WO2003099492A1 - Spannfutter mit mindestens zwei spannbacken - Google Patents

Spannfutter mit mindestens zwei spannbacken Download PDF

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WO2003099492A1
WO2003099492A1 PCT/EP2003/004804 EP0304804W WO03099492A1 WO 2003099492 A1 WO2003099492 A1 WO 2003099492A1 EP 0304804 W EP0304804 W EP 0304804W WO 03099492 A1 WO03099492 A1 WO 03099492A1
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WO
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chuck
clamping jaws
connecting means
piston
chuck according
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PCT/EP2003/004804
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas HÜBL
Achim Platzer
Original Assignee
Hainbuch Gmbh Spannende Technik
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Publication date
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Priority to EP03725173A priority patent/EP1507614A1/de
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/1207—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable moving obliquely to the axis of the chuck in a plane containing this axis
    • B23B31/1253—Jaws movement actuated by an axially movable member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
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    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/1207—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable moving obliquely to the axis of the chuck in a plane containing this axis
    • B23B31/1215—Details of the jaws
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2231/00—Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/22—Compensating chucks, i.e. with means for the compensation of irregularities of form or position
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T279/00—Chucks or sockets
    • Y10T279/19—Radially reciprocating jaws

Definitions

  • the invention relates to a chuck according to the preamble of claim 1.
  • Such a chuck can be found in G 86 15 459.1.
  • a chuck piston with a protruding coupling bar engages in the coupling grooves of the jaws.
  • the clamping jaw is also moved and runs radially inwards or outwards according to the slope of the clamping jaw guide. This opens the chuck or closes it, usually after inserting a tool.
  • the problem here is that such an inclined bolt chuck sometimes has a high degree of wear. This is mainly due to the relative movement to one another and the friction between the coupling strip and coupling groove. Since such chucks are mainly used because of their high concentricity, wear leads to scrap in the parts produced.
  • the invention has for its object to provide a chuck mentioned with which the disadvantages of the prior art are avoided and in particular friction and wear can be reduced.
  • the chuck has at least two, preferably three, clamping jaws.
  • the clamping jaws are guided non-rotatably in the oblique guides of a chuck body, the oblique guides running obliquely to the longitudinal central axis of the chuck.
  • a common chuck piston which is axially movable in the chuck body, is provided for driving or moving the clamping jaws.
  • the chuck piston is connected to the clamping jaws by connecting means and, in the case of an axial adjustment movement, causes an axial movement and at the same time a radial movement of the clamping jaws corresponding to the inclination of the inclined guides.
  • the axial movement of the chuck piston and jaws is preferably the same.
  • connection means have a first connection point with the chuck piston and a second connection point with the clamping jaws.
  • a connection point is also to be understood here as a connection area, for example with a plurality of points or flat.
  • the two connection points are axially spaced from one another, which means that the connection means have an extension in the axial direction.
  • jaws and chuck pistons are either spaced apart in the axial direction.
  • At least the connection points at which force acts, which causes the movement, are axially spaced. This can be in certain areas of chuck pistons and / or clamping jaws, so that they are spaced apart in the axial direction.
  • connection points can have a radial distance from one another. It is advantageous here if the first connection point between the connecting means and the chuck piston is located radially closer to the longitudinal central axis of the chuck than the second connecting point for connecting means and clamping jaws.
  • the direction of the connecting means between the connecting points can have a slope similar to that of the oblique guides.
  • the connecting means can be elongated. In their longitudinal course, they are advantageously designed to be variable in shape, so as to compensate for changes in direction of the force which is transmitted by the connecting means from the chuck piston to the clamping jaws for the clamping movement.
  • This change in direction of the force is brought about, for example, in the known diagonal bolt chuck described above by the relative movement with the high friction. With the invention, however, the change in direction of the force can be absorbed in the connecting means themselves.
  • connection means are formed by rigid members which cannot be changed in shape and are connected to one another by joints.
  • the joints can be designed particularly advantageously as simple swivel joints and can be optimized with regard to internal friction.
  • the connecting means can have a bendability.
  • This flexibility is advantageously in a direction deviating from its longitudinal axis.
  • This flexibility in the radial direction of the chuck is advantageously provided.
  • the connecting means are particularly advantageously elastically deformable.
  • it is also possible to use the connecting means For example, to form a rod with a flat cross section, which can have the required flexibility in the direction of the narrow cross section.
  • a further embodiment of a variability in shape can be achieved in that the connecting means are designed to be flexible or limp.
  • a wire rope or a traction rope in general is particularly suitable here.
  • connecting means in a movable or articulated manner in the connecting points on the chuck piston and / or on the clamping jaws. This is advantageously done in the case of connecting means which are not designed to change shape.
  • a bearing can be designed, for example, with axes or alternatively with a ball and ball socket. It is important to ensure that the bearing is optimized with regard to friction and wear.
  • the inclined guides in which the clamping jaws are guided can be elongated, the clamping jaws having elongated guide means with which they are movably mounted in the inclined guides.
  • the guide means can be formed separately on the one hand and connected to the clamping jaws. On the other hand, they can also be formed in one piece with the clamping jaws.
  • the guide means are advantageously designed as elongated cylinders, in particular with essentially the same cross section. A region of the guide means located at one end in particular can be connected to the clamping jaws, in particular in a form-fitting manner. Another area of the guide means, in particular in the area or end area facing away from the aforementioned area, can be movably mounted in the inclined guides.
  • the area supported in the inclined guides should have a certain axial extent, for example, take up about half the length of the guide means.
  • the area of the guide means which is mounted in the inclined guides can advantageously run in the vicinity of the chuck piston.
  • the guide means is a hollow cylinder, the connecting means running inside the hollow cylinder. This can reduce the space required.
