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Dokumentenidentifikation DE3620260A1 08.01.1987
Titel Backenfutter mit im Futtergehäuse durch Getrieberäder angetriebener Planspirale
Anmelder VEB Werkzeugmaschinenkombinat "7. Oktober" Berlin, DDR 1120 Berlin, DD
Erfinder Albrecht, Werner, DDR 9048 Karl-Marx-Stadt, DD
DE-Anmeldedatum 16.06.1986
DE-Aktenzeichen 3620260
Offenlegungstag 08.01.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.01.1987
IPC-Hauptklasse B23B 31/36
IPC-Nebenklasse B23B 33/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung ist anwendbar beim Spannen für das Mitnehmen rotationssymmetrischer Werkstücke in Schleifmaschinen.

Nach DE-OS 32 36 369 ist ein Spannfutter für Rundschleifmaschinen mit im Futtergehäuse angeordneten Spannbecken bekannt. Zur Erzielung hoher Genauigkeiten wird das Werkstück in der Schleifmaschine von der Pinole mit Hilfe einer Zentrierspitze aufgenommen und von den Spannbacken lediglich zur Übertragung der Drehbewegung erfaßt, wobei das Spannfutter die durch die Zentrierspitze bestimmte Achslage des Werkstückes nicht verändern darf. Da jedoch der Werkstückumfang auf Grund unvermeidbarer Fertigungstoleranzen stets etwas exzentrisch zur Werkstückachse verlaufen wird, wird beim Fassen des Werkstückes ein Spannbacken vor den anderen zur Anlage gelangen. Damit stellt sich dem weiteren Schließvorgang ein Widerstand entgegen, der das Werkstück verlagern wird, sofern nicht der Spannbacken ausweichen kann. Um diesem Mangel vorzubeugen, sind bei der genannten Lösung die Spannbacken in einem Backenträger aufgenommen, der mit einem radialen Spiel im Futter gelagert ist. Damit sind die Spannbacken nicht starr auf die Futterachse fixiert, sondern orientieren sich am Werkstück und dieses kann sich zwangsfrei auf die Aufnahme in der Zentrierspitze einstellen, was hohe Rundlaufgenauigkeiten beim Schleifen erbringt.

Diese Lösung stellt jedoch ein Kraftspannfutter dar, dem der Nachteil eines kurzen Spannbereiches anhaftet. Hierbei lagern die Spannbacken als radial anstellbare Kolben innerhalb des Futters und werden über eine rückseitige Keilfläche durch einen axial wirkenden Gegenkeil zugestellt. Die Schrägen dieser Keile müssen wegen der aufzubringenden Kräfte innerhalb gewisser Grenzen gehalten werden, was auch den möglichen Verstellweg begrenzt. Einen größeren Verstellweg ermöglichen solche Backenfutter bei denen die Spannbacken mittels Planspirale bewegt werden, wie bei der Lösung nach DE-PS 9 25 805. Diese Spannbacken greifen jedoch außerhalb des Futters am Werkstück an und es entsteht ein Hebelarm, wenn sich die Spannbacken nicht rotationssymmetrisch am Werkstück anlegen, sondern sich einem ein Widerstand vorzeitig entgegenstellt. Dieser Widerstand will den Backen nicht nur radial verschieben, sondern nun infolge der Hebelwirkung auch kippen, wodurch sich auf das Werkstück ein axialer Schub auswirkt.

