WO1992017305A1

WO1992017305A1 - Spannfutter

Info

Publication number: WO1992017305A1
Application number: PCT/EP1992/000756
Authority: WO
Inventors: Karl-Heinz Knobl; Dieter Scheuthle
Original assignee: Zettl GmbH CNC Präzisions- und Sonderwerkzeuge
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1992-10-15
Also published as: US5443275A; DE4110894A1; EP0580639B1; ATE139919T1; EP0580639A1; DE59206711D1

Abstract

Bei einem Spannfutter sind die Spannbacken (22; 122) durch einen Innengewindehülsenkörper (38; 138) eines Spindeltriebs (37; 137) axial in einer Spannrichtung und einer Löserichtung verstellbar. Bei Verstellung in Spannrichtung werden die Spannbacken (22; 122) durch Wechselwirkung mit einer Spannbackeneinengungshülse (16; 116) radial einwärts verstellt; bei einer Axialbewegung in Löserichtung werden die Spannbacken (22; 122) durch Wechselwirkung mit innerhalb der Spannbackeneinengungshülse (16; 116) angebrachten Spannbackenspreizmitteln (28; 36a; 128) radial auswärts verstellt. Der Innengewindehülsenkörper (38; 138) ist in einer Führungshülse (90; 190) zentrierend geführt. Die Führungshülse (90; 190) ist an ihrem einen Ende zu einem innerhalb der Einengungshülse (16; 116) liegenden Spreizkäfig (28; 128) für die Spannbacken (22; 122) ausgebildet und mit einem anschließenden Hülsenfortsatz (32; 132) in der Grundkörpereinheit (10; 110) zentriert. Der Innengewindehülsenkörper (38; 138) ist sowohl innerhalb des Spreizkäfigs (28; 128) als auch innerhalb des Hülsenfortsatzes (32; 132) zentrierend an der Führungshülse (90; 190) geführt.

Description

Spannfutter

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter, umfassend eine Grundkörpereinheit mit einer Achse, wobei diese Grundkörpereinheit einen Anbauteil aufweist zum Anbau der Grundkörpereinheit an einer Spannfutteraufnahme, insbesondere einer Werkzeugmaschine, wobei weiter an dem von dem Anbauteil fernen Ende der Grundkörpereinheit eine Spannbackeneinengungshülse angeordnet ist, wobei weiter innerhalb der Spannbackeneinengungshülse Spannbacken aufgenommen sind, wobei weiter die Spannbacken mit radial äußeren Gleitflächen an der Innenseite der Spannbackeneinengungshülse auf Einengungsbahnen geführt sind, welche mit der Achse einen spitzen Winkel einschließen, wobei weiter die Spannbacken radial innere Werkzeugeinspannflächen zur radialen Spannkraftausübung auf einen Schaft eines Einspannteils aufweisen, wobei

weiter die Spannbacken an den dem Anbauteil zugekehrten

Enden Schubkraftaufnahmeflächen besitzen, wobei weiter den Schubkraftaufnahmeflächen der Spannbacken Schubkraftausübungsflächen eines Schubkraftausübungskörpers gegenüberstehen, wobei weiter der Schubkraftausübungskörper durch Getriebemittel relativ zu der Spannbackeneinengungshülse axial beweglich ist zum Zwecke der Annäherung und Spann- kraftausübung der Werkzeugeinspannflächen gegen den jeweiligen Schaft.

Ein solches Spannfutter ist aus der DE-OS 30 48 274A1 und daruberhinaus aus verschiedenen offenkundigen Vorbenutzungen bekannt.

Bei der bekannten Ausführungsform ist in der Grundkörpereinheit als Getriebemittel ein Spindeltrieb angeordnet. Dieser Spindeltrieb umfaßt einen in dem Grundkörper drehbar und axial unbeweglich gelagerten Innengewindehülsenkörper, welcher an der Grundkörpereinheit durch ein Axialkugellager abgestützt ist. In dem Innengewindehülsenkörper ist ein Außengewindespindelkörper durch ineinandergreifende Gewinde aufgenommen. Der Außengewindespindelkörper ist einstückig hergestellt mit einem Schubkraftausübungskörper.

Der Schubkraftausübungskörper liegt mit orthogonal zur

Achse des Spannfutters angeordneten Schubkraftausübungsflächen in schubkraftübertragender Verbindung mit Schubkraftaufnahmeflachen der Spannbacken. Die Schubkraftausübungsflächen sind Bestandteil von radial und orthogonal zur Achse verlaufenden L-förmigen Nuten, während die Schubkraftaufnahmeflachen der Spannbacken Bestandteile von komplementären L-förmigen Profilen an den Spannbacken sind. Die •Spannbacken sind damit relativ zu dem Schubkraftausübungskörper radial verschiebbar und sind von dem Schubkraftausübungskörper in beiden axialen Richtungen mitnehmbar. Die Spannbackeneinengungshülse ist unverdrehbar mit der Grundkörpereinheit verschraubt. In der Grundkörpereinheit ist tangential zu dem Innengewindehülsenkörper eine Schnekkenwelle angeordnet, welche mit einem Schneckenradgewinde des Innengewindehülsenkörpers in Eingriff steht. Durch

Drehen der Schneckenwelle kann der Innengewindehülsenkörper verdreht werden. Der Außengewindespindelkörper und der mit ihm einstückig verbundene Schubkraftausübungskörper sind über die Spannbacken unverdrehbar gegenüber der Spannbackeneinengungshülse festgelegt. Eine Verdrehung des Innengewindehülsenkörpers durch Betätigung der Schneckenwelle führt danach zu einer Axialbewegung des Außengewindespindelkörpers, des Schubkraftausübungskörpers und der mit dem

Schubkraftausübungskörper zur gemeinsamen Axialbewegung verbundenen Spannbacken. Die Spannbacken bewegen sich dabei unabhängig von der Richtung der Axialbewegung des Außengewindespindelkörpers in zwangsläufiger Führung auf den Einengungsbahnen der Spannbackeneinengungshülse, so daß je nach Drehrichtung des Innengewindehülsenkörpers die Spannbacken entweder auf einen einzuspannenden Werkzeugschaft zubewegt oder von diesem abgehoben werden. Bei dieser bekannten Ausführungsform, die sich im großen und ganzen sehr gut bewährt hat, wurden einige Probleme entdeckt:

Ein erstes Problem ist folgendes: Die Spannbacken werden durch die Keilwirkung zwischen den Einengungsbahnen und den radial äußeren Gleitflächen der Spannbacken in radialer

Richtung auf den Schaft des einzuspannenden Werkzeugs zubewegt und gegen diesen angedrückt. In der Andrückungsphase besteht zwischen den Schubkraftausübungsflächen und den

Schubkraftaufnahmeflächen der Spannbacken eine hohe Reibkraft, die von der großen axialen Schubkraft zwischen den beiden Flächen herrührt. Diese Reibkraft wirkt der durch die Keilwirkung zwischen den Einengungsbahnen und den

radial äußeren Gleitflächen der Spannbacken durch Keilwirkung abgeleiteten radial einwärts gerichteten Spannkraft auf den Schaft des jeweils einzuspannenden Werkzeugs entgegen. Dies bedeutet, daß die von den Spannbacken auf den jeweiligen Werkzeugschaft ausgeübte radiale Einspannkraft an den dem Schubkraftausübungskörper zugekehrten Enden der Spannbacken kleiner ist, als es einer gleichmäßigen Verteilung der auf die Spannbacken wirkenden Keilkraft über die Länge der Spannbacken entspräche. Dies kann dazu

führen, daß der Werkzeugschaft in diesen Endbereichen der Spannbacken nicht so fest eingespannt ist, wie es erwünscht ist.

Ein weiteres Problem ist folgendes: Durch die Schneckenwelle wird sowohl die Annäherung der Spannbacken an den jeweiligen Werkzeugschaft bewirkt als auch die Spannkraft herbeigeführt, mit welcher die Spannbacken an dem Werkzeugschaft anliegen. Die auf den Werkzeugschaft auszuübende Spannkraft muß im Hinblick auf die zwischen dem Spannfutter und dem Werkzeug im Betrieb zu übertragenden großen Drehmomente sehr groß sein. Dies bedeutet, daß zwischen der Schneckenwelle und dem Schneckenrad des Innengewindehülsenkörpers ein extrem großes Übersetzungsverhältnis gewählt werden muß, um die notwendigen Spannkräfte aufbringen zu können. Dieses extrem große Übersetzungsverhältnis bedeutet andererseits, daß sehr viele Umdrehungen an der Schneckenwelle notwendig sind, um eine größere radiale Zustellbewegung der Spannbacken zu bewirken, etwa dann, wenn ein vorher eingespanntes Werkzeug mit großem Schaftdurchmesser durch ein neues Werkzeug mit erheblich kleinerem Schaftdurchmesser ersetzt wird. Dadurch wird die Handhabung des Spannfutters erschwert. Selbst dann, wenn das Übersetzungsverhältnis an der Schnecke sehr groß gewählt wird, um hohe Spannkräfte durch die Spannbacken aufbringen zu können, sind die durch Drehen der Schneckenwelle mittels eines Drehwerkzeugs aufgebrachten Einspannkräfte an den

Spannbacken nicht immer ausreichend. Man muß bedenken, daß häufig der Bedarf besteht, das Spannfutter als Anbauteil einer rotierenden Werkzeugmaschinenspindel in unterschiedlichen Richtungen rotieren zu lassen. Wenn nun die Spannkraft u. a. durch den Schraubungseingriff zwischen dem Außengewindespindelkörper und dem Innengewindehülsenkörper bewirkt wird, so hat das zu übertragende Drehmoment nur in einem

Drehsinn die Tendenz, die radiale Spannkraft der Backen zu erhöhen.