  • the interior of the hollow cylinder should have sufficient space to accommodate the connecting means.
  • the interior should also allow the above-mentioned variability in shape of the connecting means, without these consequently striking the hollow cylinder. Mechanical wear or even disruption can thus be avoided.
  • the second connection point of the connecting means with the clamping jaws can advantageously be on the guide means, which in turn are connected in the vicinity to the clamping jaws. In this way, the force can be advantageously introduced in a form-fitting manner from the connecting means via the guide means into the clamping jaws.
  • the advantage here is that there is a connection between the clamping jaws and guide means anyway.
  • the clamping jaws For a particularly safe and stable guidance of the clamping jaws, it is possible to have one end projecting over the clamping jaws and to store them on another guide. This further guidance can roughly, in particular with regard to the inclination, the named oblique guide correspond. In this way, the elongated guide means can be stored in at least two end regions and thus in a very stable and reliable manner.
  • feed piston in a longitudinal guide that runs along the longitudinal central axis of the feed body. It has a mechanical actuator. Electric motor drives and compressed air or hydraulic cylinders are suitable for this.
  • the clamping jaws can have an adjustment range which is of primary importance in the radial direction for the receiving width of the chuck.
  • the connecting means are advantageously designed such that in a position in which the clamping jaws are located approximately in the middle of the adjustment range, they run parallel or along the central axis of the elongated cylindrical guide means.
  • this is a kind of neutral position in which no forces other than tensile forces act in the connecting means. This means that deviating forces can act in both directions from this position, so that they do not become too large.
  • the guide means can have a small lateral distance from one another in order to make the arrangement space-saving.
  • a jaw is preferably provided in the chuck body, in particular with the same angular distance from one another.
  • a jaw can either be a solid, one-piece jaw.
  • the jaws advantageously have radially internal clamping inserts which can be replaced when worn. In the sense of this registration However, a clamping jaw on the one hand and clamping jaws with clamping inserts on the other are to be seen as synonymous.
  • a chuck can thus be created in which friction only occurs between the guide means and the inclined guides, and in particular no surface friction except in the case of ball socket bearings or axle bearings. Flat friction is largely avoided.
  • connection can be created without friction between two surfaces which move against one another essentially in the radial direction.
  • the term “in the radial direction” is to be understood here in particular to mean an angle of 60 ° and greater to the longitudinal central axis.
  • FIG. 1 shows a plan view of a chuck with guide means, connecting rods and clamping jaws shown in section
  • FIG. 2 shows a lateral section through the chuck from FIG. 1 with the connecting rod
  • Fig. 3 shows a modification of the chuck from Fig. 2 with a connecting cable
  • Fig. 4 shows a further modification of the chuck according to Fig. 2 with an articulated rigid connecting rod.
  • a chuck 11 is shown in plan view with a partial section and in a side section.
  • the chuck 11 has chuck walls 12, the chuck walls 12 being in particular one-piece components of the chuck.
  • jaws 13 movable in the axial as well as in the radial direction are provided. These carry the clamping inserts 14 on the radially inward-facing side. From FIG. 1 it can be seen that three clamping jaws 13 are provided.
  • the oblique guides 16, in FIG. 1 also a second oblique guide 17 on the far right, are formed.
  • the angle of the inclined guides 16 and 17 to the longitudinal central axis of the chuck 11 determines which movement the clamping jaws 13 perform in the radial direction with a certain adjustment in the axial direction. This angle primarily determines the force transmission ratio between the axially directed adjusting force and the radially resulting clamping force. However, this is familiar to the person skilled in the art and need not be explained in more detail here.
  • a guide cylinder 19a runs in the inclined guides 16 and 17.
  • the clamping jaw 13 is mounted on the guide cylinder 19a in a form-fitting manner.
  • pro Clamping jaw 13 two guide cylinders 19a provided. A particularly precise and reliable guidance of the clamping jaws 13 can thereby be achieved.
  • the connecting rod 22a extends within the guide cylinder 19a.
  • the connecting rod 22a is positively inserted into the guide cylinder 19a with a right end 23a.
  • the left end 24a of the connecting rod 22a has a screw thread 25.
  • This screw thread 25 is secured and fastened in a receptacle 28 of a chuck piston 29 by means of a nut 26.
  • the ends 23a and 24a can also be fastened with a joint with a ball and ball socket in the guide cylinder 19a and the receptacle 28. This could compensate for a change in shape of the connecting rod 22a in an articulated manner.
  • These joints can be specially designed to absorb a pressure load and thus prevent harmful wear.
  • the chuck piston 29 is axially movable in a longitudinal guide 31 of the chuck walls 12 along the longitudinal central axis.
  • the chuck piston 29 is moved to the left. He pulls the connecting rod 22a to the left via the nut 26 and the screw thread 25.
  • the length of the connecting rod 22a which cannot be changed, causes a movement of the guide cylinder in the axial direction to the left due to its positive connection to the guide cylinder 19a. This runs in the inclined guides 16 to the left. It glides along the slope and moves radially inwards when moving to the left. As a result, the jaws 13 are moved radially inwards. So the chuck 11 is clamped.
  • the radial distance of the left end 24a of the connecting rod 22a from the longitudinal central axis remains the same.
  • the guide cylinder 19a is moved closer to the longitudinal center axis, it takes place a relative movement between the connecting rod 22a and guide cylinder 19a takes place in the position shown in dashed lines, but without friction against each other.
  • this does not affect the connection of the right end 23a of the connecting rod 22a to the guide cylinder 19a or the connection of the left end 24a to the liner piston 29.
  • the connecting rod 22a can thus be deformed and bent at least in the direction shown. This variability in shape makes it possible to avoid or replace a relative movement which otherwise causes disruptive friction.
