des Hydraulik*- druckes sind auch hier entsperrbare Rückschlagventile vorhanden.

Grundsätzlich ist auch bei diesen Vorderetldfuttern ein Ausgleich der auf die Spannbacken ausgeübten Fliehkraft durch jeder Spannbacke zugeordnete Gegengewichte oder durch von außen her gesteuerten Druckanstieg denkbar„ Bei Bauformen, bei denen sehr große Bohrungen im Vergleich zum Außendurchmesser und/oder trotz Vorderendbauweise sehr niedrige Bauhöhen gefordert werden, steht für die erforderlichen Gegengewichte nicht genügend Einbauraum zur ~ Verfügung. Diese Spannfutter werden daher zwangsläufig mit niedrige ' ' ren Drehzahlen betrieben, so daß die an sich zur Verfügung stehende Maschinenleistung im hohen Drehzahlbereich nicht genutzt werden kann.

Ausgehend von einem kraftbetätigten Spannfutter für Drehmaschinen der eingang beschriebenen Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und raumsparendes System zu schaffen,das die auf die Spannbacken von hydraulisch betätigten Spannfuttern ausgeübte Fliehkraft wirksam ausgleicht, wobei sowohl der beträcht· idjChe Aufwand für eine elektronische Steuerung des Hydraulikdrucke: als auch der mechanische Bauaufwand für Gegengewichte nrA Kraftumlenkmechanismen vermieden werden soll.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Druckmittelzylinders mit dem Druckraum eines Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders verbunden- ist, dessen als Fliehkraftgewicht ausgebildeter Ausgleichkolben radial beweglich im Futterkörper geführt ist und mit seinem radial außen liegenden Ende in den Druckraum hineinragt.

Mit diesem Vorschlag der Erfindung ergibt sich ein kraftbetätigtes Spannfutter mit Fliehkraftausglexch, welches gegenüber den

[ bekannten Konstruktionen den Vorteil hat, daß einerseits ein

J externer Steuerungsaufwand für die drehzahlabhängige Yerän-

derung des Druckmitteldruckes vermieden wird und andererseits ein i| unabhängig vom jeweils vorgesehenen Arbeitsdruck wirksamer F?iehkraftausgleich durch einen als Pliehkraftgewicht ausgebildeten

Ausgleichkolben erzielt wird, der gegenüber den bekannten Gegengewichten bei kleinem Bauaufwand einen geringen Platzbedarf besitzt, so daß er auch bei Spannfuttern mit großen Durchgangsboht" fungen oder niedrigen Bauhöhen eingesetzt werden kann,,

Um eine sichere Rückführung des Ausgleichkolbens beim Stillstand . ₍-v des Spannfutters zu erzielen, ist der Ausgleichkolben gemäß einem j v/eiteren Merkmal der Erfindung durch eine entgegen der Flieh-

' kraft wirkende Rückstellfeder belastet.

Das radial innenliegende Ende des Ausgleichkolbens ragt erfindungs gemäß in einen Entlastungsraum nine/ :, der über eine Verbindungsleitung mit der Druckmittelquelle unmittelbar^ d_shi unter Umgehung des Rückschlagventils verbunden ist. Hierdurch wird der Ausgleichkolben vom Arbeitsdruck entlastet, so daß der als Pliehkraftge-

■j ' Wicht wirkende Ausgleichkolben unabhängig von der Höhe des

·' Arbeitsdruckes wirksam wird.

Der erfindungsgemäße Vorschlag läßt sich sowohl bei kraftbetätig¹-'' ) ten Spannfuttern mit nur einer Spannbacke als auch bei Spannfuttern mit mehreren radial beweglich im Putterkörper geführten Spannbacken anwenden. Im letztgenannten Fall ist gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung jede Spannbacke durch einen eignen Druckmittelkolben angetrieben. Erfindungsgemäß sind hierbei die Arbeitsräume sämtlicher Druckmittelkolben miteinander und

mit dem Druckraum eines gemeinsamen Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders verbunden. Es ist somit nur ein als Fliehkraftgewicht wirkender Ausgleichkolben erforderlich, auch wenn es sich um ein Spannfutter mit mehreren Spannbacken handelt.

