DE930429C - Spannfutter fuer Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für Werkzeugmaschinen, bei dem die Spannbacken gleichzeitig und konzentrisch angezogen oder gelöst werden.

Es sind Spannfutter für Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen das Zusammenziehen der Spannbacken durch in dem Spannfutterkörper gelagerte Motoren bewirkt wird.

Es ist ferner bekannt, alle Spannbacken eines Spannfutters durch eine konzentrisch zur Achse des Futters angeordnete Scheibe zu steuern, die mit mehreren über ihren Umfang verteilten Zahnrädern im Eingriff steht und mit Untersetzung durch zwei oder mehrere Elektromotoren angetrieben wird.

Die Erfindung sieht demgegenüber bei einem Spannfutter für Werkzeugmaschinen, dessen Spannbacken gleichzeitig und konzentrisch angezogen oder gelöst werden, vor, daß die Steuerung der Spannbacken durch ein selbstsperrend wirkendes Getriebeelement von im Spannfutterkörper gelagerten, umlaufenden Motoren mit konstantem Drehmoment, vorzugsweise Druckmittelmotoren, beispielsweise Zahnradmotoren aus über Triebräder erfolgt, die vorzugsweise bei radialer Anordnung ihrer Achsen von der Außenseite des Spannfutters mit Hilfe eines Handschlüssels drehbar sind. Diese Zahntriebe umfassen vorzugsweise ein mit dem Triebrade der Spannfutterbacken im Eingriff

stehendes Kegelrad, während sie zwischen diesem und dem zugehörigen Motor als nur Stirnräder enthaltende Untersetzungsgetriebe ausgebildet sind, deren Triebwellen parallel zur Achse des in das Antriebsrad für die Spannbacken eingreifenden Kegelrades verlaufen. Hierbei können alle Getriebewellen des Untersetzungsgetriebes von der Außenseite des Spannfutters her mit Hilfe eines Handschlüssels drehbar sein.

ίο Das Spannfutter kann ferner derart ausgebildet sein, daß das vom Druckmittelmotor in Umlauf versetzte, die Spannbacken antreibende Triebrad als gemeinsames Antriebsrad für mehrere Kegelräder ausgebildet ist, die die Spannbacken verschiebende Gewindespindeln antreiben und die auch von Hand von der Außenseite des Spannfutters her mit Hilfe eines Handschlüssels drehbar sind.

Spannfutter gemäß der Erfindung haben' den Vorteil, daß das Zusammenziehen der Spannbacken durch Schrauben oder durch eine wie eine Schraube wirkende gezahnte Spirale erfolgt und diese Zusammenziehung selbstsperrend ist und auch dann erhalten bleibt, wenn die von den Druckmittelmotoren ausgeübte Kraft entfällt. Es ist somit möglich, das Druckmittel abzuschalten, sobald das Spannfutter angezogen ist. Ein weiterer Vorteil eines Spannfutters gemäß der Erfindung ist, daß seine Spannbacken beim Fehlen von Preßluft od. dgl. von Hand mittels eines Handschlüssels angezogen werden können.

In der. Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele eines Spannfutters gemäß der Erfindung dargestellt. Abb. ι zeigt -einen feststehenden Drehbankspindelstock i, in welchem sich die Spindel 2 dreht, deren Enden auf der linken und der rechten Seite im Schnitt sichtbar sind. 3 bezeichnet 'die übliche Tragscheibe, die auf den Gewindezapfen der Spindel 2 geschraubt ist; 4 bezeichnet den Körper des Spannfutters.

Abb. 2 veranschaulicht das Futter im Querschnitt.

Die Spannbacken 5 (Abb. 1) gleiten in Nuten des Spannfutterkörpers und besitzen auf der Rückseite Zähne, die mit Spiralnuten 6 der Scheibe 7 im Eingriff stehen, wie dies bei üblichen Spannfuttern dieser Art der Fall ist. Auf der anderen Seite ist die Scheibe 7 kegelradförmig ausgebildet und steht bei 8 mit einem Kegelritzel 9 im Eingriff.

Man kann dieses Ritzel dadurch in Drehung versetzen, daß man einen abnehmbaren Schlüssel 11 in ein Schlüsselloch 10 des Ritzels 9 steckt. Dieses Schlüsselloch kann quadratisch, sechseckig oder in sonstiger Weise entsprechend der Gestalt des Schlüssels 11 ausgebildet sein. Das Ritzel 9 kann auch durch Zahnräder 12,13,14,15 betätigt werden, die selbst von einem Motor 16 angetrieben werden.