Ein weiteres Problem ist folgendes: Bei der bekannten Anordnung ist zwar der Innengewindehülsenkörper des Spinceltriebs in radialer Richtung durch die Radiallagerung an der Grundkörpereinheit exakt gelagert. Andererseits ist jedoch der Außengewindespindelkörper in seiner radialen Lage ausschließlich durch den Gewindeeingriff mit dem Innence- windehülsenkörper festgelegt. Man kann in der Spielbemessung der ineinandergreifenden Gewinde von Innengewindehülsenkörper und Außengewindespindelkörper nicht beliebig enge Anpassung wählen, da durch eine solche die Leichtgängigkeit des Spindeltriebs eingeschränkt würde, die für das Spannfutter funktionsnotwendig ist. Als Folge hiervon ist damit zu rechnen, daß der Außengewindespindelkörper gewisser

radialer Verlagerungen gegenüber der Achse des Spannfutters fähig ist. Die radialen Verlagerungen führen dazu, daß die Rotationsachse der Maschinenspindel nicht mehr mit der Achse des im Spannfutter eingespannten Werkzeugs übereinstimmt

(Lagefehler = Fluchtungsfehler) . Das Ergebnis macht sich in Form von Rundlauffehlem am eingespannten Werkzeug bemerkbar.

Bei sehr hohen Drehzahlen der Maschinenspindel führen diese radialen Verlagerungen zu Unwuchten, die durch vorheriges Auswuchten des Futters nicht beseitigt werden können, da der Versatz des Außengewindespindelkörpers gegenüber der Achse des Spannfutters bei jedem neuen Einspannen von Werkzeugen jeweils andere Werte hinsichtlich der radialen Lage sowie der Größe der Exzentrizität einnimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim bekannten Spannfutter noch bestehenden Probleme zu vermeiden.

Unter einem Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, daß die

Schubkraftaufnahmeflächen der Spannbacken und die Schubkraftausübungsflächen des Schubkraftausübungskörpers - jeweils in einer achsenthaltenden Ebene betrachtet - mit der Achse einen spitzen Winkel einschließen derart, daß bei Ausübung einer das Einspannen des Schafts durch die Spannbacken bewirkenden Schubkraft von dem Schubkraftausübungskörper auf die Spannbacken ein radial einwärts gerichteter Spannkraftbeitrag von den Schubkraftausübungsflächen auf die Schubkraftaufnahmeflächen übertragen wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß sich beim Einspannen eines Werkzeugschafts innerhalb der Spannbacken durch die Keilwirkung zwischen den Schubkraftausübungsflächen des Schubkraftausübungskörpers und den Schubkraftaufnahmeflächen der Spannbacken ein radial einwärts gerichteter Spannkraftbeitrag auf die Spannbacken ergibt. Durch diesen Spannkraftbeitrag kann die spannkraftmindernde Tendenz, welche als Folge der Reibungskräfte zwischen den Schubkraftausübungsflächen des Schubkraftausübungskörpers und den Schubkraftaufnahmeflachen der Spannbacken entsteht, ganz oder teilweise kompensiert werden, so daß je nach der Größe des von den Schubkraftausübungsflächen und den Schubkraftaufnahmeflächen mit der Achse eingeschlossenen spitzen Winkels das Profil des Kraftverlaufs in Achsrichtung der Werkzeug- Einspannflächen der Spannbacken beliebig verändert werden kann. Hinzu kommt, daß durch die Keilwirkung zwischen den Schub- kraftausübungsflachen des Schubkraftausübungskörpers einerseits und den Schubkraftaufnahmeflächen der Spannbacken andererseits auch das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Krafteingriffspunkt der Getriebemittel einerseits und den Spannbacken andererseits variiert und insbesondere vergrößert werden kann im Sinne einer Vergrößerung der von den Spannbacken auf den Werkzeugschaft ausgeübten radialen

Spannkräfte.

Wenn hier und im folgenden von einem Werkzeug mit einem

Werkzeugschaft gesprochen wird, so entspricht dies einem häufigen Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Spannfutter. Es ist aber durchaus denkbar, daß in anderen Anwendungsfällen durch die Spannbacken nicht ein Werkzeugschaft eingespannt wird, sondern gelegentlich auch der Schaft eines durch ein stationäres Werkzeug zubearbeitenden Werkstücks.

Eine besonders günstige Spannkraftverteilung an den Spannbacken ergibt sich dann, wenn - jeweils in einer achsent enthaltenden Ebene betrachtet - die Schubkraftaufnahmeflächen und die Schubkraftausübungsflächen einerseits mit der jeweils zugehörigen Einengungsbahn andererseits einen

Winkel von annähernd 90 einschließen.

Wie schon im Stand der Technik der oben behandelten

DE-OS 30 48 274 AI vorgesehen, können eine Schubkraftaufnahmefläche und eine zugehörige Schubkraftausübungsfläche

Teilflächen von ineinandergreifenden Profilen sein, welche die jeweilige Spannbacke zur axialen Mitnahme mit dem

Schubkraftausübungskörper in beiden Achsrichtungen verbinden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß unabhängig von dem Betätigungssinn der Getriebemittel die Spannbacken jeweils von dem Schubkraftausübungskörper in axialer Richtung mitgenommen werden, insbesondere also auch dann, wenn der jeweilige Werkzeugschaft aus dem Spannfutter gelöst

werden soll.

Wie durch offenkundige Vorbenutzung auch schon bekannt,

ist es möglich, daß die Spannbacken innerhalb der Spannbackeneinengungshülse durch einen konischen Spreizkäfig

geführt sind, welcher eine radiale Rückzugsbewegung der

Spannbacken von dem Einspannteil bei entsprechender Axialbewegung des Schubkraftausübungskörpers sicherstellt.

Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß sich die

Spannbacken bei Löseeinwirkung auf die jeweiligen Getriebemittel, d. h. also insbesondere auf den Spindeltrieb,

selbsttätig von dem Schaft des jeweils vorliegenden Werkzeugs oder Werkstücks abheben.

Im Gegensatz zu der Ausführungsform nach der DE-OS 30 48 274 AI, bei welcher der Schubkraftausübungskörper mit einer Außengewindespindel verbunden ist, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, daß der Schubkraftausübungskörper mit einem

Innengewindehülsenkörper eines Spindeltriebs verbunden ist, daß ein Außengewindespindelkörper unverdrehbar in der Grundkörpereinheit festgelegt ist, daß die Spannbackeneinengungshülse verdrehbar aber axial unbeweglich auf der Grundkörper- einheit gelagert ist und daß der Schubkraftausubungskorper und mit ihm der Innengewindehülsenkörper durch die Spannbacken zur gemeinsamen Drehung mit der Spannbackeneinengungshülse verbunden ist. Diese Gestaltung erweist sich deshalb als besonders günstig, weil dann die Schubkraftausübungsflächen zwangsläufig ohne besondere Gestaltungsmaßnahmen an dem Innengewindehülsenkörper und dem Schubkraftausübungskörper nach radial außen verlegt sind. Außerdem ergibt sich insgesamt ein einfacher und kompakter mechanischer Aufbau.

Der konische Spreizkäfig kann mit der Einengungshülse verbunden sein, also an dieser sowohl axial als auch in Umfangsrichtung festgelegt sein. Damit ergibt sich zum einen der Vorteil, daß auch unter Berücksichtigung der Forderung nach einer ständigen Anlage der Spannbacken an den Einengungsbahnen eine einfache Herstellung der Spannbackeneinengungshülse als Drehteil möglich wird, im Gegensatz zu einer ebenfalls denkbaren Ausführungsform, bei der unmittelbar an der Innenseite der Spannbackeneinengungshülse Führungsprofile für die Führung der Spannbacken vorgesehen sind. Zum anderen ergibt sich hierbei die Möglichkeit, daß der konische Spreizkäfig mit einem zylindrischen Hülsenfortsatz an der Innenumfangsflache einer Axialbohrung der Grundkörpereinheit radial gelagert ist und daß der Innengewindehülsenkörper innerhalb des zylindrischen Hülsenfortsatzes radial gelagert und axial geführt ist. Diese letztere Möglichkeit führt zwangsläufig dazu, daß beide Teile eines

Spindeltriebs in radialer Richtung unmittelbar an der Grundkörpereinheit radial festgelegt werden können und damit:

unwuchtfrei eingebaut werden können, denn es bereitet keine Schwierigkeiten, auch den Außengewindespindelkörper an

seinem über den Innengewindehülsenkörper überstehenden spannbackenfernen Ende in radialer Richtung eindeutig innerhalb der Grundkörpereinheit festzulegen.