-5-

Da es bei vielen Spanrfiittern üblich ist, die Spannbacken in
Grundbacken und auswechselbar auf den Grundbacken befestigte
Aufsatzbacken aufzuteilen, ändert sich in Abhängigkeit von dem
einzuspannenden Werkstück auch das Gewicht der Aufsatzbacken.
Um diese Änderung des Backengewichts berücksichtigen zu können,
wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen,
den Ausgleichkolben des Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders mit einer
aus dem Futterkörper herausgeführten Kolbenstange zu versehen,
an der ein Ausgleichgewicht auswechselbar befestigt ist. Durch
Auswechseln dieses Ausgleichgewichtes kann der Fliehkraftaus- ■' gleich an die jeweils verwendeten Aufsatzbacken angepaßt werden. \.

( ι

Um die Gefahr von Verletzungen der Bedienungsperson durch aus der | Kontur des Spannfutters herausragende. Ausgleichgewichte zu vermei-ϊ den, wird mit der Erfindung schließlich vorgeschlagen, das Aus- } gleichgewicht in einer Aussparung des Futterkörpers anzuordnen» '

Auf der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des ·. erfindungsgemäßen Spannfutters dargestellt, und zwar zeigen: ■

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Spannfutter mit

einer festen und einer beweglichen Spannbacke,
die durch einen radial beweglich geführten Druck-
* mittelkolben betätigt wird,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel anhand eines

Längsschnittes durch ein Spannfutter mit mehreren ϊ

radial beweglichen Spannbacken, die gemeinsam J

über ein Keilgetriebe von einem axial im Futter- ' ?

körper beweglichen Druckmittelkolben betätigt ¹J

werden, 1

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines jj-Spannfutters mit drei Spannbacken, die über einen | verdrehbar im Futterkörper gelagerten Treibring
von einem tangential im Futterkörper beweglichen
Druckmittelkolben betätigt werden,

C ■« · · ■ · » *3 f

· · · ■ ta · τι

-6-

Fig. 4 einen Längsschnitt durch/das Spannfutter gemäß der Schnittlinie IV-IV in Fig.3,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines

vierten Ausführungsbeispiels mit drei Spannbacken, die jeweils von einem eigsnen Druckmittelkolben angetrieben sind, wobei die Bewegungen der Spannbacken durch einen Synchronring gleichgeschaltet werden,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch aas Spannfutter geinäß der Schnittlinie VI-VI in Fig.5 und

Fig. 7 einen Längsschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel mit mehreren Spannbacken, die jeweils von einem | ^ eigenen Druckmittelkolben betätigt werden und mit

einem eingebauten Ausweichkolben versehen sind«

Bei allen Aüsfuhrungsbeispielen ist das vordere Ende der Spindel 1 einer im übrigen nicht dargestellten Werkzeugmaschine zu erkennen, an deren Flansch der Futterkörper 2 des jeweiligen Spann| futters befestigt ist, Die Befestigung erfolgt durch eine auf der Zeichnung der besseren Übersichtlichkeit wegen weggelassene Futter| befestigungsschraube. Die Drehachse des Spannfutters ist mit einer {strichpunktierten Linie eingezeichnet.

Beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.l handelt es sich um ζ , ein kraftbetätigtes Zweibackenfutter mit einer feststehenden Spannbacke 3, die unter Zwischenfügen eines Keiles 4 durch zwei Backenschrauben 5 am Futterkörper 2 befestigt ist. Die bewegliche Spannbacke 6 ist in radialen Führungen des Futterkörpers geführt. Sie wird durch einen Druckmittelkolben 7 betätigt, dessen Kolbenstange 8 mittels einer Schraube 9 mit einer Verlängerung 6a der Spannbacke 6 verbunden ist, die zu diesem Zweck nach hinten in den Futterkörper 2 hineinragt» Die Schnittdarstellung in Fig.l zeigt die Spannbacke 6 nahe ihrer radial außenliegenden Endstellung«

Der Druckmittelkolben 7 ist in einer zylindrischen Bohrung 2a

I I f I till

I ·· ■* >1 It

ι a ■ · ■ ι α ι«

Λ · · ■ 193· ■■

■ a · € fl »

-7-

geführt, die radial ausgerichtet im Futterkörper 2 ausgebildet und durch einen Deckel 10 verschlossen ist. Der abgedichtet in den Futterkörper 2 eingesetzte Deckel 10 besitzt außerdem einen im Durchmesser verkleinerten Anschlag, an welchem der Druckmittelkolben 7 in seiner äußersten radialen Endstellung anliegt.