Zum Ausgleich der Gewichte im Innern des

Futters und um zu vermeiden, daß die auf die mit der Spiralnut versehenen Scheibe 7 übertragenen Kräfte keine wesentliche Rückwirkung auf die zentrische Lagerung der Scheibe 7 ausüben, werden vorzugsweise zwei Motoren 16 und 16' mit zwei Zahnrädergetrieben und mit zwei Kegelritzeln 9 und 9' vorgesehen, welche in die Scheibe 7 gleichzeitig eingreifen.

Falls die Abmessungen des Spannfutters dies zulassen, kann man auch mehr als zwei Motoren mit ihren jeweiligen Zahnradgetrieben vorsehen.

Die Motoren 16 und 16' sind umkehrbar und sind im Körper des Spannfutters 4 gelagert.

Sie sind durch Rohrstücke 17 und 17' mit dem Längsrohr 19 und durch Rohrstücke 18 und i8' mit dem Längsrohr 20 verbunden. Die Längsrohre 19 und 20 sind durch die höhle Spindel 2 einer Drehbank oder einer anderen Werkzeugmaschine geführt und sind auf der anderen Seite des Spindelstockes 1 an einen Körper 21 angeschlossen, der auf dem Ende der Spindel befestigt ist und mit ihr umläuft. Ein sich nicht drehender Kasten 22 trägt die feststehenden Rohre 23 und 24 und Dichtungen, Stopfbüchsen oder sonstige Anordnungen, durch welche gleichzeitig die Abdichtung und die jeweilige Verbindung zwischen dem Rohr 23 und dem Rohr 19 einerseits und den beiden Rohren 24 und 20 andererseits hergestellt werden, und zwar in jeder Lage der Spindel 2..

Die Rohrleitungen 23 und 24 sind jeweils mit einem Ventilgehäuse oder einem Hahn 25 verbunden, der selbst mit einer Kraftmittelquelle 26 und mit einear Auslaß öffnung 2"j in Verbindung steht.

Dieser Hahn 25 ist derart ausgebildet, daß durch Bedienung eines Hebels 28 die Rohrleitungen 23 und 24 entweder mit dem Kraftmitteleinlaß 26 oder mit dem Auslaß 27 verbunden werden können.

Wird der Hebel 28 z. B. nach links in die Lage 29 gebracht, so verbindet man das Rohr 23 mit dem Rohr 26 und das Rohr 24 mit dem Auslaß 27. Wird dagegen der Hebel in die Lage 30 verschwenkt, so wird das Rohr 24 mit dem Einlaß 26 und das Rohr 23 mit dem Auslaß 27 verbunden. In der Totlage 28 wird keine Verbindung mit dem Einlaß 26 hergestellt. Die innere Ausbildung des Hahnes 25 gehört nicht zur Erfindung. Es genügt, wenn er den beschriebenen Verhältnissen angepaßt ist.

Die Arbeitsweise ist folgende: Wird der Hebel 28 in die Lage29 verschwenkt, so strömtdas Kraftmittel von 26 durch den Hahn 25 in die Rohrleitung 23, dann durch den Kasten 22 in das Rohr 1 und gelangt durch die Rohrstücke 17 und 17' in die Motoren 16 und 16'. Mit Hilfe der Zahnradgetriebe 15, 14, 13, 12, 9 einerseits und 15', 14', 13', 12', 9' andererseits versetzen die Motoren das Kegelrad 8 und dadurch auch die Scheibe 7 in Drehung. Selbstverständlich muß der Drehsinn der Motoren 16 und 16' derart gewählt sein, daß sie gleichzeitig in einer gleichen Richtung auf die Scheibe 7 einwirken. Durch die Spiralnuten 6 werden dann von der Scheibe 7 die Spannbacken 5 gleichzeitig nach der einen oder der anderen Richtung hin verschoben, entsprechend der Drehrichtung der Motoren 16 und 16' und dem Winkelsinn der Spirale.

Sobald die Spannbacken mit dem einzuspannenden Werkstück in Berührung gelangen, hört die Verschiebung auf, und die Motoren 16 und 16' werden stillgesetzt. Da nun die Spirale wie bei üblichen Spannfuttern selbsthemmend ist, kann

man in diesem Augenblick den Einlaß des Kraftmittels schließen, wozu der Hebel aus der Lage 29 in die Totlage 28 verschwenkt wird, ohne daß dadurch ein Lösen des eingespannten Werkstückes stattfinden kann.

