DE829397C

DE829397C - Einspannvorrichtung nach Art einer Spannpatrone fuer Maschinenwerkzeuge

Info

Publication number: DE829397C
Application number: DEJ292A
Authority: DE
Inventors: Arthur Merrick Stoner
Original assignee: Jacobs Manufacturing Co
Current assignee: Jacobs Vehicle Systems Inc
Priority date: 1943-05-04
Filing date: 1949-12-22
Publication date: 1952-01-24
Also published as: US2346706A; BE506293A; GB584258A; FR912726A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 24. JANUAR 1952

/jpj Ib j 49 a

ist in Anspruch genommen

Vorliegende Erfindung bezweckt eine nach Art einer Spannpatrone wirkende Einspannvorrichtung für Maschinenwerkzeuge, die einfach und' billig in der Herstellung ist und viele Vorzüge im Vergleich zu bisher gebräuchlichen Einspannvorrichtungen hat.

Die Erfindung ist in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung aus einer Anzahl um eine Achse verteilter, in der Hauptsache radial gerichteter harter Backen besteht, die in einem Körper aus elastischem Material eingebettet sind, welches die Backen !verbindet und die Innen- und Außenseiten der Backen frei läßt, (wobei die Außenseiten der Backen eine mit der genannten ,Achse konzentrische konische Oberfläche bilden, die mit einer in der Umfassung der Einspannvorrichtung angebrachten konischen Oberfläche zusammenwirkt. Zweckmäßig sind die Innenseiten der Backen als Greifkanten ausgebildet, ferner kann die Hauptebene der Backen einen Winkel mit der durch die Backen gehenden Radialebene bilden, um eine Verstärkung der Einspannwirkung in einer Drehrichtung beim Arbeitsumlauf der Vorrichtung zu erzielen; ebenso können die Backen parallel hintereinander in der Längsrichtung der Einspannvorrichtung angeordnet und außerdem um die Achse der Einspannvorrichtung gleichmäßig verteilt werden.

Im übrigen geht die Erfindung aus folgender Beschreibung hervor:

Die Zeichnung veranschaulicht verschiedene Ausführungsformen der Erfindung. Fig. ι zeigt im Längsschnitt nach der Linie i-i in Fig. 2 eine Einspannvorrichtung gemäß der Erfindung, und Fig. 2

zeigt dieselbe im Querschnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1. Fig. 3 zeigt im Längsschnitt dieselbe nach einem Halter, worin sie eingefaßt ist. Fig. 4 ist die Stirnansicht einer Einspannvorrichtung in veränderter Form. Fig. 5 und 6 zeigen ähnliche Schnitte wie in Fig. 1 und 2, wobei der Längsschnitt in Fig. 5 nach Linie 5-5 in F"ig. 6 und der Querschnitt in Fig. 6 nach Linie 6-6 in Fig. 5 genommen ist, die eine andere Ausführungsfonn der Erfindung zeigen. Fig. 7 und 8 zeigen einen ähnlichen Schnitt wie in Fig. 1 und 2 von einer dritten Ausführuiigsform, wobei der Längsschnitt in Fig. 7 nach Linie j-7 in Fig. 8 und der Querschnitt in Fig. 8 nach Linie 8-8 in Fig. 7 genommen ist. Fig. 9 ist ein Querschnitt des einen Endes einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 10 ist eine Seitenansicht eines Teiles einer Einspannvorrichtung, deren Backen um die Mittelachse der Vorrichtung gleichmäßig verteilt sind. Fig. 11 zeigt von vorn und Fig. 12 im Längsschnitt eine Reihe von Hacken, die aus flachen, sektorförmigen Platten bestehen. Fig. 13 zeigt im Längsschnitt noch eine weitere Ausführungsfonn der Erfindung. Fig. 14, 15 und 16 zeigen eine Backe in veränderter Form, der Reihe nach von der Seite, von o1>en und von dem einen Ende aus gesehen. Fig. 17 zeigt im Längsschnitt nach Linie 17-17 in Fig. 18, Fig. 18 im Querschnitt nach Linie 18-18 in Fig. 17 eine Einspannvorrichtung unter Verwendung der Hacken, j wie sie in Fig. 14 bis 16 gezeigt sind. Fig. 19 zeigt eine Hacke in veränderter Form, von der Seite gesi>hen. Fig. 20 zeigt im Querschnitt einen Teil einer Einspannvorrichtung mit Hacken nach Fig. 19. Fig. 21 zeigt die ebene Abwicklung des Schnittes nach Linie 21-21 in Fig. 20. Fig. 22 zeigt einen Teil einer Einspannvorrichtung unter Verwendung 1 einer Anzahl sektoriörmiger Metallplatten mit | aufgebogenen Vorsprüngen und Fig. 23 einen Schnitt nach Linie 23-23 in F"ig. 22. In Fig. 1, 2 und 3 wird eine Einspannvorrichtung gezeigt, die aus einer Anzahl Hacken 31 mit riachen Seiten besteht. Diese Hacken sind aus hartem Material, wie gehärtetem Stahl, hergestellt, und entsprechend der Form, die in Fig. 2 gezeigt ist. sind sie gegen die gemeinsame Achse A-A hin im Querschnitt schwach verjüngt. Sie sind gleichförmig und in der Längsrichtung parallel um eine gemeinsame Achse A-A verteilt und annähernd radial zur Achse angeordnet. Sie können mit Bezug auf eine durch die Achse A-A gehende Radialebene, in der Zeichnung gesehen, etwas nach rechts geneigt sein. In der gezeigten Ausführungsform sind die Innenseiten 33 der Backen parallel mit der Achse A-A, während die Außenseiten 34 mit derselben einen spitzen Winkel bilden.