Der für eine Außenspannung eines Werkstückes deckelseitig liegende Arbeitsraum A des Druckmittelkolbens 7 ist über eine im Futterkörper 2 ausgebildete Verbindungsleitung 11 mit einem entsperrbaren Rückschlagventil 12 verbunden, welches in den Futterkörper 2 eingesetzt ist. Obwohl beim dargestellten Ausführungsbeispiel das Rückschlagventil 12 in radialer Richtung in den > J Futterkörper 2 eingesetzt ist, kann es auch tangential im Futterkörper 2 liegen, um seine Bautet von Fliehkrafteinflüssen freizuhalten. Das Rückschlagventil ._ it auf der Zuströmseite seiner durch eine Ventilfeder 12a belasteten Ventilkugel 12b über eine Zuflußleitung 13 mit einer auf der Zeichnung nicht dargestellten Druvikirittelquelle in Verbindung. Hierzu wird in bekannter Weise en Druckmittelüberleitungsgehäuse verwendet, das auf der Spindel 1 der Werkzeugmaschine angeordnet ist und die sich drehende Spindel 1 mit der stillstehenden Druckmittelquelle verbindet.

Der Arbeitsraum A des Druckmittelkolbens 7 ist weiterhin mit

^r( _} dem Druckraum D eines Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14 verbunden, dessen als Fliehkraftgewicht ausgebildeter Ausgleichkolben 15 radial beweglich im Futterkörper 2 geführt ist und mit seinem radial außenliegenden Ende in den Druckraum D hineinragt. Die den Druckraum D des Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14 mit der Verbindungsleitung 11 verbindende Leitung trägt die Bezugsziffer 16.

Beim Ausführungsbeipiel in Fig.l wird der Fliehkraft-Ausgleich-Zylinder 14 durch den Ausgleichkolben 15 und eine zylindrische Bohrung 2b gebildet, die radial ausgerichtet wiederum im Futter-

• » IIII t I I

I ■ · C · fl ·

(13 I ■ «β t ·

-δkörper 2 ausgebildet ist. Der Zylinderraum wird wiederum, durch . einen Verschlußdeckel 17 verschlossen, der in den Putterkörper 2 eingesetzt wird,, Durch diesen Verschlußdeckel 17 ist der Aus— glcichkolben 15 mittels einer Kolbenstange 15a hindurchgeführt« Am außenliegenden Ende ist an dieser Kolbenstange 15a ein Ausgleichgewicht 18 mittels einer Schraube 19 auswechselbar befestigt, Wie die Pig.l weiterhin erkennen läßt, ist der Ausgleichkolben entgegen der Fliehkraft durch eine Rückstellfeder 20 belastet. Das Ausgleichgewicht 18 liegt in einer Aussparung des Verschlußdeckeis 17 , so daß es nicht aus der zylindrischen Kontur des Futterkörpers 2 herausragt.

^{ ) Zum Einspannen eines Werkstückes zwischen der feststehenden

Spannbacke 3 und der beweglichen Spannbacke 6 wird über die Zuflußleitung 13 dem Futterkörper 2 Druckmittel zugeführt. Dieses Druckmittel hebt entgegen der Kraft der Ventilfeder 12a die Ventilkugel 12b von ihrem Sitz innerhalb des Rückschlagventiles 12 ab, so daß das Druckmittel über die Verbindungsleitung 11 in den Arbeitsraum A des zum Antrieb der Spannbacke 6 bestimmten Druckmittelzylinders gelangen kann. Entsprechend dem Druck des Druckmittels wird auf diese Weise die Spannbacke 6 gegen das Werkstück gedrückt, das hierdurch zwischen den Spannbacken 3 '- und 6 eingespannt wird, über die Leitung 16 steht das Druckmittel mit dem Zuführdruck auch im Druckraum D des Fliehkraft~Ausgleich-" ( \ Zylinders 14. Dessen Ausgleichkolben 15 befindet sich demgemäß in seiner radial innenliegenden Endstellung.

Sobald das Spannfutter nach dem Einspannen des Werkstückes zur Ausführung der Bearbeitungsoperation in Umdrehungen versetzt wird, werden auf die bewegliche Spannbacke 6, den sie antreibenden Druckmittelkolben 7 und den Ausgleichkolben 15 Fliehkräfte ausgeübt. Die auf die Spannbacke 6 und den Druckmittelkolben 7 aus- ^: geübten Fliehkräfte würden zu einer Reduzierung der Spannkraft

