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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Spannfutter für
Werkzeugmaschinen, insbesondere für Drehmaschinen, mit einem
Futterkörper
und mehreren Spannbacken, die in radialen Backenführungen des
Futterkörpers
bewegbar angeordnet und durch einen Antrieb radial zur Futterachse
gemeinsam verstellbar sind, wobei zu dem Antrieb Keilstangen gehören, die
zur Verstellung der Spannbacken im Futterkörper quer zur Futterachse verschiebbar
geführt sind
und jeweils eine Verzahnung aufweisen, die mit einer entsprechenden
Gegenverzahnung an einer zugehörigen
Spannbacke in Eingriff steht, wobei die Keilstangen jeweils einen
Keilstangenkörper
und einen daran gehaltenen Keilstangenaufsatz, an welchem die Verzahnung
vorgesehen ist, aufweisen und der Keilstangenaufsatz gegenüber dem
Keilstangenkörper
parallel zur Futterachse derart bewegbar ist, daß seine Verzahnung und die
Gegenverzahnung der Spannbacken außer Eingriff gelangen und die Spannbacken
radial aus dem Futterkörper
entnehmbar sind. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Keilstange
für ein
solches Spannfutter.
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Spannfutter für Werkzeugmaschinen dieser Art
sind bekannt und werden in der Praxis in erster Linie an Drehmaschinen
eingesetzt, um die zu bearbeitenden Werkstücke zu spannen. Die herkömmlichen Spannfutter
bestehen aber aus einem formsteifen Futterkörper, der eine zentrale Aufnahmeöffnung für die Werkstücke aufweist,
sowie aus mehreren Spannbacken, die in Backenführungen des Futterkörpers radial
bewegbar sind. Neben manuell betätigbaren
Handspannfuttern werden in komplexeren Werkzeugmaschinen, insbesondere
in programmgesteuerten Drehautomaten, häufig sogenannte Kraftspannfutter
eingesetzt, bei denen die von den Spannbacken auf das Werkstück ausgeübten Spannkräfte motorisch
oder hydraulisch erzeugt werden.
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Aus der
DE 43 35 896 A1 ist beispielsweise ein
Kraftspann- futter bekannt, das nach dem Prinzip sich gradlinig
bewegender Keilstangen arbeitet, die in quer zu den Führungsnuten
für die
Spannbacken vorgesehenen Keilstangentaschen bewegbar geführt sind.
Die Keilstangen, welche durch einen im Futterkörper angeordneten Zylinder
angetrieben werden, sind mit den Spannbacken über Schrägverzahnungen derart gekoppelt,
daß die
tangentialen Bewegungen der Keilstangen in den Keilstangentaschen
in radiale Spannbewegungen der Spannbacken umgesetzt werden.
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Bei dem bekannten Spannfutter kann
jede Keilstange durch ein exzentrisches Stellorgan, welches in die
Keilstange eingreift und mittels eines Werkzeugs von außen verdrehbar
ist, axial verstellt werden, so daß ihre Verzahnung außer Eingriff
von der Gegenverzahnung der zugehörigen Spannbacke kommt und
die Spannbacke radial aus der Führungsnut
im Futterkörper
herausgezogen werden kann.
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Bei einem anderen Kraftspannfutter,
welches aus der
DE
40 16 775 C1 bekannt ist, sind die Keilstangen axial verschiebbar
in einer radial zur Futterachse verschiebbaren Treibbacke gehalten.
Bei diesem Spannfutter ist die Treibbacke über eine Keilhakenkopplung
mittels eines axial beweglichen Futterkolbens radial verstellbar,
um die Treibbacke gemeinsam mit der Keilstange zu bewegen, und kann
die Keilstange parallel zur Futterachse gegenüber der Treibbacke bewegt werden,
um sie außer
Eingriff von der Spannbacke zu bringen, so daß die Spannbacke aus der Führungsnut
im Futterkörper
herausgezogen werden kann.