Während der ganzen Betriebsdauer der Motoren stehen die Auslaß rohre 18 und 18' durch 20, 24 und den Hahn 25 mit dem Auslaß 27 in Verbindung. Wird nun der Hebel 28 in die Lage 30 verschwenkt, so wird die Richtung der Strömung des Kraftmittels in den Motoren 16 und i6' umgekehrt. Dieses Kraftmittel wird in die Motoren durch die Rohre 24, 20 und 18 und i8' eingelassen und durch 17, 17', 19, 23 und 27 ausgelassen.

Da die Motoren umgekehrt laufen, dreht sich auch die Scheibe 7 in umgekehrter Richtung, und die Spannbacken werden entgegengesetzt verschoben, wodurch das Werkstück gelöst wird.
Die Motoren 16 und 16' werden derart gewählt, daß deren Drehmoment während einer ganzen Umdrehung ihrer Welle konstant sei, damit nach ihrem Stillstand nach dem Spannen des Werkstückes in jeder Lage der Motorwelle die gleiche Spannkraft erzeugt wird. Diese Motoren müssen außerdem umkehrbar sein, d. h. sie müssen nach beiden Drehrichtungen hin das gleiche Kraftmoment erzeugen. Abgesehen von diesen beiden Voraussetzungen können die Motoren ganz beliebiger Bauart sein. Sie können sogar durch andere Kraftmittel als durch Druckluft betrieben werden, z. B. mit Dampf oder mit Druckflüssigkeit. Die Motoren 16 und i6' können sogar Elektromotoren sein. In diesem Fall werden die Rohre 17, 17', 18, i8', 20 durch geeignete elektrische Leiter ersetzt, und für den Kasten 22 werden Schleifkontakte vorgesehen. Der Hahn 25 wird durch einen Schalter mit mehrfachen Kontaktvorrichtungen ersetzt, wie er bereits für Fernsteuerungen bekannt ist. Davon abgesehen verbleibt die innere Ausbildung des Spannfutters die gleiche.

Da nun aber vorzugsweise Druckluft benutzt wird, so wird sich ein Zahnradmotor am besten eignen, der ein konstantes Drehmoment erzeugt und sich umkehren läßt.

Wenn der Motor beim Anstoßen der Spannbacken gegen den einzuspannenden Körper stillstehen bleibt, muß der Druck des Kraftmittels im Motor derart bemessen sein, daß das Spannen den gewünschten Wert erreicht. Wünscht man ein stärkeres Andrücken der Spannbacken gegen den Körper, so muß ein stärker gespanntes Kraftmittel durch 26 eingelassen werden; wünscht man dagegen ein schwächeres Andrücken, muß der Druck geringer sein. Zu diesem Zweck wird in die Speiseleitung ein Druckregler eingeschaltet. Dieser in der Zeichnung nicht dargestellte Druckregler wird mit einem Manometer versehen, damit der Bedienungsmann stets den Druck des durch 26 eingelassenen Druckmittels ablesen und die Spannkraft des Futters überwachen kann.

Die Spannkraft des Futters wird von den lichten Durchmessern der Rohrleitungen 17, 17', 18, 18', 19, 20, 23, 24, 26 und 27 nur sehr wenig beeinträchtigt, gleichgültig ob diese dabei zum Einlaß oder zum Auslaß dienen. Die Geschwindigkeit der Verschiebung der Spannbacken muß verhältnismäßig klein sein, damit beim Anschlagen der Spannbacken kein heftiger Stoß entsteht.

Aus den vorstehenden Erklärungen ist ersichtlich, daß die Spannbacken 5 von den Motoren auch bei umlaufendem Spannfutter betätigt werden können. Man kann auch ersehen, daß die Spannbacken die ganze Länge der Führungsnuten durchlaufen können, wenn man den Hahn genügend lange in der geöffneten Lage hält. Es ergibt sich daraus, daß das Spannfutter stets zum Spannen von Körpern von beliebigem Durchmesser bereit ist, ohne daß dazu die Spannbacken ausgewechselt werden müssen.

Ferner kann der Druck des Kraftmittels in den Motoren während des Betriebes der Werkzeugmaschine aufrechterhalten oder durch Verschwenken des Hebels 28 in den Totpunkt beseitigt werden, da ja die Spannvorrichtung der Spannbacken wie bei einem von Hand zu bedienenden Spannfutter selbsthemmend ist. Ein unerwünschtes Lösen während der Arbeit kann also nicht stattfinden, selbst wenn der Druck nicht aufrechterhalten wird.