Das oben angedeutete Problem der mühsamen Annäherung der Bewegung der Spannbacken an den Werkzeugschaft zur Erzielung ausreichender Spannkräfte zwischen Spannbacken und Werkzeugschaft oder umgekehrt ausgedrückt, das Problem der Nichterreichung ausreichender Spannkraft zwischen Spannbacken und Werkzeugschaft bei erleichterter Zustell- und Abhebbewegung der Spannbacken gegenüber dem Werkzeugschaft läßt sich auf einfache Weise dadurch lösen, daß der Außengewindespindelkörper von einem Spannkrafterhöhungsgetriebe in axialer Richtung beaufschlagt ist. Damit werden die Zustellung mittels des Spindeltriebs einerseits und die Spannkraftanlegungsmittel des Spannkrafterhöhungsgetriebes andererseits voneinander unabhängig, und man kann den Spindeltrieb so gestalten, daß mit wenigen Drehungen etwa an der Spannbackeneinengungshülse ein großer radialer Zustellweg durchlaufen werden kann, und daß andererseits mit geringem Bewegungsaufwand an dem Spannkrafterhöhungsgetriebe eine große Spannkraft angelegt werden kann.

Der Gedanke, zur Annäherungsbewegung der Spannbacken ein Spannbackenannäherungsgetriebe einerseits zu verwenden und zur Erzeugung der Spannkraft ein Spannkrafterhöhungsgetriebe zu verwenden, ist unabhängig von dem weiter oben behandelten Gedanken, die Schubkraftausübungsflächen und die Schubkraftaufnahmeflächen unter einem spitzen Winkel zur Achse des Spannfutters anzuordnen. Anders ausgedrückt: die Bereitstellung eines Spannbackenannäherungsgetriebes und eines Spannkrafterhöhungsgetriebes läßt sich auch dann mit Erfolg anwenden, wenn - wie im Stand der Technik - die Schubkraftausübungsflachen des Schubkraftausübungskörpers und die Schubkraftaufnahmeflächen der Spannbacken orthogonal zur Achse des Spannfutters angeordnet sind. Die Ausbildung des Spannbackenannäherungsgetriebes und des Spannkrafterhöhungsgetriebes ist nicht an die im folgenden behandelten Ausführungsbeispiele gebunden. Insbesondere kann das Schubkrafterhöhungsgetriebe in verschiedenen Ausführungsformen zum Einsatz kommen. So ist es möglich, als Schubkrafterhöhungsgetriebe ein Keilgetriebe, ein Schneckengetriebe, ein Kniehebelgetriebe oder vorzugsweise ein Exzentergetriebe zur Anwendung zu bringen. Für das Spannbackenannäherungsgetriebe können auch verschiedene Getriebeformen zum Einsatz kommen, wobei in diesem Fall bevorzugt ein Spindeltrieb angewandt werden wird, etwa in der Weise, daß das Spannbackenannäherungsgetriebe von einem koaxial zu der Grundkörpereinheit angeordneten Spindeltrieb gebildet ist, welcher einerseits auf den Schubkraftausübungskörper einwirkt und andererseits von dem Spannkrafterhöhungsgetriebe beaufschlagt ist.

Dabei sieht eine bevorzugte Ausführungsform vor, daß der Spindeltrieb durch Verdrehung der Spannbackeneinengungshülse gegenüber der Grundkörpereinheit verstellbar ist.

Diese an sich bei Handbohrmaschinen bekannte Möglichkeit läßt sich bei den hier betrachteten Spannfuttern von Hochleistungswerkzeugmaschinen gerade deshalb anwenden, weil zusätzlich das Spannkrafterhöhungsgetriebe vorgesehen ist, die Drehbewegung an der Spannbackeneinengungshülse also nicht dazu dienen muß, die hohen notwendigen Spannkräfte aufzubringen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Spannkrafterhöhungsgetriebe eine im wesentlichen radial zu der Achse der Grundkörpereinheit in dieser gelagerte Exzenterwelle mit einem Exzenterkörper umfaßt und daß das Spannbackenannäherungsgetriebe an diesem Exzenterkörper abgestützt ist, wobei das Spannbackenannäherungsgetriebe wiederum ein Spindeltrieb sein kann. Dabei kann die Exzenterwelle mit Eingriffsflächen, beispielsweise Imbus Eingriffsflächen für den Eingriff eines Spannwerkzeugs ausgeführt sein. Die Exzenterwelle kann radial oder besser gesagt diametral durch die Grundkörpereinheit hindurchgeführt sein. Damit wird das Problem des Unwuchtausgleichs erheblich erleichtert, denn eine diametral durch die Grundkörpereinheit hindurchgeführte Exzenterwelle läßt sich mit geringen Unwuchten ausführen, insbesondere dann, wenn sich die Exzenterwelle über den Gesamtdurchmesser der Grundkörpereinheit erstreckt. In diesem Fall ist es keine Schwierigkeit, einen vollständigen Unwuchtausgleich zu erzielen. Hinzu kommt, daß durch die Drehung der radial oder diametral gelagerten Exzenterwelle praktisch keine Unwuchtveränderung herbeigeführt wird im Hinblick auf die ohnehin sehr geringe Exzentrizität, so daß die Unwuchtfreiheit unabhängig von der Stellung der Exzenterwelle gilt. Im übrigen ist es unschwer möglich, auch unter Betrachtung der vorhandenen Exzentrizität, einen vollständigen Unwuchtausgleich für den Arbeitsbetrieb dadurch zu erhalten, daß man den Unwuchtausgleich in der Spannstellung der Exzenterwelle wählt.

Zur Erleichterung der Handhabung ist es möglich, daß die Exzenterwelle durch Vorspannmittel in eine nichtspannende Drehstellung vorgespannt ist. Die Fixierung der Exzenterwelle in der Spannstellung ergibt sich dann zwangsläufig durch das selbstsperrende Zusammenwirken des Exzenterkörpers mit dem von ihm jeweils beaufschlagten Teil des

Spannbackenannäherungsgetriebes. Zur Erleichterung der Handhabung und zur Verhinderung einesüberspannens kann vorgesehen sein, daß die Exzenterwelle in ihrem Drehwinkel durch Anschlagmittel begrenzt ist.

Wenn ein Spannbackenannäherungsgetriebe und ein Spannkrafterhöhungsgetriebe vorgesehen sind, so läßt sich auch das Problem der Selbstlösung der Spannbacken bei Drehrichtungswechsel leicht dadurch lösen, daß das Spannbackenannäherungsgetriebe durch Spannen des Spannkrafterhöhungsgetriebes ge sperrt wird. Für den Fall, daß das Spannbackenannäherungsgetriebe durch Verdrehung der Spannbackeneinengungshülse betätigt wird, ist es im Hinblick auf die Sperrung des Spannbackenannäherungsgetriebes durch Spannen des Spannkrafterhöhungsgetriebes vorteilhaft, wenn eine Axialsicherung der Spannbackeneinengungshülse bei axialer Belastung der Spannbackeneinengungshülse durch die Spannbacken infolge Einwirkung des Spannkrafterhöhungsgetriebes auf die Spannbacken als Drehbremse zwischen der Spannbackeneinengungshülse und der Grundkörpereinheit wirkt.

Der Gedanke, im Falle eines Spindeltriebs, der als Spannbackenannäherungsgetriebe und/oder als Spannkrafterhöhungsgetriebe wirkt, die beiden Teile dieses Spindeltriebs je für sich und unabhängig voneinander in radialer Richtung an der Grundkörpereinheit zu lagern, läßt sich unabhängig von den vorstehend behandelten Erfindungsmerkmalen, also insbesondere unabhängig von der spitzwinkeligen Anordnung der Schubkraftausübungsflächen und der Schubkraftaufnahmeflächen und unabhängig von der Funktionsteilung zwischen einem Spannbackenannäherungsgetriebe und einem Spannkrafterhöhungsgetriebe mit Vorteil für die Unwuchtfreiheit des Spannfutters anwenden. Dies gilt auch für die besonders bevorzugte Ausgestaltung, bei welcher ein Innengewindehülsenkörper des

Spindeltriebs innerhalb eines Hülsenfortsatzes eines konischen Spreizkäfigs gelagert ist.