Um die Backen zueinander in der in Fig. ι und 2 gezeigten Lage zu halten, ist der Zwischenraum zwischen ihnen mit einem haftenden elastischen Material ausgefüllt. Gummi oder Gummimischung ist beispielsweise ein geeignetes Material für diese \ Füllung. Es kann fest an die Backen vulkanisiert j werden und diese wirksam in dem gewünschten 1 Abstand voneinander halten; auf Grund seiner Elastizität gestattet es außerdem, daß die Backen aus diesen Lagen gebracht werden.

^! Während die Backen in den in Fig. 1 und 2 gezeigten Lagen gehalten werden, können ihre Innenseiten 33 so bearbeitet oder geschliffen werden, daß j sie eine zylindrische Oberfläche, konzentrisch mit ! der .Achse A-A, bilden, und ihre Außenseiten 34 können so geformt werden, daß sie eine konische Oberfläche, ebenfalls konzentrisch mit der Achse A-A, bilden.

Die Innen- und Außenseiten der Hacken sowie ihre Enden werden nicht von dem elastischen Bindemittel bedeckt. Das letztere kann, wenn gewünscht, hinter die Kanten dieser Seiten zurücktretend eingepreßt werden, wie dies bei 41, 42 und 43 gezeigt ist.

Ehe die Einspannvorrichtungen beschrieben werden, die in den übrigen Figuren gezeigt werden, wird auf Fig. 3 hingewiesen, um eine der Arten klarzumachen, auf welche diese Erfindung angewandt werden kanu. Jn Fig. 3 bezeichnet 50 den Halter für die Einspannvorrichtung. Im hinteren Teil desselben befindet sich eine Kegelbohrung 51, mittels welcher er an einer Maschine oder einer Einspannvorrichtung befestigt werden kann. 52 ist eine konische geriffelte Bohrung, deren Spitzenwinkel dem Winkel an den Außenkanten 34 der Backen entspricht und die sich nach rechts öffnet. Der vordere Teil des Außenmantels des Halters ist abgedreht und mit Gewinde 53 versehen. 54 ist eine Hülse mit Innengewinde, welches zum Gewinde 53 paßt. Die Hülse hat einen eingezogenen Flansch 55, der die konische geriffelte Bohrung 52 teilweise bedeckt. .Vachdem eine Einspannvorrichtung 30 gemäß Fig. 1 und 2 in die konische geriffelte Bohrung 52 eingesetzt worden ist, wird eine Stoßplatte 56 vor die Enden 35 der Backen gesetzt. und die Hülse 54 wird auf den Halter 50 für die Einspannvorrichtung aufgeschraubt. Wenn man es für zweckdienlich ansieht, kann man ein Kugellager 5,7 zwischen den !"lausch 55 und die Stoßplatte 56 einsetzen. 58 ist eine Feder, die zwischen das innere Ende der Einspannvorrichtung und den Halter 50 eingesetzt ist.

Ist nun ein Werkzeug oder ein anderer Gegenstand zwischen den Hacken eingesetzt, so wird die Hülse 54 gedreht, um der Stoßplatte und der Einspannvorrichtung eine Bewegung in der Längsrichtung zu geben. Im Gegensatz zu anderen Einspannvorrichtungen werden die Innenseiten 33 der Backen einwärts gezwungen, ohne daß sie aus ihrer mit der .Achse der Einspannvorrichtung parallelen Lage verschoben werden.

Wenn die Backen mit Bezug auf eine Radialebene durch die Achse A-A versetzt sind, wie in Fig. 2 gezeigt, wird ihre Einspannwirkung auf ein eingesetztes Werkzeug beim Arbeitsumlauf der Vorrichtung in der durch den Pfeil Π in dieser Figur angegebenen Richtung verstärkt.