' führen, die durch das im Arbeitsraum A befindliche Druckmittel

erzeugt wird, wenn nicht durch den'Ausgleichkolben 15 eine Kompen-

t f ..CtI .1 I

' III «1 it ·>····

-9-

sation erfolgen würde. Diese Kompensation geschieht dadurch,
daß die Fliehkraft den Ausgleichkolben 15 radial nach außen belastet i wodurch der Druck im Druckraum D des Fliehkraft-Ausgleich-! Zylinders lh ansteigt. Dieser Druckanstieg wird über die Leitung
l6 und die Verbindungsleitung 11 in den Arbeitsraum A des Druckmittelzylinders übertragen. Da die Leitung 16 hinter dem Ventilkörper 12b des Rückschlagventils 12 an die zum Arbeitsraum A

des Druckmittelzylinders führende Verbindungsleitung 11 ange- I¹

schlossen ist^ bleibt die fliehkraftbedingte Druckerhöhung im ! Futterkörper 2 gefangen. Sie wirkt demgemäß dem Spannkraftverlust durch die auf die Spannbacke 6 und den Druckmittelkolben 7

wirkende Fliehkraft entgegen. Eine vollständige Kompensation |

(__ kann dadurch erzielt werden, daß das auswechselbare Ausgleich- |

gewicht 18 exakt den jeweiligen Verhältnissen angepaßt werden I

kann. |

Damit die Fliehkraftkompensation unabhängig von der Höhe des i

Arbeitsdruckes wirksam wird, ist der radial innsnlisgende Ent- \

lastungsraum E des Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders I^ über eine ^x·

Kurzschlußleitung 21 unmittelbar, d„h. unter Umgehung des Rück- \

schlagventils 12 mit der von der Druckmittelquelle kommenden \

Zuflußleitung 13 verbunden„ Durch diese zusätzliche Verbindung j

ist der Ausgleichkolben 15 bei Rotationsbeginn des Spannfutters ?

beidseitig mit dem Betriebsdruck des Druckmittels belastet, so j

r daß bereits eine geringe, auf den Ausgleichkolben 15 ausgeübte \.

Fliehkraft zu einer Druckerhöhung im Druckraum D des Fliehkraft- | Ausgleich-Zylinders 14 und damit im Arbeitsraum A des Druckmittel-;;

Zylinders führt. Vor Beginn der Drehbewegung sorgt die Rück- |

stellfeder 20 dafür, daß sich der Ausgleichkolben 15 beim 1

Stillstand des Spannfutters in seiner radial innenliegenden
Endstellung befindet. ^;

Zum Entspannen des Werkstückes wird der Gegenraum G des Druckmittelzylinders mit Druckmittel beaufschlagt, welches durch eine

t * ti ·· «ι «ι

I I I I

I ·

« · * t ff * t, «*r

*» ti H 4 I» >< 4 *

-10-

Lösaleitung 22 zugeführt wird. Durch eine Leitung 23 wird gleichzeitig dem Rückschlagventil 12 Druckmittel zugeführt. Dieses Druckmittel betätigt einen Entsperrkolben 12c, der die Ventilkugel 12b von ihrem Ventilsitz entgegen der Kraft der Ventilfeder 12a abhebt, so daß aus dem Arbeitsraum A des Druckmittelzylinders Druckmittel über die Verbindungsleitung 11, das Rückschlagventil 12 und die Zuflußleitung 13 abströmen kann.

Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen sind identische bzw„ vergleichbare Teile des Spannfutters mit den voranstehend bezüglich des ersten Ausführungsibeispiels verwendeten Bezugsziffern versehen.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.2 sind in einem Futterkörper 2 mehrere Spannbacken 6 beweglich geführt. Obwohl die Zeichnung lediglich zwei derartige bewegliche Spannbacken 6 zeigt, kann das Spannfutter auch mit drei oder mehr derartiger Spannbacken 6 versehen 5ein_e Dies« bestehen beim dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils aus einer Grundbacke 6b und einer Aufsatzbacke 6c, Die Backenteile 6b und 6c sind über eine Verzahnung miteinander verbunden, so daß die Aufsatzbacke 6c relativ zur Grundbacke 6b in radialer Richtung versetzt werden kann» Außerdem ist es möglich, Aufsatzbacken 6c auszutauschen.

Der Antrieb der Grundbacken 6b sämtlicher Spannbacken 6 erfolgt gemeinsam über jeweils ein Keilgetriebe von einem Druckmittelkolben 7, der im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel jedoch in axialer Richtung beweglich im Futterkörper 2 geführt ist. Dieser Druckmittelkolben 7 steht über Keilstangen 24 mit entsprechenden Keilnuten der Grundbacken 6b derart in Verbindung,daß bei einer Bewegung des Druckmittelkolbens 7 in Fig.2 nach links eine Bewegung der Spannbacken 6 radial nach innen erfolgt.Zur Bildung des Druckmittelsriinders und zum Schutz der Keilgetriebe ist in der zentralen öffnung des Futterkörpers 2 eine Buchse 25 angeordnet.

