Spannvorrichtung an Werkzeugmaschinen. Die vorliegende Erfindung hat zum Ge genstand eine Spannvorrichtung an Werk bei welcher ein Spannfutter mittels eines elektrischen Antriebsmotors über ein Spanngetriebe mit in beiden Drehrich tungen des Getriebes wirkender Abschaltvor richtung durch Verdrehen einer Welle in der Werkzeugmaschinenspindel betätigt werden kann. Es ist bei derartigen Spannfuttern be kannt, einen Elektromotor mit Planetenge triebe zum Antrieb der Spannbacken zu ver wenden.
Allen diesen Ausführungen haftet der Nachteil an, dass nach erfolgter Spannbe wegung die Spannbacken in der einmal. ein genommenen Lage verbleiben und unabhän gig vom Werkstück wie auch vom auftreten den Drehmoment ihre Backenstellung konstant halten.
Gegenüber diesen bekannten Ausführun gen unterscheidet sich die vorliegende Erfin dung dadurch, dass ein Futterbackenträger des Spannfutters mit radialen Führungen zur Aufnahme von mit Mitnahmeorganen versehe- nen Spannbacken gegenüber einem fest mit der Werkzeugmaschinenspindel verbundenen Teil des Futters verdrehbar ist, wobei zwi schen die Mitnahmeorgane der Spannbacken und den mit. der Werkzeugmaschinenspindel verbundenen Teil selbsttätig nachspannende Elemente eingeschaltet sind.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind Teile zweier Ausführungsbeispiele der Erfin dung dargestellt. Fig. 1. zeigt voll der ei-steil Ausführungs form das Spannfutter und eine volle An triebswelle, im Längsschnitt nach Linie I-I in Fig. 2.
Fig. ? zeigt dasselbe Spannfutter, teilweise in Vorderansicht und teilweise im Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt nach Linie III-III der Fig. 1..
Fig. 4 zeigt von der zweiten Ausführungs form das Spannfutter und eine hohle An triebswelle, im Längsschnitt nach Linie IV-IV der Fig. 5.
Fig. 5 zeigt das Spannfutter gemäss Fig. 4-, teilweise in Vorderansicht und teil weise im Schnitt nach Linie V-V der Fig. 4.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig. 4.
Fig. 7 zeigt ein durch einen elektrischen Antriebsmotor zu betätigendes, für ein Spannfutter gemäss Fig. 4 bis 6 ausgebildetes Spanngetriebe im Längsschnitt.
Fig. 8 zeigt einen Teilschnitt nach Linie IIX-IIX des Spanngetriebes gemäss Fig. 7, und Fig. 9 zeigt in einem Detail die Anord nung des Schlitzes zur Betätigung der Ab- schaltvorriehtung des Spanngetriebes nach Fig. 7 und B.
Bei der ersten Ausführungsform gemäss den Fig. 1, 2 und 3 ist auf dem einen Ende einer nur bruchstückweise dargestellten Werkzeugmasehinenspindel 1, beispielsweise einer Drehbankspindel, eine gegen Verdre hung auf der Spindel 1 gesicherte Muffe 2 mit einer durch Schrauben 64 daran befestig ten Kurvenscheibe 3 des Spannfutters durch einen Gewindering 13 axial gehalten. Die Kurvenscheibe 3 wird gebildet durch drei an einem Scheibenkörper angeordnete Kurven segmente 4. Der Futterbackenträger 5 des Spannfutters ist durch einen Ring 65 auf der Muffe 2 axial gehalten und einerseits durch ein Kugellager 6 auf der Muffe 2 und ander seits durch ein Gleitlager 7 in der Kurven scheibe 3 drehbar gelagert.
Der Futterbacken träger 5 weist im dargestellten Ausführungs beispiel drei radiale T-Nuten 14 auf zur Auf nahme und Führung von je einer Grundbacke 8; die letzteren besitzen an ihren Vorderseiten eine Verzahnung 15 und Nuten 34, mittels denen auf den Grundbacken leicht auswech selbar den zu bearbeitenden Werkstücken entsprechend gewählte Aufsatzbacken 16 auf gesetzt sind, die durch Schrauben 17 mit in den Nuten 34 verschiebbaren Muttern gehal ten werden. Auf der Rückseite jeder Grund backe 8 befinden sich als Mitnahmeorgane ein Nocken 12 und ein Zapfen 9; auf den letzte ren ist je ein Wälzsegment 10 frei drehbeweg lich aufgesetzt. Die Wälzsegmente 10 bilden mit den Kurvensegmenten 4 selbsttätig nach spannende Elemente für die Grundbacken B.
