DE946110C - Hydraulisches Spannfutter fuer Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 26. JULI 1956

L 16379 Ib J49a

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisches Spannfutter für Werkzeugmaschinen, bei dem zur Erzielung des für die Klemmbewegungen, der Spannbacken erforderlichen hydraulischen Druckes eine mit dem Futter umlaufende Kolbenpumpe dient und bei dem die Hubbewegung der Pumpenkolben von einem gegenüber dem umlaufenden Futter stillstehenden Teil bgeleitet ist.

Bei einem bekannten hydraulischen Spannfutter dieser Art sind die Kolben der mit dem Spannfutter umlaufenden Pumpe radial im Spannfutterkörper angeordnet und werden von einem innerhalb des Spannfutters zentral gelegenen Exzenter aus betätigt, der unter dem Einfluß eines Fliehgewichtes steht. Derartige Spannfutter haben jedoch den Nachteil, daß die Spannkraft der Spannbacken außer von der Drehzahl auch von der Schwere des Fliehgewichfs abhängig ist, so daß solche .Spannfutter sich nur zum Festhalten von Werkstücken eignen, die hohe Schnittgeschwindigkeiten zulassen, so Außerdem sind bei fliehkraftbetätigten Kolben für die Übertragung des Druckmediums, zu den Spannbacken recht verwickelte Übertragungsmittel erforderlich, die das Spannfutter nicht nur störungsanfällig machen, sondern es auch wesentlich ver- as teuern.

Ein anderes bekanntes, von der eingangs erwähnten Bauart abweichendes Spannfutter weist

zur Erzielung des erforderlichen hydraulischen Druckes eine Zahnradpumpe auf, die ebenfalls mit dem Futter umläuft. Das eine Pumpenrad dieser Zahnradpumpe wird durch ein Planetenrad angetrieben, das mit einem festen Zahnring kämmt, der in einen am Mitdrehen gehinderten, außerhalb des eigentlichen Futters liegenden und am Spindelstock befestigten, das Futter kappenartig übergreifenden Gehäuse angeordnet ist. Auch bei diesem bekannten xo Futter ist der Nachteil der Drehzahlabhängigkeit nicht restlos beseitigt, da eine Zahnradpumpe nur dann einen ausreichenden Druck erzeugt, wenn ihre Förderräder mit einer hohen Drehzahl umlaufen. Hinzu kommt noch, daß sich durch die Zahnradpumpe ein Aufbau ergibt, der noch verwickelter ist als der Aufbau- bei^ den bereits erwähnten Spannfuttern mit Kolbenpumpen. Es ist daher verständlich, daß man trotz der dem eingangs genannten Spannfutter anhaftenden Mangel die Ausführungen mit einer oder mehreren Kolbenpumpen im allgemeinen, bevorzugt verwendet.

Nach der Erfindung wird ein Spannfutter der zuerst erwähnten Art angestrebt, das nicht nur bei geringen Drehzahlen, benutzt werden kann, sondern das sich auch billig herstellen läßt und störungsunempfindlich ist.

Dieses Ziel wird — ausgehend von dem Bekannten — dadurch erreicht, daß zur Erzeugung der Hubbewegung des oder der zur Spannfutterachse parallel liegenden, unter Federdruck stehenden· Pumpenkolben ein außerhalb des Futterkörpers, z. B. am Spindelstock, befestigtet,- mit einer stirnseitigen Kurvenbahn versehener Ring angeordnet ist. Anders ausgedrückt heißt dies, daß die Pumpenkolben — gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Laufrollen — mit ihren Kolbenstangen eine stirnseitige Kurvenbahn eines ortsfesten Ringes berühren, so daß ihnen beim Lauf des Futters eine Axialbewegung aufgezwungen wird. Der auf diese Weise erzeugte hydraulische Druck wirkt erfindungsgemäß auf Arbeitskolben, die durch einen Flansch mit einer axial verschieblichen Innennabe verbunden sind, die zur Futterachse geneigte Radialnuten, für die Spannbacken aufweist. Durch die erfindungsgemäße Ausführung kommt ein Spannfutter zustande, das unabhängig von der Drehzahl jeden gewünschten Anpreßdruck der Spannbacken auf das jeweilige Werkstück zuläßt, so daß das neuartige Spannfutter praktisch für die .50 Bearbeitung aller derjenigen Werkstoffe verwendet werden kann, die sich spanabhebend, bearbeiten lassen. Da es sich ferner bei den hief angewendeten Mitteln um einfach-herzustellende Teile handelt, ist das erfindungsgemäße Spannfutter einerseits sehr wirtschaftlich zu erzeugen und gewährleistet anderseits einen störungsfreien Betrieb, so daß es besonders für eine Serienfertigung geeignet ist. Die axial verschiebbare, achstnittig zur Futterachs& angeordnete und die Spannbacken in geneigten Radialnuten aufnehmende Innennabe wiederum bietet den Vorteil eines ganz genauen zentrischen Spannens des Futters. Es liegt daher auf der Hand, daß das erfindungsgemäße Spannfutter überall dort zu verwenden ist, wo hohe Bearbeitungsgenauigkeiten gefordert werden.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel eines Spannfutters veranschaulicht, näher erläutert. Es zeigt