  • this actuating movement can only be carried out in a certain range. However, this range is either sufficient. Otherwise, the guide cylinder 19a can have a cutout, for example.
  • the connecting rods 22a are designed as rods with a flat rectangular cross section. As a result, a shape variability according to FIG. 2 is achieved in the radial direction, since the cross section is narrow here. On the other hand, the stability of the connecting rod 22a against rotation and lateral movements is maintained.
  • the guide cylinder 19a is guided both with its right end on the second inclined guide 17 in the chuck walls 12 and with essentially the left half in the inclined guide 16.
  • small areas can be reached concentrated and thus harmful friction can be avoided.
  • such a guidance is very precise and ensures the stability and accuracy of the guidance of the clamping jaws 13.
  • a centering pin 33 is provided, which in a corresponding recess of the left end 24a of the connecting rod 22a engages. This ensures that the connecting rod 22a does not twist itself, in particular when tightening by means of the nut 26.
  • the connecting rod 22a only transmits a tensile force.
  • the chuck piston is moved to the right in an embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • the connecting rod 22a then correspondingly presses the guide cylinder 19a and thus also the clamping jaw 13 to the right and radially outwards.
  • FIG. 3 shows a modification of a chuck 11b to the chuck 11a from FIG. 2.
  • the chuck 11b is constructed essentially the same, also with regard to the guide cylinder 19b and the clamping jaws 13.
  • the connecting rod 22a from FIG. 2 is replaced here by a connecting cable 22b. This is advantageously designed as a steel wire or strand and is only designed for the transmission of tensile forces.
  • the connecting cable 22b is arranged with its right end 23b, for example as a welded spout, in a correspondingly designed right end of the guide cylinder 19b. Similar to FIG. 2, the left end 24b has a thread 25, which in turn is fastened with the nut 26 and the connecting cable 22b is thus tensioned.
  • the connecting cable 22b is inherently limp and therefore variable in shape, similar to the connecting rod 22a.
  • the inner bend of both the connecting rod 22a and the connecting cable 22b causes essentially no friction and only a very slight material fatigue. This material fatigue should, however, be appropriate _ _
  • the chuck 11b is tensioned similarly to that of the chuck 11a, since the connecting cable 22b can also transmit a tensile force. However, the chuck 11b must be released in a different way, since the connecting cable 22b cannot transmit any compressive force. It is provided here that the receptacle 28 of the chuck piston 29 presses against the left end face of the guide cylinder 19b and thus moves the guide cylinder 19b directly to the right. Here, the type of relative movement and friction that takes place between the receptacle 28 or the feed piston 29 and the guide cylinder 19b takes place, which should be avoided per se with the invention. However, this movement is very short. Above all, much less forces are required over a shorter area to loosen the chuck than for clamping itself.
  • a connecting rod 22c is provided, which is designed as an articulated rod. On the one hand, it is rigid in itself.
  • the right end 23c is connected to the guide cylinder 19c via a hinge axis 23d.
  • the connection of the left end 24c to the receptacle 28c of the feed piston 29 takes place via an articulated axis 24d. Otherwise, the structure of the chuck 11c essentially corresponds to that of the chuck 11a from FIG. 2.
  • the adjusting force can be deflected to generate the clamping force. Friction cannot be completely avoided at the joint axes 23b and 24d. However, this is limited to the articulated axes or the bearing bushes receiving them. So they can be designed accordingly to avoid the otherwise harmful wear.
  • the hinge axes 23d and 24d can be arranged both on the connecting rod 22d and, alternatively, on the guide cylinder 19c and the receptacle 28c. Receiving bushes for the joint axes are then designed accordingly.
  • the chuck 11c is opened in the same way as with the chuck 11a.
  • the connecting rod 22c can also easily be designed to take on compressive forces.

Abstract

Ein Spannfutter (11) kann drei Spannbacken (13) aufweisen, welche in schräg zur Längsmittelachse verlaufenden Schrägführungen (16, 17) unverdrehbar geführt sind. Die Spannbacken (13) sind an Führungen (19a) befestigt, welche in den Schrägführungen (16, 17) geführt sind. Die Führungen (19a) sind als Hohlzylinder ausgebildet und enthalten eine Verbindungsstange (22a). Die Verbindungsstange (22a) ist mit ihrem einen Ende (23a) mit dem Hohlzylinder (19a) verbunden. Mit dem ande-ren Ende (24a) ist sie mit einem Futterkolben (29) verbunden. Dabei sind die beiden Enden (23a, 24a) jeweils starr befestigt. Die Verbin-dungsstange (22a) ist in radialer Richtung formveränderlich bzw. bieg-bar. So kann sie eine Kraftübertragung vom Futterkolben (29) auf die Führungsmittel (19a) und die Spannbacken (13) auch bei einer Relativ-bewegung in radialer Richtung durch Ausgleich übernehmen.