Das Abschrauben der Hülse löst den Druck auf die Backen und den Gegenstand /.wischen ihnen und gestattet der Feder, die Einspannvorrichtung nach vorn zu schieben. Das Werkzeug zwischen

den Backen kann nunmehr herausgenommen werden.

Die Hacken $i^A in der Einspannvorrichtung in !•'ig. 4 bestehen aus verhältnismäßig dünnen, flachen Metallscheiben, die radial um eine gemeinsame Achse angeordnet und von einem haftenden elastischen Bindemittel 4ο·⁴ zusammengehalten sind.

in Fig. 5 und 6 sind die Backen 31" mit Querbohrungen 36 versehen. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, sind die Bohrungen längs der Achse verteilt. In diesem Fall füllt die elastische Masse 40" nicht nur den Zwischenraum /.wischen benachbarten Backen, sondern auch die Querbohrungen 36 in den Backen aus und bildet auf diese Weise mehrere Ringe, welche die Backen in der gewünschten zentrischen Lage halten. In diesem Falle ist es nicht notwendig, haftendes Material als Füllmaterial zu verwenden.

In Fig. 7 und 8 wird eine Einspannvorrichtung

mit drei Backen 31'· gezeigt. Jede derselben hat einen radialen Steg 37 mit parallelen Seiten und länglichen Öffnungen 3fr⁴, sowie senkrecht zum Steg 37 einen als Segment geformten ungebrochenen Flansch 38. Diese Flansche bilden Teile einer konischen Oberfläche um die Achse, wie in der oben beschriebenen Konstruktion. Der Zwischenraum zwischen den Backen sowie die öffnungen 36·* sind mit elastischem Material 40^ ausgefüllt.

In Fig. 9 werden drei Backen mit verhältnismäßig kleinem radialem Zwischenraum gezeigt. Der Umfang $4" der Backen bildet eine konische Oberfläche um die Achse. In die radialen Seiten der Backen sind längs gerichtete Rillen eingearbeitet.

Haftendes, elastisches Material 40⁰ füllt die Killen und den Zwischenraum zwischen den Backen und hält die Backen in der gewünschten Stellung zueinander. Die Innenseiten 33^ der Backen nach dieser Figur sind konkav, so daß sie greifende 1 .ängskanten bilden.

Die Backen 31^- in Fig. 10 sind spiralförmig gedreht und stellen eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung dar.

Eine andere Ausführungsform wird in Fig. 11 und \<2 gezeigt, wo die Backen 31'' die Form sektorähnlicher flacher Platten halx-n, die hintereinander und mit Zwischenräumen zwischen einander in der Längsrichtung angeordnet sind. Die Innenseiten der Platten bilden eine gewöhnliche Zylinderoberfläche und ihre Außenseiten eine konische Ol>erfläche um die Achse. Diese !Matten können in parallelen Ebenen angeordnet werden, die entweder senkrecht zur Achse der Einspannvorrichtung stehen oder sich gemäß Fig. 12 gegen dieselbe neigen. Sie werden ■von einem Bindemittel 40^ aus haftendem elastischem Material zusammengehalten.

In Fig. 13 bezeichnet 40^ einen Körper aus haftendem elastischem Material, der eine axiale .Ausbohrung und eine konische äußere Oberfläche hat. T₁I⁰ l>ezeichnet eine Anzahl in Längs- und Querrichtung getrennter Backen mit freien Seiten, eingebettet in das Material 4O^F.

Die Backen 60 in Fig. 14 bis 18 sind aus flachen Metallplatten gemacht, welche gerade Greifflächen (n und in der Längsrichtung der Backen nach beiden Seiten geneigte Oberflächen 62, 63 haben. Aus diesen sind Vorsprünge 64 atisgestanzt, die gegen ι die Backenfläche um 90⁰ abgewinkelt sind und Öffnungen 65 in den Platten hinterlassen. In dieser besonderen Form sind die Vorsprünge in allen Platten an denselben Stellen ausgestanzt. Die Platten sind gemäß Fig. 17 und 18 zusammengesetzt mit elastischem Material, welches den Zwischenraum zwischen den Platten und die öffnungen in denselben ausfüllt.

In diesem Fall hält der die öffnungen ausfüllende Teil der Füllmasse die Platten zusammen, und die Vorsprünge, die in die Füllmasse eingebettet sind, wirken darauf hin, die Backen in der gewünschten Lage zueinanderzuhalten und wirken einer Schrägstellung entgegen, wenn die Backen durch Aufziehen einer Hülse einer drehenden Einwirkung ausgesetzt werden. Da die Backen gemäß obigem mit in der Längsrichtung der Backen nach beiden Seiten geneigten Oberflächen versehen sind, bilden die Backen bei der Zusammensetzung einen doppelt konischen Körper und werden bei der Verwendung in zwei im Verhältnis zueinander bewegliche Teile mit entsprechender Konusform eingepaßt.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 19 bis 21 gezeigt, in welcher die äußere Form der Backen 6c⁴ derjenigen gleicht, die in Fig. 13 bis 17 gezeigt ist; in diesem Fall sind aber die ausgestanzten Vorsprünge gegen die Platten unter weniger als 90⁰ abgewinkelt. Die Vorsprünge sind lang genug, um in die öffnungen 6ζ^Α einer benachbarten Platte hineinzureichen.