Da bei dieser Lösung den Spannbacken samt Backenträger keinerlei Freiheitsgrade zugestanden sind, würde das Werkstück gezwungen werden, sich exzentrisch zur Futterachse zu verlagern. Darüber hinaus eignet sich diese Lösung deshalb nicht für Schleifmaschinen, weil die Futtermitte nicht zur Anbringung der notwendigen Zentrierspitze frei ist. Es wurde deshalb bereits eine verbesserte Lösung für ein Backenfutter mit durch Planspirale radial beweglichen Spannbacken vorgeschlagen, welches eine zentrische Pinole umgibt und einen von der Futter-Baueinheit lösbaren Backenträger aufweist. Aber auch dieser Backenträger hat keinerlei Freiheitsgrade, so daß auch hier die Backen starr im Futtergehäuse geführt sind.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, beim Schleifen von Werkstücken, die zwischen Spitzen gespannt sind und von mittels Planspirale bewegten Spannbacken mitgenommen werden, hohe Genauigkeiten zu garantieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist, ein Backenfutter mit im Futtergehäuse durch Getrieberäder angetriebener Planspirale, in welche Spannbacken eingreifen, die in radial zur Spannachse gerichteten Führungen bewegbar sind, zu schaffen, bei dem die Spannbacken samt ihren formschlüssigen Aufnahmeelementen nach allen Freiheitsgraden hin schwimmend im Futtergehäuse gelagert sind.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Planspirale mit dem benachbarten Getrieberad durch eine gelenkige Drehmitnahme verbunden ist und gegenüber der Drehmitnahme sowie gegenüber dem Futtergehäuse sowohl ein radiales als auch ein axiales Spiel aufweist und in einen Backenträger hineinragt, der in an sich bekannter Weise über ein radiales Spiel mit dem Futtergehäuse verbunden und außerdem gegenüber diesem axial federnd abgestützt ist. Die Drehmitte ist hierbei als Nockenring ausgebildet, der auf dem Getrieberad sitzt und mit diesem durch zwei Lagerbolzen verbunden ist, welche sich auf einer radialen Achse gegenüberliegen und ein Schwenklager bilden, wobei ausgehend von jeder Lagerstelle ein Nocken des Nockenringes achsparallel in eine Nut hineinragt, welche in die Rückseite der Planspirale eingearbeitet ist, und mit der anderen sowie den Nocken ein zweites Schwenklager bilden. Seitlich wird jeder Nocken in beiden Drehrichtungen von der balligen Stirnfläche einer Mitnehmerplatte, die in der Nut befestigt ist, spielfrei gehalten, während stirnseitig des Nockens zur Nutrückwand ein Spiel vorgesehen ist.

Der Backenträger ist als eine die Führungen enthaltende Stirnplatte ausgebildet, welche mittels achsparalleler Durchbrüche die Planspirale radial spielfrei aufnimmt und axial federnd zwischen dem Futtergehäuse und den Köpfen von Paßschrauben gehalten ist, mittels welcher sie am Futtergehäuse befestigt ist, wobei die Durchgangsbohrungen in der Stirnplatte im Durchmesser größer sind als der Paßsitz der jeweiligen Paßschraube. Auch die Planspirale ist im Futtergehäuse axial federnd zwischen den Getrieberad und den Führungen in der Stirnplatte angelegt.

Bei dieser Lösung werden nicht nur die von exzentrischen Werkstückumfang ausgehenden radialen, sondern auch achsparallele Kräfte im Futter aufgenommen, so daß das Werkstück sich zwangsfrei an der durch die Spitzen vorgegebenen Spannachse orientieren kann und um diese rotiert. Damit kann auch ein Backenfutter mit auskragenden Spannbacken als Werkstückmitnahme in Schleifmaschinen Anwendung finden, wodurch nicht nur hohe Rundlaufgenauigkeiten erzielt werden können, sondern auch ein großer Spannbereich zur Verfügung steht.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: einen Querschnitt durch das Backenfutter,

Fig. 2: eine teilweise Draufsicht,

Fig. 3: einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4: einen teilweisen anderen Querschnitt als nach Fig. 1

In Fig. 1 umgibt das Backenfutter eine Pinole 1, welche eine Zentrierspitze 1.1 aufweist. Dieser liegt eine zweite Zentrierspitze gegenüber, welche nicht dargestellt ist, und zwischen beiden wird ein Werkstück 2 axial aufgenommen und gespannt. Am Umfang des Werkstückes 2 greifen drei Spannbacken 3 an, von denen einer in Fig. 1 sichtbar ist. Diese sitzen in radialen Führungen 4.1 einer Stirnplatte 4, was auch aus Fig. 2 hervorgeht. Die Stirnplatte 3 ist jeweils an der Stelle der radialen Führungen mit radialen Ansätzen 4.2 versehen, welche mit einem seitlichen wie stirnseitigen Spiel s in radial verlaufenden Nutzen 5.1 aufgenommen sind, die in der Stirnfläche 5.2 eines Futtergehäuses 5 vorgesehen sind. Die Stirnplatte 4 ist an der Stirnfläche 5.2 mittels Paßschrauben 6 angeschraubt, wobei die Durchgangsbohrungen 4.3, die hierfür in der Stirnplatte 4 vorgesehen sind, im Durchmesser größer sind als der Paßsitz 6.1 der jeweiligen Paßschraube 6. Damit ist auch hier das Spiel s zu verzeichnen. Mittels Druckfedern 7, die als Spiralfedern in achsparallelen Bohrungen 5.3 des Futtergehäuses 5 eingelassen sind (siehe Fig. 4), wird die Stirnplatte 4 gegen die Schraubenköpfe 6.2 gedrückt. Die Spannbacken 3 stehen rückseitig mit einer Planspirale 8 in Eingriff. Diese ragt durch Durchbrücke 4.4 hindurch, welche in der Stirnplatte 4 vorgesehen sind, und in die Führungen 4.1 hinein, wo sie mit den Spannbacken 3 in Wirkverbindung treten kann.