Weiterhin läßt sich auch der Gedanke, daß der Schubkraftausübungskörper mit dem Innengewindehülsenkörper verbunden ist, daß der Außengewindespindelkörper gegenüber der Grundkörpereinheit unverdrehbar ist, daß die Spannbackeneinengungshülse drehbar, aber axial unverschiebbar an der

Grundkörpereinheit gelagert ist und daß der Innengewincehülsenkörper über die Spannbacken mit der Spannbackeneinengungshülse zur gemeinsamen Drehung verbunden ist, unabhängig von den übrigen Erfindungsgedanken anwenden. Der Gedanke, eine Spannbackeneinengungshülse drehbar und axial unbeweglich auf der Grundkörpereinheit zu lagern, ist durch offenkundige Vorbenutzung an sich bekannt. Neu und unabhängig von den übrigen Gedanken der Erfindung anwendbar ist jedoch der Vorschlag, daß die Spannbackeneinengungshülse mit einer Innenumfangsflache auf einer Außenumfangsflache der Grundkörpereinheit durch ein Nadellager drehbar und radial unbeweglich gelagert ist. Mit diesem

Vorschlag läßt sich auf relativ einfache Weise die Gefahr des Auftretens von Unwuchten als Folge exzentrischer Lagerung der Spannbackeneinengungshülse unterdrücken. Man muß sich hierbei folgendes vergegenwärtigen: wenn man die Spannbackeneinengungshülse drehbar auf der Grundkörpereinheit lagert, um durch mittelbare oder unmittelbare Dreheinwirkung auf die Spannbackeneinengungshülse die Spannbackenzustellung zu bewirken und/oder die Spannkrafterhöhung zu bewirken, so darf man die Passung der Spannbackeneinengungshülse auf der Grundkörpereinheit zur Vermeidung von Reibungswiderständen nicht beliebig eng wählen. Wenn aber, wie hier vorgeschlagen, ein Nadellager zwischen Spannbackeneinengungshülse und Grundkörpereinheit vorgesehen ist, so kann man ohne die Gefahr eines zu großen Reibungswiderstands eine enge Passung der Nadellagerrollen zwischen den an ihnen anliegenden Flächen der Grundkörpereinheit und der Spannbackeneinengungshülse wählen und damit einen radialen Versatz der Spannbackeneinengungshülse mit der Folge von Unwucht vollständig vermeiden. Man braucht hierzu noch nicht einmal eine radiale Vorspannu.ng der Nadeln zwischen den ihnen radial einwärts und radial auswärts anliegenden Flächen zu wählen. Es genügt, Nadeln zu verwenden, die besonders enge Toleranzen aufweisen und genau dem Ringspalt zwischen den an ihnen anliegenden Ringflächen der Spannbackeneinengungshülse und der Grundkörpereinheit entsprechen.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde vorgesehen, daß ein Spannkrafterhöhungsgetriebe auf ein Spannbackenannähe rungsgetriebe einwirkt. Diese Aufeinanderfolge von Spannkrafterhöhungsgetriebe und Spannbackenannäherungsgetriebe ist aber nicht zwingend. Es wäre grundsätzlich auch denkbar, die Reihenfolge zu wechseln, d. h., das Spannbackenannäherungsgetriebe an der Grundkörpereinheit unmittelbar abzustützen und das Spannkrafterhöhungsgetriebe zwischen das Spannbackenannäherungsgetriebe und die Spannbacken einzufügen.

Die Erfindung betrifft weiter ein Spannfutter, umfassend eine Grundkörpereinheit mit einer Achse, wobei diese Grundkörpereinheit zum Anbau an einer Spannfutteraufnahme, insbesondere einer Werkzeugmaschine ausgebildet ist,

wobei weiter an der Grundkörpereinheit eine Spannbackeneinengungshülse angeordnet ist,

wobei weiter innerhalb der Spannbackeneinengungshülse axial bewegliche Spannbacken aufgenommen sind,

wobei weiter zur axialen Bewegung der Spannbacken in einer Spann- und in einer Löserichtung ein längs der Achse sich erstreckender Spindeltrieb vorgesehen ist, welcher mit den Spannbacken in axialer Mitnahmeverbindung steht, eine im wesentlichen radiale Bewegung der Spannbacken ihm gegenüber jedoch gestattet,

wobei weiter die Spannbacken mit radial äußeren Gleitflächen an der Innenseite der Spannbackeneinengungshülse auf Einengungsbahnen geführt sind, welche mit der Achse einen spitzen Winkel einschließen derart, daß die Spannbacken bei einer Bewegung in Spannrichtung radial einwärts gesteuert werden,

wobei weiter innerhalb der Spannbackeneinengungshülse Spannbackenspreizmittel in Eingriff mit den Spannbacken vorgesehen sind, welche bei einer Bewegung in Löserichtung die Spannbacken nach radial auswärts steuern, wobei weiter der Spindeltrieb einen an der Grundkörpereinheit axial abstützbaren Außengewindespindelkörper sowie einen mit den Spannbacken in spannkraftübertragender Verbindung und lösekraftübertragender Verbindung stehenden Innengewindehülsenkörper umfaßt,

und wobei der Innengewindehülsenkörper an einer ihn gegenüber der Grundkörpereinheit zentrierenden Innenumfangsflache axial beweglich zentriert ist.

Ein solches Spannfutter ist aus der DE-OS 36 10 671 bekannt. Bei dieser bekannten Ausführungsform ragt das den Spannbacken zugekehrte Ende des Innengewindehülsenkörpers bei Einspannen eines Werkzeugschafts geringen Durchmessers weit in den Innenraum der Einengungshülse vor und ist dort führungs- und abstützungslos. Dies kann zu Verspannungen und damit zu Unwuchten führen.

Um eine in jeder Betriebsstellung exakte Führung und

Zentrierung des Innengewindehülsenkörpers zu erzielen, wird deshalb vorgeschlagen, daß die den Innengewindehülsenkörper zentrierende Innenumfangsflache an einer Führungshülse hergestellt ist, welche im Bereich der Spannbackeneinengungshülse durch radiale Schlitze zu einem Spreizkäfig für die Spannbacken ausgebildet ist und in einem anschließenden Bereich als ein mit einer äußeren Umfangsflache an der

Grundkörpereinheit zentrierter Hülsenfortsatz ausgebildet ist und daß die den Innengewindehülsenkörper zentrierende Innenumfangsflache sowohl im Bereich des Hülsenfortsatzes als auch im Bereich des Spreizkäfigs an der Führungshülse vorgesehen ist.

Die Führungspräzision des Innengewindehülsenkörpers kann dabei noch dadurch verbessert werden, daß der Spreizkäfig mit einer konischen Außenumfangsflache an einer konischen Innenumfangsflache der Einengungshülse zentriert ist.

Um eine höchst präzise Zentrierung des Spreizkäfigs an der konischen Innenumfangsfläche der Einengungshülse zu

erreichen und unbeabsichtigte Verspannung des Spreizkäfigs zu vermeiden, kann vorgesehen sein, daß die Führungshülse, insbesondere im Bereich einer Übergangsschulter zwischen dem Spreizkäfig und dem Hülsenfortsatz, an einer Anschlagfläche der Grundkörpereinheit axial positioniert ist, daß die

Einengungshülse an einer Anschlagfläche der Grundkörpereinheit axial positioniert ist oder/und daß die Einengungshülse' an der Grundkörpereinheit durch eine Paarung aneinanderliegender Umfangsflächen zentriert ist.

Für die exakte Führung und Radialabstützung des Innengewindehülsenkörpers ist es weiterhin von Vorteil, wenn dieser in jeder Axialstellung an den beiden axial beabstandeten Endbereichen seiner Außenumfangsflache an der der ihn

zentrierenden Innenumfangsflache radial abgestützt ist. Dies kann auch dadurch erreicht werden, daß der Innengewindehülsenkörper in jeder Axialposition im wesentlichen auf seiner ganzen Länge an der ihn radial stützenden Innenumfangsfläche anliegt.

Für die Unwuchtfreiheit und Leichtgängigkeit des Gewindes ist es weiterhin von Vorteil, wenn der Außengewindespindelkörper an der Grundkörpereinheit unabhängig von dem Gewindeeingriff mit dem Innengewindehülsenkörper zusätzlich

zentriert ist.

Das vorstehend behandelte Führungsprinzip für den Innengewindehülsenkörper läßt sich anwenden, wenn die Führungshülse mit der Einengungshülse zur gemeinsamen Drehung verbunden ist, wenn weiter die Einengungshülse drehbar, aber axial unverschiebbar an der Grundkörpereinheit gelagert ist, wenn weiter der Innengewindehülsenkörper über die Spannbacken zur gemeinsamen Drehung mit der Einengungshülse verbunden ist und wenn der Außengewindespindelkörper an der Grundkörpereinheit unverdrehbar festgelegt ist. Es läßt sich aber auch dann anwenden, wenn die Einengungshülse unverdrehbar mit der Grundkörpereinheit verbunden ist, die Führungshülse unverdrehbar gegenüber der Grundkörpereinheit festgelegt ist, der Innengewindehülsenkörper über die Spannbacken unverdrehbar an der Führungshülse festgelegt ist und der Außengewindespindelkörper drehbar in der Grundkörpereinheit gelagert und durch äußere Antriebsmittel antreibbar ist.