Die Bohrung des Futterbackenträgers 5 ist als Klauenkupplungshälfte 30 ausgebildet, in die die Gegenkupplungshälfte an der als Drehstabfeder wirkenden vollen, anderends mit, einem von einem Elektromotor angetrie benen Spanngetriebe gekuppelten Antriebs welle 11 eingreift, wobei geringe axiale Ver schiebungen der letzteren bezüglich des Spannfutters möglich sind. Je eine Feder 66 ist den Wälzsegmenten 10 zugeordnet, die das Wälzsegment im Gegenuhrzeigersinn zu ver- schwenken sucht (Fig. 2).
Bei der zweiten Ausführungsform gemäss den Fig. 4, 5 und 6 sitzt wieder auf dem einen Ende einer nur bruchstückweise darge stellten Werkzeugmaschinenspindel 1, bei spielsweise einer Drehbankspindel, eine gegen Verdrehen: gesicherte Muffe 19, die durch einen Gewindering 13 axial gehalten ist. Auf der Muffe 19 ist eine Kurvenscheibe 20 mit beispielsweise drei Kurvensegmenten 21 befe stigt. Ein Futterbackenträger 22 ist durch einen Ring 67 auf der Muffe 19 axial ge halten und mittels eines Kugellagers 23 und eines Gleitlagers 24 auf der Muffe 19 und in der Kurvenscheibe 20 radial drehbar gelagert. Der Futterbackenträger 22 weist im darge stellten Ausführungsbeispiel drei radiale T Nuten 14 auf, in denen je eine Grundbacke 25 gleiten kann.
Die Vorderseite der Grund backen 25 ist mit Zähnen 15 versehen, auf welche mittels Schrauben 1.7 mit Gleit- muttern, die in Nuten 34 der Grundbacken verschiebbar sind, Aufsatzbacken 16 aufge setzt sind, die bezüglich Abmessungen und Form den zu spannenden Werkstücken ent sprechend gewählt sind. An der Hinterseite jeder Grundbacke 25 sind als Mitnahmeor gane ein Zapfen 26, auf dem eine Rolle ?"i frei drehbar ist, und ein Mitnahmestift 28 vorhanden. Die Rollen 27 und die Kurven segmente 21 bilden wieder die selbsttätig nachspannenden Elemente.
Die Bohrung des Futterbackenträgers 22 ist als Klauenkupp lungshälfte 31 ausgebildet., in welche die Ge genkupplungshälfte einer dem Antrieb des Spannfutters dienenden Hohlwelle 29 ein greift, die anderends mit dem in Fig. 7 dar gestellten Spanngetriebe in Verbindung stehen kann, wobei eine geringe axiale Bewe gung der Hohlwelle 29 gegenüber dem Spann futter möglich ist.
Da es infolge der erhöhten Spindeldreh- zahlen der Werkzeugmaschinen immer schwie riger wird, die Kraftzufuhr zu den Spann getrieben der verschiedenen Systeme betriebs sicher zu gestalten, wie z. B. Stromzufuhr durch Schleifringe oder Druckmittelzufuhr durch Stopfbüchsen, ist das nachstehend be schriebene, elektrisch angetriebene Spannge triebe entwickelt worden, das, wie die Fig. 7.
8 und 9 zeigen, durch einen Elektromotor angetrieben und mit in beiden Drehrichtun gen des Getriebes wirkender Abschaltvorrich- tung versehen und zur Betätigung des Spann futters gemäss Fig. 4 bis 6 ausgebildet ist. Auf' dein hintern Ende der bruchstück weise dargestellten Werkzeugmaschinenspin del 35, beispielsweise einer Drehbankspindel, ist ein Gehäuse 36 aufgekeilt, in dein ein Pla netengetrieberad 37 drehbar gelagert ist.