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Schließlich sind aus der Pranis Kraftspannfutter
bekannt, bei denen die Keilstange wie bei dem aus der
DE 43 35 896 A1 bekann-
ten Kraftspannfutter tangential bewegbar sind und diese tangentialen Bewegungen
in radiale Spannbewegungen der Spannbacken umgesetzt werden, jedoch
die Keilstangen wie bei der aus der
DE 40 16 775 C1 bekannten Anordnung aus zwei
Teilen mit einem Keilstangenkörper
und einem Keilstangenaufsatz, der die Verzahnung trägt und gegenüber dem
Keilstangenkörper
parallel zur Futterachse verstellt werden kann, um die Verzahnung
der Keilstange von der Gegenverzahnung der Spannbacke zum Auswechseln der
Spannbacke trennen zu können,
bestehen. Bei diesen Spannfuttern besteht eine Problematik darin, daß im Betrieb
die Keil stange durch die Betätigungskraft
des Futterkolbens zur Futtermitte hin gekippt wird, andererseits
aber die an der Spannbacke wirksamen Spannkräfte über die Verzahnungen auf den Keilstangenaufsatz übertragen
werden, so daß dieser
radial nach außen
an den Futterkörper
gedrückt wird.
Beide Bewegungsrichtungen werden zwar durch Passungspaarungen eingeschränkt, innerhalb dieses
Passungsspiels bewegen sich jedoch die Bauteile. Da der Bewegungszwang
der Keilstange zur Futtermitte und der des Keilstangenaufsatzes
radial nach außen
gerichtet ist, kommt es zu Verspannungen der Bauteile und damit
zu erhöhter
Reibkraft im Spannsystem.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß erhöhte Reibkräfte im Spannsystem
und ein Verspannen der Bauteile verhindert oder zumindest teilweise
verhindert wird.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Keilstangenaufsätze im wesentlichen plattenförmig ausgebildet
und in eine entsprechende Ausnehmung an der Oberseite des zugehörigen Keilstangenkörpers eingesetzt
sind, wobei der Keilstangenkörper
und der Keilstangenaufsatz derart formschlüssig miteinander in Eingriff
stehen, daß quer
zur Futterachse auf den Keilstangenaufsatz wirkende Kräfte vom
Keilstangenkörper
aufgenommen werden. Erfindungsgemäß ist der Keilstangenaufsatz
an dem Keilstangenkörper
somit in der Weise abgestützt,
daß die
von den Spannbacken in die Keilstangenaufsätze eingeleiteten Kräfte nicht
direkt auf den Futterkörper übertragen,
son dern in der Keilstange aufgenommen und mit der Betätigungskraft
aus dem Kolben in der Keilstange teilweise kompensiert werden. Hierdurch
können
Verspannungen und erhöhte Reibkräfte weitgehend
vermieden werden.
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Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, daß der Keilstangenaufsatz an seinen
axialen Enden ohrförmige
Fortsätze
besitzt, die in komplementär
ausgebildete Bereiche der Ausnehmung des Keilstangenkörpers unter
Bildung eines Formschlusses eingreifen. Durch diese Ausgestaltung
wird eine symmetrische Einleitung der auf den Keilstangenaufsatz
wirkenden Spannkräfte
in den Keilstangenkörper
gewährleistet.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung
kann der Keilstangenfortsatz an seiner Unterseite einen Führungsfortsatz
besitzen, der in eine entsprechende Führungsbohrung des Keilstangenkörpers eingreift.
Dabei wird der Keilstangenaufsatz an dem Keilstangenkörper vorzugsweise
durch Druckfedern abgestützt
und gegen die Spannbacke gedrückt.
Um in diesem Fall den Keilstangenaufsatz von der Spannbacke wegbewegen
zu können,
ist gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen, daß ein
Exzenterbolzen in einer Querbohrung des Keilstangenkörpers drehbar
gelagert ist und einen radial abnagenden Fortsatz trägt, der
bei einer Drehung des Exzenterbolzens mit einer entsprechenden Gegenfläche des
Führungsfortsatzes
in Eingriff kommt, und diesen mit dem Keilstangenaufsatz derart
bewegt, daß die
Verzahnung der Keilstange vollständig aus
der Gegenverzahnung der Spannbacke zurückgezogen wird.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter
Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie
die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
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1 eine
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Spannfutters
in perspektivischer Darstellung,
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2 das
Spannfutter aus 1 in
Draufsicht,
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3 das
Spannfutter im Schnitt entlang der Linie F-F in 2,
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4 das
Spannfutter im Teilschnitt entlang der Linie KSG-KSG in 2,
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5 das
Spannfutter aus 2 in
der Seitenansicht mit Teilschnitt entlang der Linie V-V in 2,
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6 eine
erfindungsgemäße Keilstange
in perspektivischer Ansicht,
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7 die
Keilstange aus 6 von
unten betrachtet,
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8 die
Keilstange im Schnitt entlang der Linie A-A in 7,
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9 die
Keilstange im Schnitt entlang der Linie B-B in 7,
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10 die
Keilstange aus 6 in
Vorderansicht,
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11 die
Keilstange im Schnitt entlang der Linie C-C in 10,
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12 die
Keilstange im Schnitt entlang der Linie D-D in 10 und
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13 die
Keilstange aus 6 in
Rückansicht.