Bei der letztgenannten Ausführungsform ist es insbesondere möglich, daß die Antriebsmittel eine in der Grundkörpereinheit drehbar gelagerte, die Achse der Grundkörpereinheit kreuzende Schneckenwelle umfassen, welche mit einer

Schneckenradverzahnung des Außengewindespindelkörpers in Eingriff steht und einen von außen zugänglichen Drehangriff besitzt.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen; es stellen dar:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannfutters;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Spreizkäfig nach Linie

II - II der Fig. 1; Fig. 3 eine Ansicht auf den Schubkraftausübungskörper in Pfeilrichtung m der Fig. 1 ;

Fig. 4 ein Kräfteschema an den Spannbacken ;

Fig . 5 einen Exzenterkörper eines Spannkrafterhöhungsgetriebes ;

Fig.- 6 einen von dem Exzenterkörper beaufschlagten Außengewindespindelkörper eines als Spindeltrieb ausgebildeten Spannbackenannäherungsgetriebes ;

Fig . 7 einen Längsschnitt entsprechend demjenigen der Fig. 1 bei einer abgewandelten Ausführungsform des Spannfutters und

Fig. 8 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine Grundkörpereinheit ganz allgemein mit 10 bezeichnet . Diese Grundkδrpereinheit 10 umfaßt einen Anbauteil 12 in Form eines Außenkonus zum Einführen in einen

Innenkonus einer rotierenden Spindel . An dem Außenkonus 12 ist ferner ein Flansch 14 angebracht, der eine Greiferrille aufweist. Das Spannen des Außenkonus' erfolgt über eine im Innern der jeweiligen Spindel angeordnete Einzugsvorrichtung, die mit einem Anzugsbolzen am Ende des Außenkonus' zusammenwirkt. Die Greiferrille dient zum Greifen und Transportieren des Spannfutters mittels eines Handhabungsgeräts.

Auf der Grundkörpereinheit 10 ist ferner eine Spannbackeneinengungshülse 16 drehbar gelagert und axial durch einen Sprengring 18 gesichert. Die Spannbackeneinengungshülse 16 hat einen im wesentlichen konischen Innenumfang, und im

Bereich dieses konischen Innenumfangs sind Einengungsbahnen 20 ausgebildet, die in Achsrichtung A des Spannfutters konvergieren. An diesen Einengungsbahnen 20 sind Spannbacken 22 mit radial äußeren Gleitflächen 24 geführt. Durch Axialverschiebung der Spannbacken 22 in Achsrichtung A nach links können die Spannbacken 22 radial einwärts bewegt werden mit der Folge, daß ihre radial inneren Werkzeugeinspannflachen 26 auf einen nicht dargestellten Werkzeugschaft einwirken. Es sind mehrere, beispielsweise drei, Spannbacken über den Innenumfang der Spannbackeneinengungshülse 16 verteilt. Diese, einzelenen Spannbacken sind in ihrer Verteilung um die Achse A durch einen Spreizkäfig 28 festgelegt. Der Spreiz.käfig 28 ist axial und peripher unbeweglich an der Spannbackeneinengungshülse 16 durch einen Stift 30 festgelegt. Der

Spreizkäfig 28 weist einen Hülsenfortsatz 32 auf, der in einer Bohrung 34 der Grundkörpereinheit 10 drehbar gelagert ist.

In Fig. 2 erkennt man einen Teilschnitt durch den Spreizkäfig 28. Der Spreizkäfig 28 weist Schlitze 36 auf, in

denen die Spannbacken 22 geführt sind. Die Schlitze 36

sind an ihren radial äußeren Enden zu einer Führungsnut 36a erweitert. In diesen Führungsnuten 36a sind

T-förmige Rückenbereiche 22a der Spannbacken 22 so geführt, daß die Anlage der radial äußeren Gleitflächen 24 der Spannbacken 22 an den Einengungsbahnen 20 ständig gewährleistet ist, unabhängig von der Stellung der Spannbacken 22 in Längsrichtung der Achse A. Innerhalb des Hülsenfortsatzes 32 ist ein Innengewindehülsenkörper 38 radial fest und axial verschiebbar gelagert. Dieser Innengewindehülsenkörper 38 ist an seinem in der Fig. 1 linken Ende mit einem Schubkraftausübungskörper 40 einstückig verbunden. Der Schubkraftausubungskorper 40 liegt, wie aus der oberen Hälfte der Fig. 1 zu ersehen, mit Schubkraftausübungsflächen 42 an Schubkraftaufnahmeflachen 44 der Spannbacken 22 an. Die

Schubkraftausübungsflachen 42 sind, wie aus Fig. 3 ersichtlich, Bestandteil von L-förmigen Profilnuten 46 des Schubkraftausübungskörpers, und diese Profilnuten 46 nehmen Korπplerr.entärprcfile 4S an den in Fig. 2 rechten Enden der Spar.nbacker, 22 auf. Wichtig ist dabei, daß die Schubkraftausübungsf lachen 42 des Schubkraftausübungskörpers 40 und die Schubkraftaufnahmeflachen 44 der Spannbacken 22 einen Winkel es gegenüber einer zur Achse A orthogonalen Fläche 50 einschließen.

Kenn der Schubkraftausübungskörper 40 sich in Achsrichtung A nach links bewegt, so werden die Spannbacken 22 längs der Einengungsbahnen 20 ebenfalls nach links verschoben, wobei sich die Kompieinentärprofile 48 in den Profilnuten 46 im wesentlichen radial einwärts bewegen.

Wenn der Schubkraftausübungskörper 40 sich in Achsrichtung A nach rechts bewegt, so werden die Spannbεcken 22 von der.

Schubkraftausubungskorper 40 nach rechts mitgenommen, und zwar unter Vermiztlung der Profilnuten 46 und der Komplementärprofile 48. Dabei bleiben die radial äußeren Gleitflächen 24 der Spannbacken 22 in Eingriff mit den Einengungsbahnen 20 dank der Führung der Rückenbereiche 22a in der.

Führungsnuten 36a. Dies bedeutet, daß die Spannbacken 22 bei einer Axialverschiebung nach rechts sich radial auswärts bewegen und mit ihren Wekzeugeinspannf lachen 26 von dem

Schaft des jeweiligen Werkzeugs abheben. Die radiale Auswärtsbewegung der Spannbacken 22 bedeutet, daß die L-förmigen Komplementärprofile 48 sich in den L-förmigen Profilnuten 46 ebenfalls in wesentlichen radial auswärts bewegen.

Die Axialbewegung des Schubkraftausübungskörpers 40 wird

herbeigeführt durch einen Spindeltrieb 37. Zu diesen

Spindeitrieb 37 gehört neben dem bereits erwähnten Innengewindehülsenkörper 38 ein Außengewindespirdelkörper 54.

Auf die Abstütsung dieses Außengewindespindelkörpers 54

in der Grundköroereinheit 10 wird später noch eingegangen. Im Augenblick sei für die Erläuterung der Wirkung des Spindeltriebs angenommen, daß der Außengewindespindelkörper 54 innerhalb der Grundkörpereinheit 10 axial und radial festliegt und unverdrehbar ist. Der Außengewindespindelkörper 54

steht mit dem Innengewindehülsenkörper 38 über ein flachgängiges

Linksgewinde 56 mit im Querschnitt rechteckigen Gewindegängen in Eingriff.

Bei einer Verdrehung der Spannbackeneinengungshülse wird

der Spreizkäfig 28 mitgedreht, und damit werden auch die

Spannbacken 22 über den Spreizkäfig 28 mitgedreht. Die Spannbacken 22 nehmen dabei aufgrund des Eingriffs der L-förmigen Komplementärprofile 48 in die L-förmigen Profilnuten 46 den Schubkraftausubungskorper 40 in Drehrichtung mit und damit auch den Innengewindehülsenkörper 38. Wird die Spannbackenein- engungshülse 16 im Uhrzeigersinn verdreht, so wird also auch der Innengewindehülsenkörper 38 gegenüber dem axial und in

Umfangsrichtung feststehenden Außengewindespindelkörper 54 verdreht. Da das Gewinde 56 zwischen dem Innengewindehülsen- körper 38 und dem Außengewindespindelkörper 54 ein Linksgewinde ist, bedeutet dies, daß eine Verdrehung der Spannbackeneinengungshülse 16 und daher auch des Innengewindehülsenkörpers 38 im Uhrzeigersinn zu einer Axialbewegung des Innengewindehülsenkörpers 38 und damit auch des Schubkraftausübungskörpers 40 nach links führt mit derFolge, daß die Spannbac.ken 22 radial einwärts bewegt werden. Umkehrtes gilt für eine Drehbewegung der Spannbackeneinengungshülse im Gegenuhrzeigersinn. Durch Drehen der Spannbackeneinengungshülse kann also in einer für den Praktiker durchaus gewohnten und üblichen Weise - es sei erinnert an die Spannbacken von einfachen Handbohrmaschinen - die Annäherungsbewegung der Spannbacken 22 und die Rückzugsbewegung dieser Spannbac.ken 22 zu bzw. von dem jeweiligen Werkzeugschaft ausgeführt werden. Das von Hand an der Spannbackeneinengungshülse 16 aufzubringende Drehmoment reicht aber nun nicht unter allen Umständen aus, um die notwendige radiale Einspannkraft zwischen den

Spannbacken und dem jeweiligen Werkzeugschaft zu erzielen.