Description

Beschreibung Spannfutter mit mindestens zwei Spannbacken
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Spannfutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Spannfutter geht aus der G 86 15 459.1 hervor. Dort greift ein Futterkolben mit einer vorsprungartig abstehenden Kupplungsleiste in Kupplungsnuten der Spannbacken ein. Dabei ist eine gewisse radiale Bewegbarkeit gegeben. Durch Bewegung des Futterkolbens in Längsrichtung wird die Spannbacke ebenfalls mitbewegt und läuft entsprechend der Schräge der Spannbackenführung radial nach innen oder au- ßen. Dadurch wird zum einen das Spannfutter geöffnet oder, in der Regel nach dem Einsetzen eines Werkzeugs, geschlossen. Hier besteht das Problem, dass ein solches Schrägbolzenfutter teilweise einen hohen Verschleiß aufweist. Dieser kommt vor allem durch die Relativbewegung aneinander und Reibung zwischen der Kupplungsleiste und Kupplungs- nut zustande. Da solche Spannfutter hauptsächlich wegen ihrer hohen Rundlaufgenauigkeit eingesetzt werden, führt ein Verschleiß zu Aus- schuss bei den produzierten Teilen.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Spannfutter zu schaffen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und insbesondere Reibung und Verschleiß reduziert werden können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Spannfutter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfin- düng sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß weist das Spannfutter mindestens zwei, vorzugsweise drei, Spannbacken auf. Die Spannbacken sind in Schrägführungen eines Futterkörpers unverdrehbar geführt, wobei die Schrägführungen schräg zur Längsmittelachse des Spannfutters verlaufen. Ein gemeinsamer, axial beweglich im Futterkörper angeordneter Futterkolben ist vor- gesehen zum Antreiben oder Bewegen der Spannbacken. Der Futterkolben ist dabei durch Verbindungsmittel mit den Spannbacken verbunden und bewirkt bei einer axialen Verstellbewegung eine Axialbewegung sowie gleichzeitig eine der Neigung der Schrägführungen entsprechende Radialbewegung der Spannbacken. Die Axialbewegung von Futterkol- ben und Spannbacken ist vorzugsweise gleich groß. Dabei weisen die Verbindungsmittel einen ersten Verbindungspunkt mit dem Futterkolben und einen zweiten Verbindungspunkt mit den Spannbacken auf. Unter Verbindungspunkt soll hier auch ein Verbindungsbereich verstanden werden, beispielsweise mit mehreren Punkten oder flächig. Die beiden Verbindungspunkte weisen einen axialen Abstand zueinander auf, was bedeutet, dass die Verbindungsmittel eine Erstreckung in axialer Richtung aufweisen. Somit sind Spannbacken und Futterkolben entweder in axialer Richtung voneinander beabstandet. Zumindest die Verbindungspunkte, an denen Kraft angreift, welche die Bewegung bewirkt, sind axial beabstandet. Dies kann in bestimmten Bereichen von Futterkolben und/oder Spannbacken sein, so dass diese in axialer Richtung voneinander beabstandet sind.
Der Vorteil von länglichen Verbindungsmitteln liegt darin, dass dadurch zum Teil die Schräge entsprechend der Neigung ausgeglichen werden kann und so Reibung und Relativbewegung mit aneinander liegenden
Flächen verringert werden können. Zum anderen ist es, wie nachfolgend - o ■■
noch näher ausgeführt wird, möglich, durch Verbindungsmittel die Reibung insgesamt zu reduzieren.
Des weiteren können die Verbindungspunkte einen radialen Abstand zu- einander aufweisen. Hier ist es von Vorteil, wenn der erste Verbindungspunkt zwischen Verbindungsmitteln und Futterkolben radial näher an der Längsmittelachse des Spannfutters liegt als der zweite Verbindungspunkt Verbindungsmitteln und Spannbacken. Somit kann die Richtung der Verbindungsmittel zwischen den Verbindungspunkten eine Schräge ähnlich derjenigen der Schrägführungen aufweisen.
Die Verbindungsmittel können länglich ausgebildet sein. In ihrem Längsverlauf sind sie vorteilhaft formveränderlich ausgebildet, um so Richtungsänderungen der Kraft auszugleichen, die durch die Verbindungs- mittel von dem Futterkolben auf die Spannbacken zur Spannbewegung übertragen wird. Diese Richtungsänderung der Kraft wird beispielsweise bei dem bekannten, oben beschriebenen Schrägbolzenfutter durch die Relativbewegung mit der hohen Reibung bewirkt. Bei der Erfindung dagegen kann die Richtungsänderung der Kraft in den Verbindungsmitteln selber aufgefangen werden.
Eine Ausbildung einer Formveränderlichkeit sieht vor, dass die Verbindungsmittel von starren Gliedern gebildet werden, welche nicht formveränderbar sind und durch Gelenke miteinander verbunden sind. Die Ge- lenke können besonders vorteilhaft als einfache Drehgelenke ausgebildet sein und hinsichtlich innerer Reibung optimiert sein.
Gemäß einer anderen Ausbildung einer Formveränderlichkeit können die Verbindungsmittel eine Biegbarkeit aufweisen. Diese Biegbarkeit be- steht vorteilhaft in einer Richtung abweichend von ihrer Längsachse. Vorteilhaft ist diese Biegbarkeit in radialer Richtung des Spannfutters vorgesehen. Besonders vorteilhaft sind die Verbindungsmittel elastisch verformbar. Insbesondere ist es auch möglich, die Verbindungsmittel beispielsweise als Stab mit flachem Querschnitt auszubilden, welcher in Richtung des schmalen Querschnitts die geforderte Biegbarkeit aufweisen kann.
Eine weitere Ausbildung einer Formveränderlichkeit kann dadurch erreicht werden, dass die Verbindungsmittel biegeweich oder biegeschlaff ausgebildet sind. Hier bietet sich vor allem ein Drahtseil oder allgemein ein Zugseil an.
Es ist möglich, die Verbindungsmittel fest, insbesondere unbeweglich oder starr, in den Verbindungspunkten an dem Futterkolben und an den Spannbacken zu lagern und zu befestigen. Hierdurch werden Bewegungen und somit Verschleiß vermieden.