Die Durchbrücke 4.4 nehmen den Spiralenkörper 8.1 spielfrei auf und dienen damit als Lagerung. Gegenüber dem Futtergehäuse 5 hat der Spiralenkörper 8.1 sowohl radiales als auch axiales Spiel s. Ein solches ist auch an der Stirnseite zweier Nocken 9.1 zu verzeichnen, die planseitig an einem Nockenring 9 vorgesehen sind und jeweils in eine Nut 8.2 hineinragen, von denen zwei rückseitig in den Spiralenkörper 8.1 eingearbeitet sind. Die Seitenflächen jedes Nockens 9.1 liegen an einer balligen Stirnfläche einer Mitnehmerplatte 10 an, welche in der Nut 8.2 befestigt sind. Der Nockenring 9 umgibt ein Getrieberad 11, auf welchen er gelagert und mit dem er mittels zweier Lagerbolzen 12 verbunden ist, die ein Schwenklager für den Nockenring 9 bilden, indem sie sich auf einer Achse A gegenüberliegen. Von diesen Lagerstellen aus erstrecken sich auch die Nocken 9.1 in die Nuten 8.2, was insbesondere in Fig. 3 ersichtlich ist. In der Rückseite des Spiralenkörpers 8.1 sind Bohrungen 8.3 eingearbeitet, welche Druckfedern 13 aufnehmen, die sich andererseits am Getrieberad 11 abstützen. Dieses Getrieberad 11 steht mit einem zweiten Getrieberad 14 in Eingriff, welches im Futtergehäuse 5 gelagert ist und von außen angetrieben wird. Das Futtergehäuse 5 dreht auf einer Lagerung 15, welche die Pinole 1 umgibt.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Backenfutters ist folgende:

Für den Schließvorgang wird das Getrieberad 14 von außen angetrieben. Dieses nimmt das Getrieberad 11 mit, wodurch über die Lagerbolzen 12 der Nockenring 9 mit umläuft. Die Nocken 9.1 bewegen damit den Spiralenkörper 8.1 in entsprechender Drehrichtung, so daß sich die drei Spannbacken 3 zum Schließen aufeinander zu bewegen. Trifft nunmehr einer der Spannbacken 3 als erster auf das Werkstück 2, weil dieses an der Stelle eine Exzentrizität aufweist, stellt sich dem weiteren Schließvorgang ein Widerstand entgegen. Dieser verursacht Reaktionskräfte am Werkstück 2, welche dieses aus der Zentrierspitze 11 schieben und den Spannbacken 3 in die Planspirale 8 drücken. Letztere kann diesem Druck ausweichen und sich im Rahmen ihres radialen sowie axialen Spieles s im Futtergehäuse 5 verlagern. Mit der Planspirale 8 werden alle Spannbacken 3 den Werkstückumfang entsprechend im Futtergehäuse 5 exzentrisch verstellt. Mit dem Spannbacken 3 wandern auch die Führungen 4.1, was die schwimmende Lagerung der Stirnplatte 4 zuläßt, die sich auf den Paßsitzen 6.1 radial verschiebt und gegen den Druck der Druckfedern 7 verlagert.

Mit dieser Neuorientierung der Spannbacken 3 und aller mit dieser in Formschlußverbindung stehenden Elemente ist zu verzeichnen, daß deren Rotationsachse nicht mehr mit der Antriebsachse fluchtet. Diese Exzentrizität gleicht der Nockenring 9 aus, der mittels seiner Nocken 9.1 die Antriebsbewegung auf die verlagerte Planspirale 8 überträgt und hierbei als Ausgleichselement eine um die Achse A taumelnde Drehbewegung vollführt.