Man kann zwar durch flachgängige Gestaltung des Gewindes 56 ein Übersetzungsverhältnis erzielen, das auch höhere radiale Spannkräfte zwischen den Spannbacken 22 und dem jeweiligen Werkzeugschaft zu erzielen gestattet. Man kann auch davon ausgehen, daß bei einer Drehung der jeweiligen Werkzeugmaschinenspindel im Uhrzeigersinn ein Selbstanzug des Gewindes 56 stattfindet mit dem Ξrgebnis einer Erhöhung der radialen Spannkraft zwischen den Spannbacken 22 und dem Werkzeugschaft. Man muß aber auch mit der Möglichkeit rechnen, daß sehr hohe Drehmomente von den Spannbacken 22 auf den Werkzeugschaft übertragen werden müssen, und insbesondere auch mit der Möglichkeit, daß die Werkzeugmaschinenspindel gelegentlich auch von

Rechtslauf auf Linkslauf umgestellt, werden muß, so daß ein

Selbstanzug, der in der einen Drehrichtung gewährleistet war, beim Umstellen der Drehrichtung nicht mehr besteht und durch eine Tendenz zur Lockerung ersetzt wird.

Um nun alle Spannkraftbedürfnisse auch bei wechselnder Drehrichtung erfüllen zu können, ist neben dem Gewindetrieb 37, der als ein Spannbackenannäherungsgetriebe verwendet werden kann, ein Spannkrafterhöhungsgetriebe vorgesehen, welches

ganz allgemein reit .58 bezeichnet ist. Dieses Spannkrafterhöhungsgetriebe umfaßt eine Exzenterwelle 60 mit einem

darauf angeordneten Exzenterkörper 62. Die Exzenterwelle 60 ist in einer gestuften Radialbohrung 64 der Grundkörpereinheit 10 drehbar gelagert- Im Hinblick auf den Ein- und Ausbau der Exzenterwelle 60 ist zu deren Lagerung im oberen Teil

der Fig. 1 eine Lagerhülse 66 vorgesehen, die durch einen

Sprengring 68 in der Grundkörpereinheit 10 axial festgelegt ist. Zur Ausbildung der Exzenterwelie 60 und des Exzenterkörpers 62 sei auch auf die Fic. 5 verwiesen. Man erkennt dort in dem einen Ende der Exzenterwelle 60 eine Inbusausnehmung 70 zum Ansetzen eines Drehwerkzeugs. Die Exzenterwelle 60 ist durch eine Schenkelfeder 72 in einer ersten Drehrichtung vorgespannt, und zwar bis zum Zusammentreten eines Anschlagstifts 74 mit einem Gegenanschlag. Der Exzenterkörper 62 liegt an einer Pfanne 76 des Außengewindespindelkörpers 54 an. Wegen näherer Einzelheiten des Außengewindespindelkörpers 54 sei auch auf die Fig. 6 verwiesen. Der Außengewindespindelkörper weist einen radialen Flansch 78 auf, der, wie aus Fig. 1 ersichtlich, von dem rechten Ende des Hülsenfortsatzes 32 einen kleinen Abstand hat. Ferner weist der Außengewindespindelkörper 54 ein Formteil 80 auf, der in der

Grundkörpereinheit 10 radial unbeweglich und unverdrehbar gelagert ist. Durch Drehen der Exzenterwelle 60 erreicht man, daß der Exzenterkörper 62 auf die Pfanne 76 einwirkt und der Außengewindespindelkörper 54 nach links verschoben wird. Der Exzenterkörper 62 kann mit sehr kleiner Exzentrizität ausgeführt werden, so daß man mit geringem Drehmoment an der Exzenterwelle 60 eine sehr große Schubkraft auf den Außengewindespindelkörper 54 ausüben kann und damit über den Innengewindehülsenkörper 38 und den Schubkraftausübungskörper 40 auf die Spannbacken 22. Die Schenkelfeder 72 spannt die Exzenterwelle 60 in eine erste entspannte Anschlagposition vor. Durch Drehen der Exzenterwelle 60 gelangt der Exzenterkörper 62 in seine Spannstellung, die wiederum als Anschlagposition des Anschlagstifts 74 vorgegeben sein kann, um ein Überspannen zu vermeiden.

In der Praxis wird man durch Drehen der Spannbackeneinengungshülse eine Annäherung der Spannbacken 22 bis zum Anschlag an den jeweiligen Werkzeugschaft durchführen und dann das Spannkrafterhöhungsgetriebe 58 zum Einsatz bringen, indem man die Exzenterwelle 60 mittels eines Imbusschlüssels verdreht. Umgekehrt wird zur Lockerung eines Werkzeugs zunächst die Exzenterwelle 60 in ihre entspannte Stellung zurückgedreht und dann durch Betätigung der Spannbackeneinengungshülse 16 eine Abhebung der Spannbacken 22 von dem jeweiligen Werkzeugschaft bewirkt. Mit dieser Konstruktion lassen sich so hohe Spannkräfte zwischen den Spannbacken 22 und dem jeweiligen Werkzeugschaft aufbringen, daß jeder Drehmomentanforderung Genüge getan wird, gleichgültig in welchem Drehsinn die Werkzeugspindel umläuft. Dabei ist auch noch zu beachten: Die Spannbackeneinengungshülse ist an der Grundkörpereinheit 10

in axialer Richtung nicht etwa durch ein Kugellager abgestützt, sondern durch den Sprengring 18. Wenn nun durch das Spannkrafterhöhungsgetriebe 58 eine große Kraft auf den Außengewindespindelkörper 54 ausgeübt wird, so wird die Spannbackeneinengungshülse 16 ebenfalls einer großen Kraft gegenüber der Grundkörpereinheit 10 ausgesetzt. Diese Kraft wird von der Spann- backeneinengungshülse 16 auf den Grundkörper 10 durch den Sprengring 18 übertragen. Der Spreng.ring 18 wirkt dann als eine Reibungsbreπise zwischen der Spannbackeneinengungshülse 16 und der Grundkörpereinheit 10, so daß eine Verdrehung der Spannbackeneinengungshülse 16 bei entsprechender Drehrichtung auch durch dieee Bremswirkung unterbunden ist.

Ein wesentlicher Aspekt der in dieser Ausführungsform verwirklichten Erfindung ist die Schrägste! lung der Schubkraftaufnahmeflächen 44 der Spannbacken 22 und der Schubkraftausübungsflächen 42 des Schubkraftausübungskörpers unter dem in Fig. 1 eingetragenen Winkel α. Durch diese Schrägste!lung wird erreicht, daß auf den einzuspannenden Werkzeugschaft von den Spannbacken 22 in deren in Fig. 1 rechtem Endbereich eine vergrößerte Spannkraft ausgeübt, werden kann.

Hierzu wird auf Fig. 4 verwiesen. Dort ist ein Spannbacken 22 erkennbar, und der schraffiert gezeichnete Teil ist als

ein Teil des Schubkraftausübungskörpers 40 zu verstehen. Man erkennt wieder den Winkel α gegenüber einer achsnormalen

Fläche 50, d.h. den Winkel der Schubkraftaufnahmefläche 44 und der Schubkraftausübungsflache 42 gegenüber der achsnorreale Fläche 50. Es wird nun angencmmen, daß der Schub-

Schub lusübt. Diεser Schubkraft Schub setzt cie Spannbackeneinengungshülse 16 eine Reaktionskraft von

der Größe -F_Schub entgegen. Durch Kraftzerlegung erhalt man die Radialkraft F_Spann. Diese Radialkraft wird von den

Spannbacken 22 auf den Werkzeugschaft ausgeübt. In der Fig.

4 ist die Spannkraft F_Spann an mittlerer Stelle der axialen

Länge der Spannbacken 22 angedeutet. Diese Spannkraft F_Spann verteilt sich über die ganze axiale Länge der Spannbacken 22.

Trotzdem ist die axiale Spannkraft der Spannbacken 22 gegen den Werkzeugschaft im Bereich der in Fig. 1 rechten und in

Fig. 4 unteren Enden der Spannbacken 22 kleiner, als es

einer gleichmäßigen Verteilung der Spannkraft F_Spann über die

Länge der Spannbacken 22 entsprechen würde. Dies rührt daher, daß zwischen der Schubkraftaufnahmefläche 44 und der Schubkraftausübungsflache 42 eine Reibkraft F_Reib wirksam ist. Diese

Reibkraft F_Reib wirkt der Andrückung der Spannbacken 22 im

Bereich von deren in Fig. 4 unteren Enden entgegen. Diese

Reibkraft würde sich voll im Sinne einer Verminderung der

Spannkraft an den unteren Enden der Spannbacken 22 in Fig. 4 auswirken, wenn der Winkel α O wäre, d.h. wenn die Spannkraft- aufnahmefläche 44 und die Spannkraftausübungsfläche 42 orthogonal zur Achse A liegen würden, wie dies im Stand der Technik durchwegs der Fall ist. Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung der Fig. 4 ergibt sich aber nun durch die endliche Größe des

Winkels αein Spannkraftbeitrag F_SpannZus (zusätzliche Spannkraft)

Diese zusätzliche Spannkraft ergibt sich, wie aus Fig. 4 ersichtlich, durch eine Kraftzerlegung der Schubkraft F_Schub an den Flächen 44 und 42. D ieser Spannkraftbeitrag F_SpannZus wirkt de:

Reibkraft F_Reib entgecen, so daß trotz der unvermeidlichen

Reibkraft F_Reib die Größe der von den Spannbacken 22 ausgeübten

Spannkraft im unteren Teil der Spannbacken 22 gemäß Fig. 4 erhöht werden kann. Die Größe des Soannkraftbeitrags F_SpannZus läßt sich durch Wahl der Größe des Winkels α variieren.