Die Bohrung des letzteren ist. als Klauenkupp lungshälfte 38 ausgebildet, in die die Gegen- kupplungsbälft.e einer Hohlwelle 39 eingreift, die dem andern Ende der in Fig. 4 darge stellten Kohlwelle 29 entspricht. , An dein Gehäuse 36 ist finit Schrauben 32 ein Deckel 33 befestigt. Im Gehäuse 36 ist weiter ein mit Lappen 57 und Aussparungen 52 versehener Ring 49 drehbar gelagert. Eine mit einem.
Zahnkranz 18 versehene Hohlwelle 43 mit, einer darauf aufgekeilten Keilriemen- seheilie 44 ist einerseits im Planeten,etriebe- rad 37 und anderseits im Deckel 33 koaxial mit der Hohlwelle 39 gelagert. In einem im Rad 37 und im Ring 49 drehbar abgestützten Ring 58 sind am Umfang verteilt beispiels weise drei Doppelritzel als Satellitenräder 42 des Planetengetriebes auf je einer Achse 59 drehbar gelagert. Die Zentrierun-r des Ringes 58 im Rad 37 und Ring 49 kommt zustande durch den dreifachen Eingriff der Satelliten räder 42 mit den Zahnkränzen 40 und 41 des Rades 37 bzw. Ringes 49.
Der Innenzahnkranz 40 im Planetenge trieberad 37 steht im Eingriff mit der Ver zahnung 69 der Doppelritzel 42; ferner stehen der Innenzahnkranz 41. des Ringes 49 und der Zahnkranz 18 der Hohlwelle 43 im Eingriff mit der Verzahnung 68 der Doppelritzel 42. Die Verzahnung 40 des Planetengetrieberades 37 weist gegenüber der Verzahnung 41 im Ring 49 einen geringen Teilkreisunterschied auf, und die verschiedenen Zahnteilungen und Zähnezahlen sind, was die Zeichnung nicht zeigt, so gewählt, dass eine grosse Über setzung zwischen die Hohlwelle 43 und die Hohlwelle 39 eingeschaltet ist.
Das Gehäuse 36 ist mit Aussparungen 61 und Lappen 62 versehen, die mit den Lappen 57 und Aussparungen 52 des Ringes 49 über einstimmen (Fig. 8). In den von den auf einanderpassenden Aussparungen 52 und 61 gebildeten Hohlräumen sitzen Druckfedern 53, die durch Bolzen 60, eine davon jedoch durch den Stift 54 seitlich in den Hohlräu men gehalten sind.
Auf dem Gehäuse 36 ist ein Schaltring 50 gelagert, der, durch einen Keil 51 geführt, in axialer Richtung verschoben werden kann.
In einem schräg zu seiner Achse stehenden Schlitz 55 des Schaltringes 50 ist das äussere Ende des Stiftes 54 verschiebbar, der im Ring 49 befestigt. ist. (Fig. 7 und 8) ; bei einer Dreh bewegung des Ringes 49 gegenüber dein Ge häuse 36 führt der Schaltring 50 eine Axial bewegung aus. Eine Gabel 63, die auf dem Schaltring 50 gleitet, kann bei Axialbewegun gen des letzteren einen andeutungsweise dar gestellten Schalter 56 für den Drehstrom- xnotor 46 für das Spanngetriebe betätigen.
Am die Spindel 35 lagernden Maschinen ständer 45 ist der Drehstrommotor 46, zweck mässig mit Kurzschlussanker, befestigt und seine Keilriemenscheibe 47 ist mit der Riemen scheibe 44 durch Keilriemen 48 verbunden.
Die Wirkungsweise des in Füg. 1 bis 3 dargestellten Spannfutters in Verbindung finit einem Antrieb entsprechend dein in Fig. 7 bis 9 gezeigten ist die folgende: Zum Betätigen des Spannfutters wird die volle Antriebswelle 11, die als Drehstabfeder wirken kann, in der Spindel 1 verdreht, wozu das Spanngetriebe finit Elektromotor Verwen- dung findet. In diesem vorliegenden Falle müsste die in Fig. 7 dargestellte Hohlwelle 39 durch eine volle Welle ersetzt sein, die mit entsprechenden Klauenkupplungshälften in die Kupplungshälften 30 und 38 eingreift.
Beim Einspannen eines nicht dargestellten Werkstückes zwischen den Aufsatzbacken 16 stehen die Spindel 1., die bluffe '? und die Kurvenscheibe 3 mit den Kurvensegmenten -? still. Durch Verdrehen der Antriebswelle 11 im Gegenuhrzeigersinn (Fig. ?) wird über die Klauenkupplung der Futterbackenträger 5 gegenüber den stillstehenden Kurvense;- menten 4 verdreht.