Des weiteren ist es möglich, die Verbindungsmittel bewegbar oder gelenkig in den Verbindungspunkten an dem Futterkolben und/oder an den Spannbacken zu lagern und zu befestigen. Dies wird vorteilhaft bei Verbindungsmitteln gemacht, die nicht formveränderlich ausgebildet sind. Eine solche Lagerung kann beispielsweise mit Achsen oder alternativ mit Kugel und Kugelpfanne ausgebildet sein. Hier ist darauf zu achten, dass die Lagerung bezüglich Reibung und Verschleiß optimiert ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Schrägführungen, in denen die Spannbacken geführt sind, länglich sein, wobei die Spannba- cken längliche Führungsmittel aufweisen, mit denen sie bewegbar in den Schrägführungen gelagert sind. Dabei können die Führungsmittel einerseits separat ausgebildet sein und mit den Spannbacken verbunden werden. Andererseits können sie auch mit den Spannbacken einteilig ausgebildet sein. Vorteilhaft sind die Führungsmittel als längliche Zylin- der, insbesondere mit im wesentlichen gleichem Querschnitt, ausgebildet. Ein insbesondere ein an einem Ende gelegener Bereich der Führungsmittel kann mit den Spannbacken verbunden sein, insbesondere formschlüssig. Ein anderer Bereich der Führungsmittel, insbesondere im von dem vorgenannten Bereich abgewandten Bereich oder Endbereich, kann in den Schrägführungen bewegbar gelagert sein. Dabei sollte der in den Schrägführungen gelagerte Bereich eine gewisse axiale Ausdehnung aufweisen, beispielsweise in etwa die Hälfte der Länge der Führungsmittel einnehmen. Der in den Schrägführungen gelagerte Bereich der Führungsmittel kann vorteilhaft in der Nähe des Futterkolbens ver- laufen.
Es ist möglich, die Führungsmittel als Hohlzylinder auszubilden, wobei die Verbindungsmittel innerhalb des Hohizylinders verlaufen. Dadurch kann eine Reduzierung des benötigten Platzes erreicht werden. Hierzu sollte der Innenraum des Hohizylinders ausreichend Platz für die Aufnahme der Verbindungsmittel aufweisen. Vorteilhaft sollte der Innenraum auch die oben angesprochene Formveränderlichkeit der Verbindungsmittel ermöglichen, ohne dass diese infolgedessen an den Hohlzylinder anschlagen. So können mechanischer Verschleiß oder sogar Zer- Störung vermieden werden.
Der zweite Verbindungspunkt der Verbindungsmittel mit den Spannbacken kann vorteilhaft an den Führungsmitteln liegen, welche wiederum in der Nähe mit den Spannbacken verbunden sind. So kann eine, vor- teilhaft formschlüssig ausgeführte, Einleitung der Kraft von den Verbindungsmitteln über die Führungsmittel in die Spannbacken erfolgen. Der Vorteil liegt hierbei darin, dass ohnehin eine Verbindung zwischen Spannbacken und Führungsmitteln vorhanden ist.
Zur besonders sicheren und stabilen Führung der Spannbacken ist es möglich, diese mit einem Ende über die Spannbacken überstehen zu lassen und an einer weiteren Führung zu lagern. Diese weitere Führung kann dabei in etwa, insbesondere hinsichtlich der Neigung, der vorge- nannten Schrägführung entsprechen. So können die länglichen Führungsmittel zumindest in zwei Endbereichen und somit sehr stabil und funktionssicher gelagert werden.
Es ist möglich, den Futterkolben in einer Längsführung zu lagern, die entlang der Längsmittelachse des Futterkörpers verläuft. Er weist eine mechanische Betätigungseinrichtung auf. Hierfür eignen sich elektromotorisch Antriebe sowie Druckluft- oder Hydraulikzylinder.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Spannbacken einen Verstellbereich aufweisen, der in erster Linie in radialer Richtung von Bedeutung ist für die Aufnahmeweite des Spannfutters. Die Verbindungsmittel sind vorteilhaft derart ausgebildet, dass sie in einer Position, in der sich die Spannbacken in etwa in der Mitte des Verstellbereichs befinden, parallel oder entlang der Mittelachse der länglichen zylindrischen Führungsmittel verlaufen. Insbesondere bei durch Biegbarkeit formveränderlichen Verbindungsmitteln ist dieses eine Art Neutralposition, in der in den Verbindungsmitteln keine Kräfte außer Zugkräften wirken. Dies bedeutet, dass in beide Richtungen von dieser Position ab- weichend weitere Kräfte wirken können, und diese somit nicht zu groß werden.
Es ist möglich, pro Spannbacken zwei Führungsmittel vorzusehen, wodurch die Spannbacken sehr gut geführt werden können. Dabei können die Führungsmittel einen geringen seitlichen Abstand zueinander aufweisen, um die Anordnung raumsparend zu gestalten.
Bevorzugt sind drei Spannbacken in dem Futterkörper vorgesehen, insbesondere mit gleichem Winkelabstand zueinander. Eine Spannbacke kann entweder eine massive, einstückige Spannbacke sein. Vorteilhaft weisen die Spannbacken radial innenliegende Spanneinsätze auf, die bei Verschleiß ausgetauscht werden können. Im Sinne dieser Anmel- dung sind jedoch eine Spannbacke einerseits und Spannbacken mit Spanneinsätzen andererseits als gleichbedeutend zu sehen.
Somit kann ein Spannfutter geschaffen werden, bei dem lediglich zwi- sehen den Führungsmitteln und den Schrägführungen Reibung auftritt und insbesondere keine Flächenreibung außer bei Kugelpfannenlagern oder Achslagern. Flächige Reibung wird weitestgehend vermieden.