Fig. ι ein hydraulisches Spannfutter im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach der hinie A-B der Fig. 1,

Fig. 3 ein Spannfutter im Längsschnitt,· bei dem im Interesse der Deutlichkeit die im Futter verteilten Einzeleinrichtungen in die Zeichenebene gelegt sind.

Das Spannfutter besteht aus einem zylindrischen Teil i, in dem die aus dem eigentlichen Kolben 2 und dem die Rolle 4 tragenden Zylindereinsatz 3 zusammengesetzte Pumpe gelagert ist. Die Rolle 4 stützt sich gegen einen am Spindelstockö der Werk- 8b zeugmaschine befestigten Ring5, dessen dem Futter zugekehrte Stirnseite als Kurvenbahn ausgebildet ist. Der Kolben 2 und der Zylindereinsatz 3 der Pumpe werden durch die Federn. 7, 8 ineinandergeschoben. In die Ringnut 9 des Kolbens 2 greift beim Überschreiten eines eingestellten maximalen Öldruckes eine Druckklinke 10 ein, welche für die Dauer des Öldruckes die Pumpe außer Betrieb setzt. Beim Absinken des Öldruckes kommt die Klinke durch die Feder 11 selbsttätig mit der Nut 9 außer Eingriff.

Während des Laufes des Futters vollführt der Kolben eine hin- und hergehende Bewegung, so daß öl aus dem Behälter 12 durch die Leitung 13 angesaugt wird, das über ein in einer Richtung wirken^ des Ventil 14 und'durch einen Verbindungskanal 28 in einen Speicherraum 22 und von dort durch eine Leitung 27 mit Ventil 25 zu den Arbeitskolben 15 strömt (vgl. auch Fig. 3).

Zweckmäßig sind drei Arbeitskolben 15 vorhanden, die zwischen drei im Spannfutter vorgesehenen Spannbacken 16 liegen (vgl. Fig. 2). Die Arbeitskolben ι S werden durch Federn Vj belastet. Die Kolben 15 sind mit einem eine Nabe 19 tragenden Flansch 18 verbunden. In der Nabe 19 befinden sich drei schräge Radialnuten 20, in welche die Spannbacken 16 mit inneren Ansätzen 21 eingreifen (vgl. Fig, 2). ■

Durch den Arbeitshub der Kolben 15 in Richtung auf den Spindelstock 6 bzw. durch den von den Federn 17 bewirkten Rückhub erfolgt über die dieser Bewegung folgenden Teile 18, 19 infolge der Keilflächen 20 die Radialyerstellung der Backen 16, wodurch sich das Spannen oder Lösen des Werkstückes ergibt.

Innerhalb des zylindrischen Speicherraumes 22 ist ein durch eine Feder 24 belasteter Kolben 23 vorgesehen, der während der Ruhestellung des Spannfutters das im Zylinder 22 gespeicherte öl nach öffnen des Ventils 25 unter der Wirkung seiner vorgespannten Feder 24 irt die Zylinder der Arbeitskolben. 15 drückt, wodurch sich vorerst ein leichtes Spannen des Werkstückes ergibt.