• 1 · t 1 4 «

• ·· . «401

-11-

Auch beim zweiten AusfühFungsbeispiel gemäß Fig.2 ist im Futterkörper 2 ein entsperr.bares Rückschlagventil 12 angeordnet,dessen durch eine Ventilfeder 12a belastete Ventilkugel 12b zwischen die Zuflußleitung 13 und die Verbindungsleitung 11 ceschaltet ist» Ein Teil dieser Verbindungsleitung 11 dient gleichzeitig als Leitung 16, welche den Arbeitsraum A des Druckmittelkolbens 7 mit dem Druckraum D eines in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel im Futterkörper 2 angeordneten Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders Ik verbindet. Der Entlastungsraum E dieses Zylinders ist weiterhin über die Kurzschlußleitung 21 unter Umgehung des Rückschlagventils 12 mit der Zuflußleitung 13 verbun \ / . den. Fig.2 zeigt schließlich die zum Gegenraum Q des Druckmittelkolbens 7 führende Löseleitung 22, die zur Betätigung des Entsperrkolbens 12c über eine Leitung 23 auch mit dem Rückschlagventil 12 verbunden ist.

Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt ein Einspannen eine auf der Zeichnung nicht dargestellten Werkstückes durch Zufuhr von Druckmittel über die Zuflußleitung 13. Das unter einem bestim ten Druck stehende Druckmittel hebt die Ventilkugel 12b des Rückschlagventils 12 entgegen der Kraft der Ventilfeder 12a von ihrem Ventilsitz ab und gelangt über den ersten Teil der Verbindungsleitung 11 :sum Druckraum D des Fliehkraft-Ausgleich-Zylinder _ l't. über den zweiten Teil der Verbindungsleitung 11 fließt das ν ' Druckmittel sodann in den Arbeitsraum A des Druckmittelzylinders, so daß dessen Druckmittelkolben 7 in Fig.2 nach links verschoben wirdο Die mit dem Druckmittelkolben 7 verbundenen Keilhaken . 24 ziehen hierbei die Spannbacken 6 radial nach innen, so daß das Werkstück eingespannt wird. Sobald der Arbeitsdruck, im Arbeitsraum A des Druckmittelzylinders erreicht ist,scEießt die Ventilfeder 12a das Rückschlagventil 12. Das Spannfutter kann nunmehr in Rotation versetzt werden und die Bearbeitung des Werkstückes beginnen. Da mit zunehmender Drehzahl die Gewichte der Spannbacken 6 der Fliehkraft unterliegen, vrürde sich die

	f • t *	Il Il » ' • I III »I · I I I I	I I I ■ I ) Il	# · » •	; :>
		• « * * · Il	I · ·	*
		-12-
Spannkraft	verringern,	wenn nicht	durch	den	Fliehkraft-Ausgleich-

Zylinder Ik eine Kompensation erfolgen würde. Diese Kompensa- { tion geschieht dadurch, daß auch der Ausgleichkolben 15 durch die Fliehkraft radial nach außen gezogen wird. Hierdurch steigt der Druck im Druckraum D. Dieser Druckanstieg wird über die Leitung 16 in den Arbeitsraum A des Druckmittelzylinders weitergeleitet, so daß der infolge der Pliehkraftbeaufschlagung der Spannbacken 6 bedingte Spannkraftverlust durch eine Erhöhung des wirksamen Druckes des den Druckmittelkolben 7 beaufschlagenden Druckmittelzylinders ausgeglichen wird. Um die durch den Fliehkraft-Ausgleich-Zylinder Ik wirksame Kompensationskraft den jeweils - · ligen Gewichten der Spannbacken 6 angleichen zu können, insbeson- γ J dere, wenn die Aufsatzbäcken 6c ausgewechselt werden, ist das |i. mit dem Ausgleichkolben 15 verbundene Ausgleichgewicht 18 auswechselbar.