Auf diese Weise wird es möglich, einen gewünschten Spannkraftverlauf zwischen den Spannbacken 22 und dem jeweiliger. Werkzeugschaft über die axiale Länge der Spannbacken 22 zu gewinnen. Mit der Pfeilrichtung a ist in Fig. 4 die Zustellrichtung der Soannbacken 22 zum Werkzeugschaft bezeichnet. Man kann die endliche Bemessung des Winkels α auch so verstehen, daß im Anlagebereich der Flächen 42 und 44 eine

zusätzliche Kraftübersetzung gewonnen wird im Vergleich zu einer Ausführuncsform, bei der die Flächen 42 und 44 orthogonal zur Achse A angeordnet sind.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist die bereits weiter oben im einzelnen beschriebene Wirkung des Spannkrafterhöhungsgetriebes 58. Zu diesem Spannkrafterhöhungsgetriebe ist noch folgendes zu sagen: Die Exzenterwelle 60 und der

Exzenterkörper 62 verlaufen radial bzw. diametral durch die

Grundkörpereinheit 10. Es ist ohne weiteres möglich, durch geeignete Bemessung der Bohrung 64 und der Exzenterwelie 60 eine vollständige Auswuchtung zu erreichen, insbesondere auch dadurch, daß man die Exzenterweile 60 diametral durch die gesamte Grundkörpereinheit hindurchreichen läßt. Damit wird ein beruhigter Lauf erreicht. Dies ist ein wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten Lösungen, bei denen die Getriebereittel zum Spannen der Spannbacken 22 von einem Schneckengetriebe mit einer tangential zur Achse A verlaufenden Schneckenwelle gebildet sind.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung ist folgender:

Von dem als Spannbackenannäherungsgetriebe wirksamen Spindeltrieb 37 sind beide Teile, also sowohl der Außengevrindespindelkörper 54 als auch der Innengewindehülsenkörper 38, in der Grundkörpereinheit 10 radial unverrückbar gelagert. Die radiale

Lagerung des Innengewindehülsenkörpers 38 erfolgt unter Vermittlung des Küisenfortsatzes 32 in der Bohrnung 34 der Grundkörpereinheit 10.

Die radiale Lagerung des Außengewindespindelkörpers 54 in

der Grundkörpereinheit 10 ist durch den Formteil 80 in einer Ausnehmung 81 gewährleistet. Dies bedeutet, da.ß beide Körper 38 und 54 unabhäncic von ihrem Gewindeeingriff 56 jeweils für sich radial gelagert sind. Damit ist eine exakte Radial läge beider

Gewährleistet im Gegensatz zu bekannten Lösungen, bei denen von den beiden Körpern eines Spindeltriebs der eine zwar in der Grundkörpereinheit radial fest gelagert ist, der andere aber an dem erstgenannten nur unter Vermittlung des Gewindes radial festgelegt ist. Bei diesen bekannten Lösungen ist ein Radialversatz durchaus denkbar, denn die Gewinde müssen im Hinblick auf Leichtgangigkeit mit Gewindespiel ausgeführt werden. Dies ist ein weiterer Grund, weshalb sich die erfindungsgemäße Einrichtung von bekannten Spannfuttern vorteilhaft durch höhere Rundlaufgenauigkeit unterscheidet.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist der, daß die Spannbacken 22- mit dem Innengewindehülsenkörper verbunden sind, während der Außenσewindespindelkörper unverdrehbar ist. Dadurch wird eine besonders einfache und kompakte Bauweise erreicht.

Nachzutragen ist hier auch noch, daß durch das in Fig. 1 rechte Ende des Hülsenfortsatzes 32 das Bewegungsspiel des Außengewindespindelkörpers 54 unter Vermittlung des Radialflansches 78 begrenzt ist.

Es ist weiter auf folgendes hinzuweisen:

Gemäß Figur 1 liegt der Innengewindehülsenkörper 38 mit einer Außenumfangsflache 89 an einer Innenumfangsflache 90a der aus dem Hülsenfortsatz 32 und dem Spreizkäfig 28 zusammengesetzten Führungshülse an, die als Gesamtheit mit 90 bezeichnet ist. Man erkennt, daß sich die Innenumfangsfläche 90a nach links weiter bis in den Spreizkäfig 28 hinein erstreckt, so daß der Innengewindehulsenkorper 38 auf seinem gesamten Verschiebeweg entlang der Achse A ständig an der Innenumfangsflache 90a anliegt und dabei insbesondere auch in seinen Endbereichen 89a radial exakt abgestützt ist. Dabei ist die Führungshülse 90 im Bereich des Hülsenfortsatzes 32 durch Außenumfangsflachen 32a an entsprechenden Anlageflächen 34a der Bohrung 34 der Grundkörpereinheit radial abgestützt. Weiterhin liegt der Spreizkäfig 28 mit einer konischen Außenumfangsflache 28a an der

konischen Innenumfangsflache 21 der Einengungshülse 16 an, dort wo der Spreizkäfig 28 nicht geschlitzt ist. Da die Führungshülse 90 mit einer Schulterfläche 90b an einer

Endfläche lOe der Grundkörpereinheit 10 in axialer Richtung exakt festgelegt ist und da andererseits die Einengungshülse 16 durch den Sprengring 18 in axiler Richtung exakt festgelegt ist, besteht keine Gefahr einer Durchmessereinengung der Innenumfangsflache 90a im Längsbereich der Schlitze 36.

Da auch der Außengewindespindelkörper 54 an der Ausnehmung 81 radial exakt festgelegt ist, ist eine hochpräzise radiale Festlegung des Spindeltriebs 37 gewährleistet unabhängig von dem Gewindeeingriff des Außengewindespindelkörpers 54 und des Innengewindehülsenkörpers 38. Dies gilt auf der. gesamter, axialen Verschiebeweg des Innengewindehülsenkörpers 38. Dies ist von besonderer Bedeutung, weil der Innengewinαehülsen- körper 38 beim Einspannen eines Werkzeugschafts hohen

Druckkräften unterliegt und eine exzentrische Druckbelastung des Innengewindehülsenkörpers 38 durchaus auftreten kann.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ergibt sich aus einer modifizierten Ausführungsform gemäß Fig. 7. Diese Ausfuhrungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 nur dadurch, da3 die Spannbackeneinengungshülse 16 auf der Grundkcrpereinheit 10 mittels eines Kadellagers 86 drehbar gelagert ist. Die

Nadeln 86 sind dabei sehr eng toleriert, so daß die Achslage der Spannbackeneinengungshülse gegenüber der Grundkcrpereinheit äußerst genau ist. Sie kann wesentlich genauer sein als bei bekannten Lösungen, bei denen die Spannbackeneinengungshülse durch zylindrische Gleitflächen an der Grundkcrpereinheit gelagert ist, weil solche zylindrischen Gleitflächen im

Hinblick auf leichte Drehbarkeit immer so bemessen werden müssen, daß ein Radialspiel unvermeidlich ist. Auch dieses Radialspiel kann zu unwuchten führen. Die Vermeidung solchen Radialspiels nach der Erfindung ergibt wiederum einen Vorteil im Hinblick auf eine höhere Rundlauf genauickeit.

In Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt,

wobei analoge Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind wie in Figur 1, jeweils vermehrt um die Zahl 100.

In der Ausführungsform nach Figur 8 ist die Einengungshülse 116 durch ein Gewinde 117 fest mit der Grundkörpereinheit

110 verschraubt, wobei die Einengungshülse 116 an der Stelle 118 in ihrer Axial läge durch den Eingriff ihrer nach rechts v.-eisencen Endfläche mit einer Schulterfläche der Grundkcrpereinheit 110 exakt festσelect ist. Weiterhin ist die Führungshülse 190 in einer Kontaktebene 110e an der Grundbaueinheit 110 durch achsnormale Ringflächen abgestützt. Ein Stift 193 ist radial in einer

Bohrung 191 der Führungs-hülse 190 angeordnet und zwar so, daß die Achse des Stifts 193 in der Kontaktebene 110e liegt. Der radial äußere Abschnitt des Stifts 193 liegt deshalb einerseits in einer halbzylindrischen Fläche der Grundkörpereinheit 110 und andererseits in einer halbzylindrischen Fläche der Führungshülse 190, so daß die Führungshülse 190 gegenüber der Grundkörpereinheit 110 unverdrehbar festgelegt ist. Zur radialen Zentrierung der Einengungshülse 116 an der Grundkörpereinheit 110 ist diese durch eine

Umfangsflächenpaarung 119 an der Grundkörpereinheit 110 in Achsflucht mit der Achse der Grundkörpereinheit 110 abgestützt.