Mit dem Futterbacken träger 5 werden jedoch auch die in den radialen T-Nuten 14 gleitenden Grundbacken 8 mit den damit verbundenen Nocken 12 und den Zapfen 9 verdreht, wobei die durch die Federn 66 an die Kurvensegmente 4 gedrück ten Wälzsegmente 10 auf den innern Flächen der Kurvensegmente 4 abwälzen. Dabei wer den die Grundbacken 8 durch die Kurven segmente 4 radial gegen das Zentrum des Spannfutters hin bewegt, so dass das Werk stück von aussen zwischen den Aufsatzbacken 16 eingespannt wird.
Die Spannbacken 16 wer den mit einer konstanten Spannkraft, die durch das Spanngetriebe erzeugt wird, an das Werkstück gepresst, wobei ein Nachspannen durch die federnde Wirkung der als Drehstab feder wirkenden vollen Antriebswelle 11 so wie der im Spanngetriebe angeordneten Druckfedern 53 gewährleistet ist.
Zu dieser konstanten Spannkraft kommt eine zusätzliche Spannkraft, die in Abhängig keit von der Schnittkraft steht. Eine mit zu nehmender Schnittkraft durch das einge spannte Werkstück bewirkte Verdrehung des Futterbackenträgers 5 gegenüber den Teilen 2 und 3 bewirkt wegen den gegen die Spann futterachse laufenden Gleitflächen der Kur vensegmente eine Erhöhung der Spannkraft des Spannfutters.
Wird die Antriebswelle 11 im Uhrzeiger sinn (Fug. 2) verdreht., dann bewegen sich die Grundbacken 8 radial nach aussen, wodurch die Einspannung des Werkstückes gelöst wird.
Die Wirkungsweise der Spannvorrichtung mit dem in Fig. 4 bis 6 dargestellten Spann futter ist die folgende: Zum Betätigen des Spannfutters wird die hohle Antriebswelle 29 in der Spindel 1 mit tels des elektrischen Antriebsmotors über das Spanngetriebe gedreht. Zum Ein- und Aus spannen eines nicht. dargestellten Werkstückes zwischen den Aufsatzbacken 16 werden nor malerweise die Spindel 1, die Muffe 19 sowie die Kurvenscheibe 20 mit den Kurvensegmen ten 21 stillgehalten.
Wird die Hohlwelle 29 beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn verdreht, so wird über die Klauenkupplung 31 der Futterbackenträger 22 verdreht, lind die Grundbacken 25 werden in seinen radialen T-Nuten 14 aus der in Fig. 4 und 5 dargestellten äussern Endstel- hing gegen das Zentrum des Spannfutters hin bewegt, da sie durch die die auf den Kur vensegmenten 21 abrollenden Rollen 27 tra genden Mitnahmezapfen 26 mitgenommen werden. Soll ein Werkstück durch die Auf- ; Satzbacken 16 von innen gespannt werden, dann wird bei in ihre innere Stellung gebrach ten Backen die Hohlwelle 29 in der Spindel 1 im Uhrzeigersinn verdreht, wodurch die Mitnahmestifte 28 auf der Aussenfläche der Kurvensegmente 21 gleiten und sich die Grundbacken 25 radial nach aussen bewegen.
Die Spannbacken 16 werden wieder mit einer vom verwendeten Motor über das Spanngetriebe erzeugten konstanten Spann kraft nach aussen gegen ein innenzuspannendes Werkstück gepresst. Ein Nachspannen ist hier gewährleistet durch die zwischen An- und Abtrieb eingeschalteten Druckfedern 53 im Spanngetriebe.
Zu dieser konstanten Spannkraft kommt beim Bearbeiten des eingespannten Werk stückes wieder eine zusätzliche veränderliche Spannkraft, die proportional ist zur Schnitt kraft und durch das weitere Abrollen der Rollen 27 bzw. Gleiten der Stifte 28 auf den Kurvensegmenten 21 zustande kommt.
Die Grundbacken 25 können in die T- Nuten in um 1800 gedrehter Lage, so dass ein Vertauschen der Stellung der Rollen 27 und der Mitnehmerstifte 28 auf den Kurvenseg menten 21 gegenüber Fig. 4 stattfindet, ein gesetzt werden.