Die voranstehende Beschreibung des ^weiten Ausführungsbeispiels geisäß Fig.2 zeigt, daß ein Fliehkraft-Ausgieich-Zyiinder iH für mehrere Spannbacken 6 verwendet werden kann, wobei diese Spannbacken 6 bei der beschriebenen Ausführung durch einen gemeinsamen, axial im Futterkörper 2 beweglichen Druckmittelkoiben 7 betätigt werden. Das öffnen der Spannbacken 6 geschieht in der voranstehend bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels beschriebenen Weise.

Bei der dritten Ausführungsform nach Fig.3 und 4 ist der Futterkörper 2 mit drei Spannbacken 6 versehen, die wiederum jeweils durch eine Grundbacke 6b und eine Aufsatzbacke 6c gebildet sinu. Die Betätigung dieser radial im Futterkörper 2 geführten Spannbacken 6 erfolgt gemeinsam durch einen Druckmittelkolben 7, der tangential beweglich im Futterkörper 2 angeordnet ist. Dieser Druckmittelkolben 7 trägt auf einem Bolzen 26 einen Gleitstein 27, der in eine Aussparung eines Treibringes 28 eingreift. Der Treibring 28 ist verdrehbar im zweiteiligen Futterkörper 2 geführt. Er ist mit Keilflächen 28a für drei Keilsteine 29 versehen, die jeweils in einer Spannbacke 6 angeordnet sind. Eine Verdrehung des

te et · * · »

c t ι ι · · ·

I C C Ϊ t ·■ ·

C Ct CCt · *

(I CC

-13-

Treibringes 28 hat somit eine radiale Verstellung der Spannbacken}?

6 zur Folge, wie insbesondere aus Fig.3 hervorgeht. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Zuflußleitung 13 über ein entsperrbares Rückschlagventil 12 und eine Verbindungsleitung 11 mit dem Arbeitsraum A des Druckmittelzylinders verbunden, wogegen die Löseleitung 22 zum Entsperrkolben 12c des Rückschlagventils 12 führt. Die Verbindungsleitung 11 steht weiterhin mit dem Druckraum D eines Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14 in Verbindung, und zwar über eine Leitung 16. Eine Kurzschlußleitung 21 verbindet schließlich unter Umgehung des Rückschlagventils 12 die Zuflußleitung 13 mit dem Entlastungsraum E dieses | Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14. S,

( I

Wie insbesondere aus Fig.3 hervorgeht, erfolgt bei einer Druckbe-|" lastung des Druckmittelkolbens 7 durch dem Arbeitsraum A züge- | führtes Druckmittel eine Verschiebung dieses Druckmittelkolbens |

7 in der Zeichnung nach links. Hierdurch wird über den Bolzen 26 und den Qeitstein 27 der Treibring 28 zu einer Drehung im Uhrzeigersinn mitgenommen. Eine derartige Drehung des Treibringes 28 bewirkt über die Keilsteine 29 eine Radialverschiebung der Spannbacken 6 nach innen, so daß ein Werkstück zwischen den Aufsatzbacken 6c eingespannt wird. Bei Erreichen der erforderlichen Spannkraft, d.h. des vorgesehenen Druckes im Arbeitsraum A des Druckmittelkolbens 7 schließt das Rückschlagventil 12.

Bei einer anschließenden Drehbewegung des Spannfutters unterliegen Ausgleichkolben 15 und Ausgleichgewicht 18 des Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14 der Fliehkraft, wodurch sich im Druckraum D der Druck des Druckmittels erhöht. Durch Weiterleitung dieser Druckerhöhung über die Leitung 16 in den Arbeitsraum A des Druckmittelzylinders erfolgt eine Kompensation der auf die Spannbacken 6 ausgeübten Fliehkraft.

Wenn das zwischen den Spannbacken 6 eingespannte Werkstück nach dem Stillstand des Spannfutters freigegeben werden soll, wird

I I I I I ll#«

ι t i

• Il II·

t I I I I t

	C t	• ■	C(I	e s	e β	a	/Jk
I	C i	■ I		c <		t
C

Druckmittel über die Löseleitung 22 zugeführt, das auf den Entsperrkolben 12c wirkt, der die Ventilkugel 12b vom Ventilsitz abhebt, so daß das Rückschlagventil 12 geöffnet wird. Somit kann das Druckmittel aus dem Arbeitsraum A des Druekmittelsylinders ausfließen, dessen Druckmifctelkolben 7 durch über die Leitung 22 in den Gegenraum G fließendes Druckmittel in Fig.3 nach rechts verschoben wird. Hierdurch wird der Treibring 28 entgegen dem Uhrzeigersinn verdreht. Diese Drehbewegung führt über die Keilsteine 29 zu einer Verscl· lebung der Spannbacken radial nach außen und damit zu einer Freigabe des Werkstückes.