Die Gesamtanordnung der Spannvorrichtung bzw. der ölumlauf sind aus Fig. 3 ersichtlich. Die 125. Verbindungskanäle zwischen den einzelnen Arbeits-

kammern (Zylindern.) sind der besseren Übersicht halber als außerhalb des Spannfutters liegend eingezeichnet. In Wirklichkeit sind sie jedoch in. das Spannfutter eingearbeitet.

Das erfindungsgemäße hydraulische Spannfutter arbeitet folgendermaßen:

Bei offenem Ventil 26 und geschlossenem Ventil 25 werden durch den Druck der Federn 17 sämtliche untereinander kommunizierenden Zylinder der Arbeitskolben 15 entleert und das öl sammelt sich im Behälter 12. Da dabei die Nabe 19 in Richtung der Spannbacken verschoben wird, sind die Spannbacken. 16 gelöst. Nach dem Einsetzen des Werkstückes in die Spannbacken wird das Ventil 25 ge-

öffnet, so daß das im Raum 22 aufgespeicherte Öl unter der Wirkung der gespannten Feder 24 durch die Verbindungskanäle 27 in die drei Zylinder der Arbeitskolben 15 strömt. Dabei werden die Spannbacken geschlossen, und zwar mit einer Kraft, die die vorgespannte Feder 24 leistet. Nunmehr ist das Spannfutter betriebsfertig. Bei seiner Rotation beginnt die Kolbenpumpe zu arbeiten, die so lange öl durch den Kanal 28 über den Speicherraum 22 in die Arbeitszylinder der Kolben 15 pumpt, bis der zuvor gewählte Öldruck erreicht ist und die Druckklinke 10 die Pumpe abschaltet. Unterschreitet der Öldruck das eingestellte Maß, so gibt die Druckklinke 10 die Pumpe wieder frei, so daß sich der Vorgang wiederholt und das Werkstück — ganz gleich, ob das Futter schnell oder langsam läuft — stets mit einer ausreichenden und konstanten Kraft festgehalten wird. Durch Niederdrücken des zuvor geschlossenen Ventils 26 wird der Ölabfluß aus den Arbeitszylindern durch die Kanäle 29 in den Behälter 12 freigegeben, so daß sich die Spannbacken 16. wieder lösen.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Hydraulisches Spannfutter für Werkzeugmaschinen, bei dem zur Erzielung des für die Klemmbewegungen der Spannbacken erforderlichen hydraulischen Druckes eine mit dem Futter umlaufende Kolbenpumpe dient und bei dem die Hubbewegung der Pumpenkolben von einem gegenüber dem umlaufenden Futter stillstehenden Teil abgeleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Hubbewegung des oder der zur Spannfutterachse parallel liegenden, unter Federdruck (7) stehenden Pumpenkolben (2) ein außerhalb des Futterkörpers, z. B. am Spindelstock (6), befestigter, mit einer stirnseitigen Kurvenbahn versehener Ring (5) angeordnet ist.
2. 2. Hydraulisches Spannfutter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Pumpenkolben erzeugte hydraulische Druck auf Arbeitskolben (15) wirkt und die Arbeitskolben (15) durchveinen Flansch (18) mit einer axial verschieblichen Innennabe (19) verbunden sind, die zur Futterachse geneigte Radialnuten (20) für die Spannbacken (16) aufweist.
3. 3. Hydraulisches Spannfutter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) der Pumpe mit einer Ringnut (9) versehen ist, in die beim Überschreiten eines zuvor gewählten Maximaldruckes des Öles eine einstellbare Druckklinke (ro) eingreift und die Pumpe außer Betrieb setzt, während beim Absinken des Öldruckes die Druckklinke (10) sich durch eine Rückholfeder (11) selbsttätig ausschaltet.
4. 4. Hydraulisches Spannfutter nach den Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Spannfutters ein Speicherraum (22) angeordnet ist, der über Kanäle (27) mit den Arbeitskolbenkammern in Verbindung steht und aus dem ein von einer Druckfeder (24) beaufschlagter Kolben (23) nach öffnen eines Ventils (25) Drucköl zum Spannen des Werkstückes bei ruhendem Spannfutter drückt.

   In BetracM gezogene Pruckschrjfteji:

   Deutsche Patentschrift Nr. 745 345;
   französische Patentschrift Nr. 1 008 212.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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