Auch die Planspirale 8 kann und wird eine gewisse Schwenkung um die Achse A erfahren, was von der ungleichen Flächenbelastung an den Spannflächen herrührt, die auf nicht vermeidbare Unregelmäßigkeiten zurückzuführen ist.

Bei dieser Lösung können also die Teile, wie Backenführungen 4.1 und Planspirale 8, die mit den Spannbacken 3 in formschlüssiger Verbindung stehen und über diese von einer Spannstelle her durch Reaktionskräfte belastet werden, in allen Freiheitsgraden ausweichen und sich somit schwimmend verlagern, bis sich die Spannbacken 3 an Werkstückumfang neu orientiert haben, wodurch das Werkstück 2 von Verlagerungskräften wieder entlastet ist. Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Pinole

1.1 Zentrierspitze

2 Werkstück

3 Spannbacken

4 Stirnplatte

4.1 Führung

4.2 Ansatz

4.3 Durchgangsbohrung

4.4 Durchbruch

5 Futtergehäuse

5.1 Nut

5.2 Stirnfläche

5.3 Bohrung

6 Paßschraube

6.1 Paßsitz

6.2 Schraubenkopf

7 Druckfeder

8 Planspirale

8.1 Spiralenkörper

8.2 Nut

8.3 Bohrung

9 Nockenring

9.1 Nocken

10 Mitnehmerplatte

11 Getrieberad

12 Lagerbolzen

13 Druckfeder

14 Getrieberad

15 Lagerung

s Spiel

A Achse


Anspruch[de]
  1. 1. Backenfutter mit im Futtergehäuse durch Getrieberäder angetriebene Planspirale, in welcher Spannbacken eingreifen, die in radial zur Spannachse gerichteten Führungen bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Planspirale (8) mit dem benachbarten Getrieberad (11) durch eine gelenkige Drehmitnahme (9; 9.1; 12) verbunden ist und gegenüber der Drehmitnahme (9; 9.1; 12) sowie gegenüber dem Futtergehäuse (5) sowohl ein radiales als auch ein axiales Spiel (s) aufweist und in einen Backenträger (4) hineinragt, der in an sich bekannter Weise über ein radiales Spiel (s) mit dem Futtergehäuse (2) verbunden und außerdem gegenüber diesem axial federnd abgestützt ist.
  2. 2. Backenfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahme als Nockenring (9) ausgebildet ist, der auf dem Getrieberad (11) sitzt und mit diesem durch zwei Lagerbolzen (12) verbunden ist, welche sich auf einer radialen Achse (A) gegenüberliegen und ein Schwenklager bilden, wobei ausgehend von jeder Lagerstelle ein Nocken (9.1) des Nockenringes (9) achsparallel zu diesem in eine Nut (8.2) hineinragt, welche in die Rückseite der Planspirale (8) eingearbeitet ist und mit der anderen Nut (8.2) sowie den Nocken (9.1) ein zweites Schwenklager bilden.
  3. 3. Backenfutter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich jeder Nocken (9.1) in beiden Drehrichtungen von der balligen Stirnfläche einer Mitnehmerplatte (10), die in der Nut (8.2) befestigt ist, spielfrei gehalten ist, während stirnseitig jedes Nocken (9.1) zur Nutrückwand ein Spiel (s) vorgesehen ist.
  4. 4. Backenfutter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Backenträger als eine der Führungen (4.1) enthaltende Stirnplatte (4) ausgebildet ist, welche mittels achsparalleler Durchbrüche (4.4) die Planspirale (8) radial spielfrei aufnimmt und axial federnd zwischen dem Futtergehäuse (5) und den Köpfen (6.2) von Paßschrauben (6) gehalten ist, mittels welcher sie am Futtergehäuse (5) befestigt ist, wobei die Durchgangsbohrungen (4.3) in der Stirnplatte (4) im Durchmesser größer sind als der Paßsitz (6.1) der jeweiligen Paßschraube (6).
  5. 5. Backenfutter nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Planspirale (8) im Futtergehäuse (5) axial federnd zwischen Getrieberad (11) und den Führungen (4.1) in der Stirnplatte (4) gelagert ist.
  6. (Hierzu 2 Blatt Zeichnungen)






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