Das vierte Ausführungsbeispiel nach Fig.5 und 6 zeigt wiederum ein Dreibackenfutter, dessen radial nach innen in eine zentrische Bohrung des Futterkörpers 2 ragende Spannbacken 6 jeweils durch einen eigenen Druckmittelkolben 7 betätigt werden,, Jeder dieser Druckmittelkolben 7 ist radial beweglich in einer zylindrischen Bohrung 2a des Futterkörpers 2 geführt und mit einer Kolbenstange 8 versehen, an der die jeweilige Spannbacke 6 mittels einer Schraube 9 befestigt ist. In soweit gleicht der Aufbau des Druckmittelzylinders dem im ersten Ausführungsbeispiel.

Um trotz der Verwendung separater Druckmittelkolben 7 eine zentrische Spannung der Spannbacken 6 zu bewirken, sind an den Kolbenstangen 8 der Druckmittelkolben 7 mittels eines Bolzens Gleitsteine 31 angeordnet, die in entsprechende Aussparungen eines Synchronringes 32 eingreifen. Dieser Synchronring 32 ist drehbar in einer ringförmigen Aussparung des Futterkörpers 2 gelagert und durch eben Verschlußdeckel 33 gegen Herausfallen gesichert. Der Synchronring 32 sorgt durch seine formschlüssige Verbindung der einzelnen Spannbacken 6 iiber die Kolbenstangen der Druckmittelkolben 7 für eine synchrone Bewegung aller drei Spannbacken 6.

Auch beim vierten Ausführungsbeispiel ist am Ende der Zuflußleitung 13 ein entsperrbares Rückschlagventil 12 angeordnet Der Raum hinter der Ventilkugel 12b dieses Rückschlagventils 12 steht

· β*

' über Verbindungsleitungen 11 mit den Arbeitsräumen A aller drei Druckmittelkolben 7 in Verbindung, über eine Leitung 16 sind die Arbeitsräume A aller Druckmittelzylinder weiterhin mit dem Druckraum e?nes Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14 verbunden, der trotz des Vorhandenseins dreier Druckmittelkolben 7 nur einmal im Futterkörper 2 angeordnet ist. Der Entlastungsraum E dieses Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14 ist über, eine Kurzschlußleitung 21 wiederum unter Umgehung des Rückschlagventils 12 mit der Zuflußleitung 13 verbunden. Die Gegenräume G aller drei Druckmittelzyl-.nder sind mit der Löseleitung 22 verbunden, die über eine Leitung 23 außerdem mit dem Entsperrkolben 12c des Rückschlagventils 12 in Verbindung steht.

Auch bei dieser Ausführungsform wire) -ie durch die Fliehkraft der Spannbacken 6, der Kolbenstange i der Druckmittelkolben 7 bewirkte Spannkraftverringerung durch eine Erhöhung des wirksamen Druckes in den Arbeitsräumen A der Druckmittelzylinder ausgeglichen, ,-"ie sich aufgrund einer Fliehkraftbeaufschlagung des Ausgleichtbens 15 und seines Ausg2.eichgewichts 18 ergibt. Die Wirkung dieses Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14 ist somit auch bei einer Mehrzahl von DruckmitteLzylindern gegeben, die jeweils eine eigene Spannbacke 6 antreiben.

Das fünfte Ausführungsbeispiel gemäß Fig.7 zeigt eine alternative Ausführung zum Spannfutter nach Fig.5. Bei der Ausführung nach Fig.7 ist jedem Druckmittelkolben 7 ein Ausgleichkolben 15 zugeordnet, der zur Vereinfachung unmittelbar in den Druckmittelkolben 7 eingebaut ist. Der mit einem auswechselbaren Ausgleichgewicht 18, das durch eine Schraube 19 befestigt ist, versehene Ausgleichkolben 15 ist in einer kopfseitigen Aussparung des Druckmittelkolbens 7 geführt, und zwar an seinem radial außen— liegenden Ende durch einen zusätzlich eingebauten Verschlußdeckel 17o Um trotz dieses Einbaues des Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14 in jedem der Druckmittelkolben 7 das Ausgleichgewicht 18 auswechseln zu können, ist der die zylindrische Bohrung 2a im Futter-

I I I · · ·

körper 2 für den Druckmittelkolben 7 verschließende Deckel 10 mit einem mittigen Schraubverschluß 34 versehen, der herausgedreht werden kann, wenn das Ausgleichgewicht 18 ausgewechselt werden soll.