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In den 1 bis 5 ist eine Ausführungsform eines
Spannfutters gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt, das beispielsweise zum Spannen von Werkstücken an
Drehmaschinen eingesetzt werden kann. Zu dem Spannfutter gehört ein Futterkörper 1 zylindrischer
Grundform, der an seiner rückseitigen
Stirnfläche
an der nicht dargestellten Spindel einer Werkzeugmaschine befestigt
werden kann. Der Futterkörper
weist einen zentralen Durchlaß 2 auf,
in den ein zu spannendes Werkstück
eingesetzt werden kann.
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Das dargestellte Spannfutter ist
in herkömmlicher
Weise als Dreibackenfutter ausgebildet. Entsprechend sind an der
vorderen Stirnseite des Futterkörpers 1 drei
radiale Backenführungen 3 vorgesehen,
die gleichmäßig über den Umfang
verteilt, d.h. mit jeweils 120° versetzt
gegeneinander angeordnet sind. In die Backenführungen 3 sind Spannbacken 4 eingesetzt,
die jeweils aus einer Grundbakke und einer daran anschraubbaren
Aufsatzbacke bestehen. In der Zeichnung ist jeweils nur die Grundbacke
der Spannbacken 4 dargestellt. Die drei Spannbacken 4 können durch
einen Keilstangenmechanismus zum Spannen und Lösen von Werkstücken gemeinsam nach
innen und außen
verstellt werden.
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Zu diesem Keilstangenmechanismus
gehören
drei Keilstangen 5, die jeweils einer der Spannbacken 4 zugeordnet
und im Futterkörper 1 quer
zu den Backenführungen 3 verstellbar
gehalten sind. Konkret weisen die Keilstangen 5 jeweils
einen länglichen
Keilstangenkörper 5a auf,
der in dem Futterkörper 1 verstellbar
angeordnet ist und an seinem einen radial weiter innenliegenden
Ende mit schräg
zur Futterachse A verlaufenden Keilflächen 6 versehen ist, die
mit entsprechenden Keilflächen
eines nur angedeuteten Futterkolbens K zusammenwirken, um eine Axialbewegung
des Futterkolbens K im Futterkörper 1 in
eine radiale Bewe- gung der Keilstangenkörper 5a umzusetzen.
Die Keilstangen 5 haben weiterhin jeweils einen Keilstangenaufsatz 5b,
der an seiner Vorderseite eine Verzahnung 7 trägt, die
in eine entsprechende Gegenverzahnung 8 an der zugehörigen Spannbacke 4 eingreift.
In den Figuren sind die Keilstange 5 und die Spannbacke 4 in
ihrer Kupplungsstellung dargestellt. Die Entkupplungsstellung ist nicht
gezeigt.
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Erfindungsgemäß sind die Keilstangenaufsätze 5b im
wesentlichen plattenförmig
ausgebildet und in eine entsprechende Ausnehmung 9 an der Oberseite
des jeweiligen Keilstangenkörpers 5 eingesetzt.
Der Keilstangenaufsatz 5b greift dabei mit zwei ohrförmigen Fortsätzen 10 an
seinen axialen Enden in komplementär ausgebildete Bereiche der Ausnehmung 9 unter
Bildung eines Formschlusses ein, so daß der Keilstangenaufsatz 5b gegenüber dem
Keilstangenkörper 5a quer
zur Futterachsrichtung A jedenfalls im wesentlichen unbeweglich
ist und quer zur Futterachsrichtung wirkende Kräfte über die ohrförmigen Fortsätze 10 in
den Keilstangenkörper 5a eingeleitet
werden. Durch diese Abstützung
des Keilstangenaufsatzes 5b am Keilstangenkörper 5a wird
ein Kippen des Keilstangenaufsatzes 5b verhindert.