In Fig. 22 und 23 wird eine Einspannvorrichtung gezeigt, deren Backen aus sektorförmigen flachen Platten 6o^ß mit paarweise auf dem gleichen Radius liegenden Vorsprüngen 04^ß und 67" bestehen, welche ausgestanzt und rechtwinklig zu den Platten aufgebogen sind und die öffnungen 65" durch die Platten hinterlassen. Das elastische Material 66 füllt den Zwischenraum zwischen den Platten und die öffnungen aus. Wenn die Platten zusammengesetzt sind, stoßen die Vorsprünge einer Platte gegen die Planseite der benachbarten Platte und verhindern so eine Verschiebung der Platten in der Längsrichtung. L^Tm zu verhindern, daß die Vorsprünge direkt vor die öffnungen kommen, können sie in radialer Richtung gegeneinander verschoben werden, "o wie dies bei α und b in den Figuren gezeigt ist.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wunden veranschaulicht und beschrieben. Gemeinsam für alle ist, daß die Innenseiten der Backen zusammen eine zylindrische Oberfläche bilden, aber dies ist nicht notwendig, da sie so angeordnet werden können, daß sie zu den LTmrissen jedes gewünschten Gegenstandes passen. Die Backen können auch mit anderen Hilfsmitteln als mittels konischer Preßttächen einwärts gezwungen werden. Tatsächlich können im Rahmen dieser Erfindung viele andere Ausführungsformen erzielt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Einspannvorrichtung nach Art einer Spannpatrone für Maschinenwerkzeuge, gekennzeich-

not durch eine Anzahl um die Längsachse der Vorrichtung verteilter, in der Hauptsache radial gerichteter, harter Backen (31), welche in einen Körper aus elastischem Material (40) eingebettet sind, welches die Backen verbindet, jedoch die

Innen- und Außenseiten (33, 34) der Backen (31) freiläßt, wobei die Außenseiten der Backen eine mit der genannten Achse konzentrische konische Oberfläche (34) bilden, die mit ίο einer im Halter der Einspannvorrichtung vorhandenen konischen Bohrung (52) zusammenwirkt.
2. Einspannvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen mit schneiden.förmigen Greifkanten ausgebildet sind.
3. Einspannvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinien der Backen in der Quereibene Winkel mit den durch die Backen gehenden in derselben Ebene liegenden Radialebenen bilden.
4. Einspannvorrichtung gemäß einem der Ansprüche i¹ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen in der Längsrichtung parallel hintereinander angeordnet sind.
5. Einspannvorrichtung gemäß einem der Ansprüche ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen um die Achse der Einspannvorrichtung gleichmäßig verteilt sind.
6. Einspannvorrichtung gemäß einem der An-Sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen aus in der Hauptsache flachen Metallplatten bestehen.
7. Einspannvorrichtung gemäß einem der Ansprüche ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen mehrere auf ihre Länge verteilte Ouerbohrungen (36) haben, durch welche hindurch die Alasse des die Zwischenräume zwischen den Backen ausfüllenden elastischen Materials zusammenhängt.
8. Einspannvorrichtung gemäß Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Metallplatten Öffnungen (65) haben, die durch Ausstanzen von im Winkel gegen die Plattenebene aufgebogenen Vorsprüngen zustande kommen und durch welche hindurch das elastische Material mit dem Zwischenraum zwischen den Platten zusammenhängt.
9. Einspannvorrichtung gemäß Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspränge in einer Platte in die Öffnungen einer benachharten Platte eingreifen.
10. Einspannvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen aus um die Achse angeordneten, in deren Längsrichtung geschichteten, sektorähnliehen flachen Platten bestehen, wobei das elastische Material die Platten derart verbindet, daß diese in bestimmter Lage und in verhältnismäßig senkrechten Ebenen zur Achse festgehalten werden, um welche sie angeordnet sind.
11. Einspannvorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die sektorförmigen Platten in benachbarten Schichten versetzt liegen.
12. Einspannvorrichtung gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Anzahl der Querebenen axial hintereinander mit Zwischenräumen angeordneter Metallplatten, die mit öffnungen versehen sind, welche dadurch zustande kommen, daß im Winkel gegen die Plattenflächen angeordnete Vorsprünge ausgestanzt wurden, welche sich gegen die Seite einer Platte stützen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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