Damit sind auch die in den Schlitzen 136 aufgenommenen

Spannbacken 122 gegenüber der Grundkörpereinheit 110 unverdrehbar und somit ist über die radial verlaufenden Verbindungsprofile 146, 148 der Innengewindehulsenkörper 138 unverdrehbar. Er ist aber weiterhin zusammen mit den Spannbacken 122 axial verschiebbar, wobei im Falle einer Verschiebung des Außengewindekörpers nach links die Spannbacken radial einwärts gesteuert werden durch den Eingriff der Spannbacken mit den Einengungsbahnen 120 und bei einer

Verschiebung des Innengewindehülsenkörpers 138 nach rechts die Spannbacken 122 radial auswärts gesteuert werden durch den Eingriff der Spannbacken 122 mit dem Spreizkäfig 128. Dieser Eingriff kann genauso gestaltet sein wie in Figur 2 dargestellt. Zu den Eingriffsprofilen 146,148 zählen auch eine Schubkraftausübungsfläche entsprechend der Schubkraftausübungsfläche 42 und eine Schubkraftaufnahmefläche ent sprechend der Schubkraftaufnahmefläche 4 4 gemäß den Figuren 1 bis 4 . Zu bemerken ist allerdings, daß die zur Achse spitzwinkelig geneigte Anordnung der Eingriffsprofile 146, 1 4 8 , wie sie in der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 4 vorgesehen war, hier nicht angewandt ist, obwohl sie auch hier angewandt werden könnte. Die Eingriffsprofile 146,148 verlaufen hier vielmehr in ei.ner im wesentlichen achsnormalen Ebene zur Achse A.

Der Innengewindehulsenkorper 138 kann also in Richtung der Achse A lediglich verschoben werden; er kann nicht gedreht werden. Seine Verschiebung erfolgt über das Gewinde 156 durch Verdrehen des Außengewindespindelkörpers 154. Der

Außengewindespindelkörper 154 ist zu diesem. Zweck mit einer Schnec.kenradverzahnung 154a versehen. Diese Schneckenradverzahnung 154a ist in Eingriff mit einer Schneckenwel le 194, welche in einer Bohrung 195 der Grundkörpereinheit 110 in ihrer Längsrichtung unbeweglich aufgenommen ist und einen von der Außenumfangsflache der Grundkörpereinheit 110

zugänglichen Sechskantimbus 196a aufweist. Durch ein nicht dargestelltes Drehwerkzeug kann die Schneckenweile 154 verdreht und damit auch der Außengewindespindelkörper verdreht werden, so daß der Innengewindehulsenkorper 138 ohne Drehung in Achsrichtung verstellbar ist, je nach Drehsinn der Schneckenwelle 194 entweder nach links, das heißt in Spannrichtung, oder nach rechts, das heißt in Löserichtung. Man erkennt, daß der Innengewindehulsenkorper 138 mit seinen endnahen Außenumfangsf lächenbereichen 189a, auf seinem gesamten axialen Verschiebeweg durch die Innenumfangsf lache 190a der Führungshülse 290 radial abstützbar ist, auch wenn sich der linke Endbereich 189a innerhalb des Spreizkäfigs 128 befindet.

Claims

Patentansprüche

1. Spannfutter, umfassend eine Grundkörpereinheit (10; 110) mit einer Achse (A), wobei diese Grundkörpereinheit (10; 110) zum Anbau an einer Spannfutteraufnahme, insbesondere einer Werkzeugmaschine, ausgebildet ist,

wobei weiter an der Grundkörpereinheit (10; 110) eine Spannbackeneinengungshülse (16; 116) zentriert angeordnet ist, wobei weiter innerhalb der Spannbackeneinengungshülse

(16;116) axial bewegliche Spannbacken (22; 122) aufgenommen sind,

wobei weiter zur axialen Bewegung der Spannbacken (22,122) in einer Spann- und in einer Löserichtung ein längs der Achse sich erstreckender Spindeltrieb (37; 137) vorgesehen ist, welcher mit den Spannbacken (22; 122) in axialer Mitnahmeverbindung steht, eine im wesentlichen radiale Bewegung der Spannbacken (22; 122) ihm gegenüber jedoch gestattet, wobei weiter die Spannbacken (22; 122) mit radial äußeren Gleitflächen (24; 124) an der Innenseite der Spannbackeneinengungshülse (16; 116) auf Einengungsbahnen (20; 120) geführt sind, welche mit der Achse (A) einen spitzen Winkel einschließen derart, daß die Spannbacken (22; 122) bei einer Bewegung in Spannrichtung radial einwärts gesteuert werden, wobei weiter innerhalb der Spannbackeneinengungshülse

(16;116) Spannbackenspreizmittel (28, 36a; 128) in Eingriff mit den Spannbacken (22; 122) vorgesehen sind, welche bei einer Bewegung in Löserichtung die Spannbacken (22; 122) nach radial auswärts steuern,

wobei weiter der Spindeltrieb (37; 137) einen an der Grundkörpereinheit (10; 110) axial abstützbaren Außengewindespindelkörper (54; 154) sowie einen mit den Spannbacken

(22; 122) in spannkraftübertragender Verbindung (42,44) und lösekraftübertragender Verbindung (46, 48; 146, 148) stehenden Innengewindehulsenkorper (38; 138) umfaßt. und wobei der Innengewindehulsenkorper (38; 138) an einer ihn gegenüber der Grundkörpereinheit (10; 110) zentrierenden Innenumfangsflache (90a; 190a) geführt ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die den Innengewindehulsenkorper (38; 138) zentrierende Innenumfangsflache (90a; 190a) an einer Führungshülse (90; 190) hergestellt ist, welche im Bereich der Spannbackeneinengungshülse (16;116) durch radiale Schlitze (36;136) zu einem Spreizkäfig (28; 128) für die Spannbacken (22; 122) ausgebildet ist und in einem anschließenden Bereich als ein mit einer äußeren Umfangsflache (32a; 132a) an der Grundkörpereinheit (10; 110) zentrierter Hülsenfortsatz (32; 132) ausgebildet ist und

daß die den Innengewindehulsenkorper (38;138)) zentrierende Innenumfangsflache (90a; 190a) sowohl im Bereich des Hülsenfortsatzes (32; 132) als auch im Bereich des Spreizkäfigs (28; 128) an der Führungshülse (90; 190) vorgesehen ist.

2. Spannfutter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Spreizkäfig (28; 128) mit einer konischen Außenumfangsflache (28a; 128a) an einer konischen Innenumfangsflache (21;121) der Einengungshülse (16;116) zentriert ist.

3. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Führungshülse (90;190), insbesondere im Bereich einer Übergangsschulter (90b;110e) zwischen dem Spreizkäfig (28,128) und dem Hülsenfortsatz (32;132), an einer Anschlagfläche (10e;110e) der Grundkörpereinheit (10;110) axial positioniert ist.

4. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einengungshülse (16; 116) an einer Anschlagfläche (18; 118) der Grundkörpereinheit (10,110) axial positioniert ist oder/und daß die Einengungshülse (16; 116) an der Grundkörpereinheit (10; 110) durch eine Paarung aneinanderliegender Umfangsflachen (bei 119) zentriert ist.

5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Innengewindehulsenkorper (38;138) in jeder Axialstellung an den beiden axial beabstandeten Endbereichen (89a;189a) seiner Außenumfangsflache (89,189) an der

ihn zentrierenden Innenumfangsflache (90a; 190a) radial abgestützt ist.

6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Innengewindehulsenkorper (38; 138) in jeder

Axialposition im wesentlichen auf seiner ganzen Länge an der ihn zentrierenden Innenumfangsflache (90a; 190a) anliegt.

7. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Außengewindespindelkörper (54; 154) ) an der Grundkorpereinheit (10; 110) unabhängig von dem Gewindeeingriff mit dem Innengewindehulsenkorper (38; 138) zusätzlich

zentriert ist.

8. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Führungshülse (90) mit der Einengungshülse

(16) zur gemeinsamen Drehung verbunden ist (bei 30), daß die Einengungshülse (16) drehbar, aber axial unverschiebbar an der Grundkörpereinheit (10) gelagert ist, daß der

Innengewindehulsenkorper (38) über die Spannbacken (22) zur gemeinsamen Drehung mit der Einengungshülse (16) verbunden ist und daß der Außengewindespindelkörper (54) an der Grundkörpereinheit (10) unverdrehbar festgelegt ist.

9. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Einengungshülse (116) unverdrehbar mit der Grundkörpereinheit (110) verbunden ist, daß die Führungshülse (190) unverdrehbar gegenüber der Grundkörpereinheit (110) festgelegt ist, daß der Innengewindehulsenkorper (138) über die Spannbacken (122) unverdrehbar an der Führungshülse (190) festgelegt ist und daß der Außengewindespindelkörper (154) drehbar in der Grundkörpereinheit (110) gelagert und durch äußere Antriebsmittel (194,196a) antreibbar ist.

10. Spannfutter nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Antriebsmittel (194,196a) eine in der Grundkörpereinheit (110) drehbar gelagerte, die Achse (A) der Grundkörpereinheit (110) kreuzende Schneckenwelle (194) umfaßt, welche mit einer Schneckenradverzahnung (154a) des Außengewindespindelkörpers (154) in Eingriff steht und einen von außen zugänglichen Drehangriff (196) besitzt.