Vor allem ist es möglich, eine Verbindung zwischen Futterkolben und Spannbacken zu schaffen ohne einen direkten Eingriff des Futterkolbens in die Spannbacken. Insbesondere kann eine Verbindung geschaffen werden ohne Reibung zwischen zwei Flächen, die sich im wesentlichen in radialer Richtung anliegend gegeneinander bewegen. Unter dem Begriff „in radialer Richtung" soll hier insbesondere ein Winkel zur Längs- mittelachse von 60° und größer verstanden werden.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen heπ/or, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unter- kombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Spannfutter mit im Schnitt dargestellten Führungsmitteln, Verbindungsstangen und Spannbacken, Fig. 2 einen seitlichen Schnitt durch das Spannfutter aus Fig. 1 mit der Verbindungsstange, Fig. 3 eine Abwandlung des Spannfutters aus Fig. 2 mit einem Verbindungsseil und
Fig. 4 eine weitere Abwandlung des Spannfutters nach Fig. 2 mit einer gelenkig gelagerten starren Verbindungsstange.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Fig. 1 bis 4 sind im wesentlichen schematisch zu verstehen. Die Darstellungen sind vor allem so gewählt, dass das Erfindungsprinzip an- hand der Ausführungsbeispielen entnommen werden kann.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Spannfutter 11 jeweils in Draufsicht mit Teilschnitt und in einem Seitenschnitt dargestellt. Das Spannfutter 11 weist Spannfutterwandungen 12 auf, wobei die Spannfutterwandungen 12 ins- besondere einstückige Bestandteile des Spannfutters sind. Des weiteren sind sowohl in axialer als auch in radialer Richtung bewegbare Spann- backen 13 vorgesehen. Diese tragen an der radial nach innen weisenden Seite die Spanneinsätze 14. Aus Fig. 1 ist zu erkennen, dass drei Spannbacken 13 vorgesehen sind.
In den Spannfutterwandungen 12 sind die Schrägführungen 16, in Fig. 1 auch noch eine zweite Schrägführung 17 ganz rechts, ausgebildet. Der Winkel der Schrägführungen 16 und 17 zu der Längsmittelachse des Spannfutters 11 hin bestimmt, welche Bewegung die Spannbacken 13 in radialer Richtung bei einer bestimmten Verstellung in axialer Richtung durchführen. Dieser Winkel bestimmt vor allem das Kraftübersetzungsverhältnis zwischen axial gerichteter Verstellkraft und radial resultierender Spannkraft. Für den Fachmann ist dies jedoch geläufig und braucht hier nicht näher erläutert zu werden.
In den Schrägführungen 16 und 17 läuft ein Führungszylinder 19a. An dem Führungszylinder 19a ist, formschlüssig angesetzt, die Spannbacke 13 gelagert. Wie insbesondere aus Fig. 1 zu erkennen ist, sind pro Spannbacke 13 zwei Führungszylinder 19a vorgesehen. Dadurch kann eine besonders genaue und zuverlässige Führung der Spannbacken 13 erreicht werden.
Innerhalb des Führungszylinders 19a verläuft die Verbindungsstange 22a. Die Verbindungsstange 22a ist mit einem rechten Ende 23a formschlüssig in den Führungszylinder 19a eingesetzt. Das linke Ende 24a der Verbindungsstange 22a weist ein Schraubgewinde 25 auf. Dieses Schraubgewinde 25 ist in einer Aufnahme 28 eines Futterkolbens 29 mittels einer Mutter 26 gesichert und befestigt. Die Enden 23a und 24a können auch mit einem Gelenk mit Kugel und Kugelpfanne in dem Führungszylinder 19a und der Aufnahme 28 befestigt sein. Hierdurch könnte eine Formveränderung der Verbindungsstange 22a gelenkig ausgeglichen werden. Diese Gelenke können speziell ausgebildet sein zur Auf- nähme einer Druckbelastung und so schädlichen Verschleiß verhindern.
Der Futterkolben 29 ist in einer Längsführung 31 der Spannfutterwandungen 12 entlang der Längsmittelachse axial bewegbar. Zum Spannen bzw. Schließen des Spannfutters 11 wird der Futterkolben 29 nach links bewegt. Dabei zieht er über die Mutter 26 und das Schraubgewinde 25 die Verbindungsstange 22a nach links. Die in ihrer Länge nicht veränderbare Verbindungsstange 22a bewirkt dabei aufgrund ihrer formschlüssigen Verbindung mit dem Führungszylinder 19a eine Bewegung des Führungszylinders in axialer Richtung nach links. Dieser läuft in den Schrägführungen 16 nach links. Dabei gleitet er an der Schräge entlang und bewegt sich bei der Bewegung nach links radial nach innen. Dadurch werden die Spannbacken 13 radial nach innen bewegt. So wird das Spannfutter 11 gespannt.
Wie durch die gestrichelte Darstellung der Verbindungsstange 22a verdeutlicht wird, bleibt der radiale Abstand des linken Endes 24a der Verbindungsstange 22a zu der Längsmittelachse derselbe. Da jedoch der Führungszylinder 19a näher zur Längsmittelachse bewegt wird, findet eine Relativbewegung zwischen Verbindungsstange 22a und Führungszylinder 19a in die gestrichelt dargestellte Position statt, allerdings ohne Reibung aneinander. Dies wirkt sich jedoch weder auf die Verbindung des rechten Endes 23a der Verbindungsstange 22a mit dem Führungszylinder 19a noch auf die Verbindung des linken Endes 24a mit dem Futterkolben 29 aus. Die Verbindungsstange 22a ist hier somit zumindest in der dargestellten Richtung formveränderlich und verbiegbar. Durch diese Formveränderlichkeit kann eine ansonsten störende Reibung verursachende Relativbewegung vermieden bzw. ersetzt werden.
Wie dargestellt, kann wegen des Anschlags der Verbindungsstange 22a an die radial außenliegende Innenkante des Führungszylinders 19a diese Stellbewegung nur in einem gewissen Bereich ausgeführt werden. Dieser Bereich ist jedoch entweder ausreichend. Ansonsten kann hier beispielsweise der Führungszylinder 19a einen Ausschnitt aufweisen.