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In Futterachsrichtung sind die Keilstangenaufsätze 5b gegenüber. den
Keilstangenkörpern 5a beweglich.
Hierzu weist jeder Keilstangenaufsatz 5b an seiner Unterseite
einen bolzenförmigen
Führungsfortsatz 11 auf,
der in eine entsprechende Führungsbohrung 17 des
Keilstangenkörpers 5a eingreift.
Wie in der Zeichnung gut erkennbar ist, wird bei der dargestellten
Ausführungsform
der Keilstangenaufsatz 5b an dem Keilstangenkörper 5a durch zwei
Druckfedern 15 abgestützt,
welche in dem Keilstangenkörper 5a angeordnet
sind und den Keilstangenaufsatz 5b über entsprechende Druckstücke 16 gegen
die Spannbacke 4 in die Kupplungsstellung zu drücken.
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Um den Keilstangenaufsatz 5b aus
der in 3 dargestellten
Kupplungsstellung, in welcher seine Verzahnung 7 mit der
Gegenverzahnung 8 der Spannbacke 4 in Eingriff
steht, in die Entkupplungsstellung verschieben zu können, ist
ein Stellorgan in der Form eines Exzenterbolzens 12 vorgesehen,
der in einer Querbohrung 13 des Keilstangenkörpers 5a drehbar
gelagert ist und als Exzenter einen von dem Bolzen 12 radial
abstehenden Fortsatz in Form eines Stifts 14 trägt. Dieser
Stift 14 greift in eine Ausnehmung 18 des Führungsbolzens 11 des
Keilstangenaufsatzes 5b ein und kommt nach einer Drehung
des Exzenterbolzens 12 aus der in 3 gezeigten Lage um etwa 80° im entgegengesetzten
Uhrzeigersinn in Eingriff mit einer Gegenfläche 19 des Führungsbolzens 11,
so daß der
Keilstangenaufsatz 5b bei einer weiteren Drehung nach unten
gedrückt
wird, bis die Verzahnung 7 der Keilstange 5 vollständig aus
der Gegenverzahnung 8 der Spannbacke 4 zurückgezogen
ist und die Spannbacke 4 in radialer Richtung aus der Backenführung 3 im
Futterkörper 1 herausgezogen
werden kann.
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Um den Exzenterbolzen 12 drehen
zu können,
ist er mit einem Kupplungselement 21 verbunden, das wiederum
an seiner außenseitigen
Stirnfläche
mit einer Schlüsselfläche 20 versehen
ist, in die ein nicht dargestelltes Drehwerkzeug eingesetzt werden
kann.
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Wie bereits zuvor erläutert wurde,
wird der Keilstangenaufsatz 5b durch die beiden Druckfedern 15 gegenüber dem
Keilstangenkörper 5a abgestützt und
nach oben gegen die Spannbacke 4 gedrückt. Dies hat einerseits zur
Folge, daß die
Federkraft der Druckfedern überwunden
werden muß,
um den Keilstangenaufsatz 5b durch eine Drehung des Exzenterbolzens 12 vom
Eingriff mit der Spannbacke 4 zu lösen, andererseits der Keilstangenaufsatz 5b jedoch
durch die Rückstellkraft
der Druckfedern auch wieder automatisch unter Drehung des Exzenterbolzens 12 angehoben
wird, wenn eine Bedienungsperson das Drehwerkzeug losläßt. Die
Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Druckfedern 15 den
Exzenterbolzen 12 nicht vollständig in die Ausgangslage, sondern
nur so weit zurückdrehen,
daß zwar
eine Überdeckung,
aber kein vollständiger
Eingriff der Verzahnungen 7, 8 stattfindet. Hierdurch
wird sichergestellt, daß die
Spannbacke 4 nur dann aus der Backenführung 3 herausgezogen
werden kann, so lange die Bedienungsperson das Drehwerkzeug festhält, also
der Backenwechsel auf jeden Fall gewünscht ist.