Auch beim fünften Ausführungsbeispiel bewirkt die auf den Ausgleichkolben 15 und sein Ausgleichgewicht·18 ausgeübte Fliehkraft eine Druckerhöhung im Druckraum D des Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders 14, wobei dieser Druckraum D zugleich der Arbeitsraum A des Druckmittelkolbens 7 ist. Damit auch in diesem Fall der Fliehkraftausgleich unabhängig von der Höhe des Arbeitsdruckes ,->. stattfindet, steht der Ent las tungs raum E des Fliehkraft-Ausgleich^v ^ Zylinders 14 wiederum über eine Kurzschlußleitung 21 mit der Zuflußleitung 13 unter Umgehung des Rückschlagventils 12 in Verbindung. Hierdurch herrscht auf den gegenüberliegenden Druckflächen des AusgleichkolbensVbeim Stillstand des Spannfutters derselbe Druck, so daß bereits beim Anlaufen des Spannfutters eine Druckerhöhung im Druckraum D und damit im Arbeitsraum A sämtlicher Druckmittelkolben 7 stattfindet.

Bei den für eine Innenspannung geeigneten Ausführungsformen der "oranstehend beschriebenen Spannfutter, nämlich bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 2 bzw„ 3 und 4, bewirkt die Anordnung der Fliehkraft-Ausgleich-Zylinder 14 eine Reduzie-( J) rung der Spannkraft, wenn die in einer Bohrung des Werkstückes angreifenden Spannbacken infolge der Fliehkraft zusätzlich radial nach außen gezogen werden. Dies ergibt sich dadurch, daß bei einer Innenspannung eines Werkstückes der Aufbau der Spannkraft durch Druckbelastung des Gegenraumes G der Druckmittelkolben 7 geschieht. Da die Ausgleichkolten 15 der Fliehkraft-Ausgleich-Zylinder 14 mit steigender Drehzahl eine Druckerhöhung im Arbeitsraum A bewirken, wirkt diese Druckerhöhung der bei einer Innenspannung im Gegenraum G erzeugten Spannkraft entgegen. Auf diese Weise wird eine Uberbeanspruchung von Werkstücken vermieden, die

Cl II

1 Il I

-17-

lit Il Ii

beispielsweise bei verformungsempfindlichen Werkstücken zu einer unerwünschten Aufweitung der Werkstücke und damit zu einer fehlerhaften Bearbeitung führen kann.

Claims (6)

-18-nsprüche:

1. Kraftbetätigtes Spannfutter für Drehmaschinen mit mindestens einer in einem Futterkörper radial beweglich geführten Spannbacke, die durch einen im Futterkörper beweglich geführten Druckmittelkolben angetrieben ist, dessen Arbeitsraum über ein entsperrbares Rückschlagventil· an eine Druckmittelquelle angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Arbeitsraum (A) des Druckmittelzylinders mit dem

Druckraum (D) eines Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders (I¹I)

,$. . verbunden ist, dessen als Fliehkraftgewicht ausgebildeter

Ausgleichkolben (15) radial beweglich im Futterkörper (2)

\ geführt ist und mit Eeinem radial - ^enliegenden Ende in den

Druckraum (D) hineinragt.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgleichskolben (15) durch eine entgegen der Fliehkraft wirkende Rückstellfeder (20) belastet ist.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, • daß das radial innenliegende Ende des Ausglebhkoibens (15)

in einen Entlastungsraum (E) hineinragt, der über eine Kurzschlußleitung (21) mit der Druckmittelquelle unmittelbar, ( » d.h. unter Umgehung des Rückschlagventils (12) verbunden ist.

4. Spannfutter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 mit mehreren radial beweglich im Futterkörper geführten Spannbakken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Spannbacke (6) durch einen eigenen Druckmittelkolben (7) angetrieben ist und daß die Arbeitsräume (A) sämtlicher Druckmittelkolben (7) miteinander und mit dem Druckraum (D) eines gemeinsamen Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders (l4) verbunden sind.

-19-

5. Spannfutter nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ₃ daß der Ausgleichkolben (15) des Fliehkraft-Ausgleich-Zylinders (14) mit einer aus dem Futterkörper (2) herausgeführten Kolbenstange (15a) versehen ist, an der ein Ausgleichgewicht (18) auswechselbar befestigt ist.

6. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichgewicht (18) in einer Aussparung des Futterkörpers (2) angeordnet ist.

W/br

Mit * t