Wie aus Fig. 1 entnommen werden kann, sind die Verbindungsstangen 22a als Stangen mit flachem rechteckigem Querschnitt ausgeführt. Dadurch wird zum einen eine Formveränderlichkeit gemäß Fig. 2 in radialer Richtung erreicht, da hier der Querschnitt schmal ist. Andererseits wird die Stabilität der Verbindungsstange 22a gegen Verdrehung sowie seitliche Bewegungen gewahrt.
Wie des weiteren aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist der Führungszylinder 19a sowohl mit seinem rechten Ende an der zweiten Schrägführung 17 in den Spannfutterwandungen 12 geführt als auch mit im wesentlichen der linken Hälfte in der Schrägführung 16. So kann zum einen auf kleine Bereiche konzentrierte und somit schädliche Reibung vermieden werden. Zum anderen ist eine solche Führung sehr exakt und sichert die Stabilität sowie Genauigkeit der Führung der Spannbacken 13.
Des weiteren ist noch ein Zentrierstift 33 vorgesehen, der in eine entsprechende Ausnehmung des linken Endes 24a der Verbindungsstange 22a eingreift. Dieser stellt sicher, dass sich die Verbindungsstange 22a nicht in sich verdreht, insbesondere bei einem Spannen mittels der Mutter 26.
Da das Spannen des Spannfutters 11 durch Bewegung des Futterkolbens 29 und somit sowohl der Verbindungsstange 22a als auch des Führungszylinders 19a und der Spannbacken 13 nach links erfolgt, überträgt die Verbindungsstange 22a lediglich eine Zugkraft. Um nun das Spannfutter 11 wieder zu lösen und die Spannbacken 13 radial nach außen zu bewegen, wird der Futterkolben bei einer Ausführung gemäß den Fig. 1 und 2 nach rechts bewegt. Die Verbindungsstange 22a drückt dann in entsprechender Weise den Führungszylinder 19a und somit auch die Spannbacke 13 nach rechts und radial nach außen.
In Fig. 3 ist eine Abwandlung eines Spannfutters 11 b zu dem Spannfutter 11a aus Fig. 2 dargestellt. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, ist das Spannfutter 11 b im wesentlichen gleich aufgebaut, auch hinsichtlich des Führungszylinders 19b und der Spannbacken 13. Ersetzt ist hier die Verbindungsstange 22a aus Fig. 2 durch ein Verbindungsseil 22b. Die- ses ist vorteilhaft als Stahldraht oder Stahllitze ausgeführt und lediglich für die Übertragung von Zugkräften ausgelegt.
Das Verbindungsseil 22b ist mit seinem rechten Ende 23b, beispielsweise als verschweißte Tülle, in einem entsprechend ausgebildeten rechten Ende des Führungszylinders 19b angeordnet. Das linke Ende 24b weist ähnlich wie Fig. 2 ein Gewinde 25 auf, welches wiederum mit der Mutter 26 befestigt und somit das Verbindungsseil 22b gespannt wird.
Das Verbindungsseil 22b ist an sich biegeschlaff und somit formverän- derlich, ähnlich wie die Verbindungsstange 22a. Die innere Biegung sowohl der Verbindungsstange 22a als auch des Verbindungsseils 22b bewirkt im wesentlichen keine Reibung und nur eine sehr geringfügige Materialermüdung. Diese Materialermüdung sollte aber bei geeigneter _ _
Materialwahl bzw. Ausbildung von Verbindungsstange und Verbindungsseil reduziert oder ganz vermieden werden können.
Das Spannen des Spannfutters 11 b erfolgt ähnlich wie dasjenige des Spannfutters 1 1 a, da das Verbindungsseil 22b ebenso eine Zugkraft übertragen kann. Das Lösen des Spannfutters 11 b muss jedoch auf andere Art und Weise erfolgen, da das Verbindungsseil 22b keinerlei Druckkraft übertragen kann. Hier ist vorgesehen, dass die Aufnahme 28 des Futterkolbens 29 gegen die linke Stirnseite des Führungszylinders 19b drückt und so den Führungszylinder 19b direkt nach rechts bewegt. Zwar findet hier zwischen Aufnahme 28 bzw. Futterkolben 29 und Führungszylinder 19b die Art von Relativbewegung und Reibung statt, die mit der Erfindung an sich vermieden werden soll. Allerdings ist diese Bewegung nur sehr kurz. Vor allem sind zum Lösen des Spannfutters weitaus geringere Kräfte über einen kürzeren Bereich notwendig als zum Spannen selber.
In Fig. 3 ist auf die zweiten Schrägführungen 17 nach Fig. 2 verzichtet worden. Dieses bewirkt eine geringfügige verringerte Stabilität der Füh- rungszylinder 19b in dem Spannfutter 11b. Allerdings sollte diese auch noch ausreichend sein.
Bei dem Spannfutter 11 b nach Fig. 4 ist eine Verbindungsstange 22c vorgesehen, die als Gelenkstange ausgebildet ist. Dabei ist sie zum ei- nen in sich starr. Die Verbindung des rechten Endes 23c mit dem Führungszylinder 19c erfolgt über eine Gelenkachse 23d. Die Verbindung des linken Endes 24c mit der Aufnahme 28c des Futterkolbens 29 erfolgt über eine Gelenkachse 24d. Ansonsten entspricht der Aufbau des Spannfutters 11c im wesentlichen demjenigen des Spannfutters 11a aus Fig. 2.
Anstelle der Formveränderlichkeit der Verbindungsstange 22a beim Spannfutter 11a nach Fig. 2 kann die Verbindungsstange 22c des Spannfutters 11 c bei einer Bewegung des Futterkolbens 29 nach links um die Gelenkachsen 23d und 24d drehen. So kann bei dem Spannfutter 11c die Verstellkraft zur Erzeugung der Spannkraft umgelenkt werden. Zwar ist hier an den Gelenkachsen 23b und 24d eine Reibung nicht vollständig zu vermeiden. Allerdings ist diese auf die Gelenkachsen bzw. die diese aufnehmenden Lagerbuchsen beschränkt. So können diese entsprechend ausgebildet werden zur Vermeidung des ansonsten schädlichen Verschleißes.