Die Verwendung einer Hohlwelle 29 (Fug. 4) an Stelle einer vollen Antriebswelle 11 (Fug. 1) bietet bei Verwendung der Spann vorrichtung an Drehbänken den Vorteil, dass beispielsweise Stangenmaterial, das durch die Werkzeugmaschinenspindel 1 zugeführt wer den muss, mit. dem Spannfutter gespannt wer den kann.
Die Wirkungsweise des Spanngetriebes nach Fig. 7 bis 9 ist die folgende: Bei rotierender Werkzeugmaschinenspin- del 35 dreht sich das ganze Spanngetriebe mit der Hohlwelle 39 mit; ebenso dreht sich der Rotor des stromlosen Drehstrommotors 46.
Soll mittels der Hohlwelle 39 das Spann, futter im Sinne des Spannens oder Entspan- nens betätigt werden, .dann wird bei stillstehen der Spindel 35 der Drehstrommotor 46 im entsprechenden Drehsinn eingeschaltet. Über die Keilriemenscheiben 47 und 44 und den Keilriemen 48 wird die Hohlwelle 43 mit dem Zahnkranz 18 in Drehung versetzt. Letzterer treibt die drei im Ring 58 gelagerten Doppel ritzel 42 an, deren Verzahnungen 69 und 68 in die Innenzahnkränze 40 bzw. 41 eingreifen.
Über den Innenzahnkranz 40 des Plane tengetrieberades 37 und die Klauenkupplung ,8 wird die Hohlspindel 39 mit der entspre chenden Untersetzung gedreht, wodurch in der für die in den Fig. 1 bis 3 bzw. 4 bis 6 dargestellten Spannfutter beschriebenen Weise eine Spann- oder Entspannbewegung zustande kommen kann. Solange sich die Hohlwelle 39 gegenüber der Spindel 35 frei bewegen kann, das heisst solange sich die Backen des Spannfutters ohne Widerstand radial verschieben lassen, nehmen die Druck federn 53 die in Fig. 8 dargestellte Stellung ein.
Beim Auftreten der Spannkraft des Spannfutters werden die zwischen den Lap pen 57 bzw. 62 befindlichen Druckfedern 53 zusammengedrückt, wobei der im Ring 49 befestigte Stift 54 eine Drehbewegung gegen über dem Gehäuse 36 ausführt. Dabei ver schiebt sich der Stift 54 im Schlitz 55 des Schaltringes 50, der auf dem Gehäuse 36 durch den Keil 51 axial geführt ist. Durch die Drehbewegung des Ringes 49 wird eine Axialbewegung des Schaltringes 50 in die gestrichelt gezeichnete Stellung in Fig. 7 er zeugt, wodurch über die Gabel 63 der Schal ter 56 betätigt wird und somit der Dreh strommotor 46 und damit das Spanngetriebe stillgesetzt werden.
Soll das gespannte Spannfutter wieder entspannt werden, dann wird wiederum bei stillstehender Spindel 35 der Drehstrom motor 46 im jetzt gegenüber früher entgegen gesetzten Drehsinn laufen gelassen. Dabei werden zufolge der unterschiedlichen Zahn teilungen der beiden Innenzahnkränze 40 und 41 die Druckfedern 53 sukzessive mit der Drehung der Welle 39 entspannt, bis sie wiederum ihre in Fig. 8 dargestellte Stellung einnehmen. Dadurch gelangen auch der Schalt ring 50 und somit die Gabel 63 in die in Fig. 7 dargestellte Mittellage, durch welche Bewegung der Schalter 56 betätigt und der Drehstrommotor 46 abgestellt wird.
Das Spanngetriebe ist wieder bereit für eine Spannbewegung, die in beliebigem Drehsinn vorgenommen werden kann; das heisst, es kann mit dem dargestellten Spanngetriebe das Futter sowohl für Innen- wie auch Aussenspannung betätigt werden.
Das Getriebe hat den Vorteil, dass keiner lei Stopfbüchsen und Schleifringe für die Kraftzuleitung notwendig sind. Ferner kann zur Verwendung von Handspannfuttern usw. auf der Maschinenspindel das Getriebe durch Wegnahme des Keilriemens vollständig ausser Betrieb gesetzt werden.