Man kann auch während des Arbeitens der Werkzeugmaschine die Spannkraft der Spannbacken erhöhen, wenn man den Druck durch Verschwenken des Hebels 28 in Richtung des Spannens erhöht. Jedoch kann der anfänglich zur Wirkung gebrachte Druck nicht vermindert werden.

Die einzig mögliche Fehlbedienung besteht darin, den Hebel 28 während des Arbeitens der Maschine in die Lage zum Lösen zu verschwenken. Um diese Gefahr zu vermeiden, wird der Hebel 28 mit einer Sicherheitskerbe versehen, die ihn in der Lage festhält; er kann sogar mit Federn versehen sein, die ihn beim Loslassen selbsttätig wieder in die Lage 28 zurückbringen.

Wie bereits erwähnt, kann das Kegelrad 9 mit Hilfe des Schlüssels 11 von Hand betätigt werden, wenn kein Kraftmittel zur Verfügung steht. Es ist somit sicher, daß die Werkzeugmaschine niemals infolge des Fehlens des Kraftmittels betriebsunfähig wird.

Abb. 3 zeigt eine andere Ausführung der Handbetätigung, die in diesem Fall durch ein Ritzel 13 und nicht me'hr durch das Kegelrad 9 geschieht. In diesem Fall wird die mit dem Schlüssel 11' zu erzeugende Kraft kleiner sein, weil zwischen dem Kegelrad 9 und dem Ritzel 13 eine Untersetzung vorgesehen ist. Man könnte auch die Handbetätigung mit Hilfe eines Ritzels 15 bewirken.

Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf Spannfutter, deren Spannbacken mit einer Spiralnutenscheibe im Eingriff stehen. Die Spannbacken können auch durch jedes andere Mittel betätigt werden, z. B. durch eine Schraubenspindel, wie dies in den Abb. 4 und 5 in Seitenansicht, im Schnitt und in Ansicht dargestellt ist. Die Motoren müssen dann derart angeordnet sein, daß sie auf die Schraubenspindeln einwirken, wie dies bei üblichen Spannfuttern mit Hilfe des Schlüssels geschieht.

Ö30 429

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, daß der Kasten 22 wenig Raum einnimmt und sich leicht auf den meisten Werkzeugmaschinen unterbringen läßt. Da der diesen Kasten tragende Teil 21 nur ein Hilfskörper ist, ist dessen genaue und kräftige Verbindung mit der Spindel nicht notwendig, und man kann ihn leicht auf der Spindel einer beliebigen Maschine anbringen, in den meisten Fällen sogar ohne Ausbau und orine Bearbeitung der Spindel.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Spannfutter für Werkzeugmaschinen, dessen Spannbacken gleichzeitig und konzentrisch angezogen oder gelöst werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Spannbacken über ein selbstsperrend wirkendes Getriebeelement von im Spannfutterkörper gelagerten, umlaufenden Motoren mit konstantem Drehmoment aus über Triebräder erfolgt, die von der Außenseite des Spannfutters auch mit Hilfe eines Handschlüssels drehbar sind.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor mit konstantem Drehmoment als Druckmittelmotor, beispielsweise Zahnradmotor, ausgebildet ist.

3. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Triebräder ein mit dem Triebrade (8) der Spannbacken (5) im Eingriff stehendes Kegelrad (9, 9') umfassen und zwischen diesem und dem zugehörigen Motor als nur Stirnräder enthaltende Untersetzungsgetriebe ausgebildet sind, deren Getriebewellen (12, 13; 14, 15) parallel zur Achse des in das Antriebsrad für die Spannbacken eingreifenden Kegelrades (9, 9') verlaufen.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Getriebewellen des Untersetzungsgetriebes von der Außenseite des Spannfutters 'her mit Hilfe eines Handschlüssels (11') drehbar sind.

5. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Druckmittelmotor in Umlauf versetzte, die Spannbacken antreibende Triebrad als gemeinsames Antriebsrad für mehrere Kegelräder ausgebildet ist, die die Spannbacken verschiebende Gewindespindeln antreiben und auch von Hand von der Außenseite des Spannfutters her mit Hilfe
Handschlüssels drehbar sind.

eines

Angezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 1 465 820, 1 534 572, 1979249;

schweizerische Patents'chrift Nr. 162 524;
deutsche Patentschriften Nr. 666615, 599 7°8.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 509525 7.55