Die Gelenkachsen 23d und 24d können sowohl an der Verbindungsstange 22d als auch, alternativ, an dem Führungszylinder 19c und der Aufnahme 28c angeordnet sein. Aufnahmebuchsen für die Gelenkachsen sind dann entsprechend ausgebildet.
Das Öffnen des Spannfutters 11c erfolgt ebenso wie beim Spannfutter 11a. Die Verbindungsstange 22c kann auch ohne weiteres zur Übernahme von Druckkräfte ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche
1. Spannfutter mit mindestens zwei Spannbacken (13), die in schräg zur Längsmittelachse verlaufenden Schrägführungen eines Futterkörpers unverdrehbar geführt und durch einen gemeinsamen, axial beweglich im Futterkörper angeordneten Futterkolben (29) antreibbar sind, wobei der Futterkolben durch Verbindungsmittel (22) mit den Spannbacken (13) verbunden ist und bei einer axialen Verstellbewegung eine Axialbewegung sowie gleichzeitig eine der Neigung der Schrägführungen entsprechende Radialbewegung der Spannbacken bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Verbindungspunkt (23) der Verbindungsmittel (22) mit dem Futterkolben (29) einen axialen Abstand zu einem zweiten Verbindungspunkt (24) der Verbindungsmittel mit den Spannbacken (13) aufweist.
2. Spannfutter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungspunkte (23, 24) in Bereichen von Futterkolben (29) und Spannbacken (13) angeordnet sind, welche in axialer Richtung voneinander abgewandt sind.
3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungspunkt (23) der Verbindungsmittel (22) mit dem Futterkolben (29) radial näher zu der Längsmittelachse des Spannfutters (11) liegt als der zweite Verbindungspunkt (24) der Verbindungsmittel (22) mit den Spannbacken (13).
4. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (22) länglich sind und vorzugsweise in ihrem Längsverlauf formveränderlich sind zum Ausgleich von Richtungsänderungen der Kraft, die sie von dem Futterkolben (29) auf die Spannbacken (13) übertragen. _ _
5. Spannfutter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Formveränderlichkeit der Verbindungsmittel (22) durch Gelenke (23d, 24d) zwischen starren Gliedern, wobei die durch die Gelenke verbundenen starren Glieder die Verbindungsmittel bilden.
6. Spannfutter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Formveränderlichkeit der Verbindungsmittel (22) durch eine Biegbarkeit der Verbindungsmittel in eine Richtung abweichend von ihrer Längsachse, insbesondere in radialer Richtung des Spannfutters (11), wobei vorzugsweise die Verbindungsmittel eine elastisch verbiegbare Stange (22a) sind.
7. Spannfutter nach Anspruch 4 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (22) als Drahtseil (22b) oder Zugseil ausgebildet sind, insbesondere biegeschlaff.
8. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (22) fest, insbesondere unbeweglich, in den Verbindungspunkten (23, 24) an dem Futterkolben (29) und an den Spannbacken (13) gelagert und befestigt sind.
9. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (22c) bewegbar, vorzugsweise gelenkig (23d, 24d), in den Verbindungspunkten (23, 24) an dem Futterkolben (29) und/oder an den Spannbacken (13) gelagert und befestigt sind, wobei vorzugsweise die Verbindungsmittel (22c) nicht formveränderlich ausgebildet sind.
10. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägführungen (16, 17) für die Spannbacken (13) länglich sind und die Spannbacken (13) längliche Füh- rungsmittel (19) aufweisen, wobei die Führungsmittel mit den Spannbacken (13) bewegbar in den Schrägführungen (16) gelagert sind und wobei vorzugsweise die Führungsmittel längliche Zylinder (19) sind.
11. Spannfutter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endbereich der Führungsmittel (19) mit den Spannbacken (13) verbunden ist und der andere Endbereich der Führungsmittel in der Schrägführung (16) gelagert ist, wobei vorzugsweise dieser Endbereich in der Nähe des Futterkolbens (29) angeordnet ist.
12. Spannfutter nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel als Hohlzylinder (19) ausgebildet sind und die Verbindungsmittel (22) innerhalb des Hohizylinders verlaufen, wobei vorzugsweise der Innenraum des Hohizylinders ausreichend Platz für die Formveränderlichkeit der Verbindungsmittel (22) aufweist, ohne dass diese infolge einer Formveränderung an den Hohlzylinder (19) anschlagen.
13. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsmittel (22) mit dem zweiten Verbindungspunkt (24) an den Führungsmitteln (19) befestigt sind und die Führungsmittel in der Nähe des zweiten Verbindungspunktes mit den Spannbacken (13) verbunden sind, wobei vorzugsweise diese Verbindung in Richtung auf den ersten Verbindungspunkt (23) zu formschlüssig ausgebildet ist.
14. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Führungsmittel (19) über die Spannbacken (13) übersteht und in einer weiteren Führung (17) des Futterkörpers geführt ist.
15. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (13) einen Verstellbereich aufweisen, wobei die Verbindungsmittel in etwa in der Position der Spannbacken (13) in der Mitte des Verstellbereichs parallel oder entlang der Mittelachse der länglichen zylindrischen Führungsmittel (19) verlaufen.
16. Spannfutter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (13) zwei Führungsmittel (19) aufweisen, wobei vorzugsweise die Führungsmittel mit geringem seitlichen Abstand nebeneinander angeordnet sind.
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