Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für Werkzeugmaschinen, mit einem Futterkörper, mit mehreren in radialen Führungsnuten des Futterkörpers angeordneten Spannbacken und mit die Spannbacken antreibenden, im Futterkörper in Keilstangentaschen quer zu den Führungsnuten

verschiebbaren Keilstangen, die zur Bildung einer Schrägverzahnung mit einer Zahnreihe in entsprechende Zahnlücken der Spannbacken in Eingriff zu bringen sind.

Ein derartiges Spannfutter ist aus der DE 199 30 784 A1 bekannt, das sich in der praktischen Anwendung sehr gut bewährt hat, das aber hinsichtlich seines Aufbaus und der Komplexität der verwendeten Bauteile hohe

Anforderungen an die Fertigung stellt und dementsprechend teuer ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass dieses kostengünstiger hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird beim Spannfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass in einer sich vom Außenumfang des Futterkörpers zur

Keilstange erstreckenden Aufnahme ein relativ zu der Aufnahme

verstellbarer Bolzen angeordnet ist, der auf der der Keilstange zugewandten Seite eine erste Schrägfläche aufweist zur Beendigung des

Verzahnungseingriffes zwischen der Zahnreihe und den Zahnlücken bei der Verstellung des Bolzens aus seiner Ruhelage, und dass auf der der

Zahnreihe abgewandten Seite der Keilstange ein mit dem Bolzen wirkverbundener Schieber angeordnet ist mit einer zweiten Schrägfläche zur Herstellung des Verzahnungseingriffes bei der Rückstellung des Bolzens in seine Ruhelage.

Dieses erfindungsgemäße Spannfutter zeichnet sich durch die Einfachheit seines Aufbaus bezüglich der Teile für das Backenschnellwechselsystem aus, da für jede Spannbacke eine manuelle Betätigung des Bolzens ausreicht, der über seine Schrägfläche den Verzahnungseingriff zwischen der Keilstange und der zugeordneten Spannbacke beendet, so dass die Spannbacke in der Führungsnut verstellt und aus dieser entnommen werden kann. Die dem Schieber zugeordnete zweite Schrägfläche gewährleistet dabei den sicheren erneuten Verzahnungseingriff zwischen Keilstange und Spannbacke. Im Ergebnis werden nur wenige Bauteile für das

Backenschnellwechselsystem benötigt, die darüber hinaus kostengünstig gefertigt werden können. Die Betriebssicherheit des in dem Spannfutter ausgebildeten

Backenschnellwechselsystems wird gesteigert, wenn an der Keilstange eine an die Form der ersten Schrägfläche angepasste erste Gegenfläche und/oder eine an die Form der zweiten Schrägfläche angepasste zweite Gegenfläche ausgebildet ist. Prinzipiell wäre es ausreichend, wenn die erste Schrägfläche und die zweite Schrägfläche jeweils in einer Linienberührung an den zugeordneten Bauteilen die erforderliche Kraft zur Verstellung ausüben; bevorzugt ist es jedoch, wenn den Schrägflächen Gegenflächen zugeordnet sind, da so die Betriebssicherheit gefördert wird und der

Verschleiß verringert ist. Es besteht die Möglichkeit, dass der Bolzen als rein translatorisch in der Aufnahme verstellbarer Bolzen gebildet ist mit der ersten Schrägfläche als Keilfläche, da dies eine besonders einfache Führung des Bolzens in dem Futterkörper des Spannfutters ermöglicht. Dann bietet es sich an, wenn auf der dem Außenumfang des Futterkörpers zugewandten Seite der ersten Schrägfläche eine Nut ausgebildet ist, in die ein dem Schieber zugeordneter Bund eingreift. Dadurch ergibt sich eine aufeinander abgestimmte

Verstellung des Bolzens und des Schiebers durch eine formschlüssige Verbindung durch den Eingriff des Bundes in die Nut.

Bei dieser Ausführungsform besteht alternativ allerdings auch die

Möglichkeit, dass der Bolzen und der Schieber einstückig ausgebildet sind. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen als ein Zylinder geformt ist mit einer auf der Umfangsfläche ausgebildeten Wendelnut, in die ein am Futterkörper angeordnetes

Führungsglied eingreift, und dass auf der dem Außenumfang des

Futterkörpers zugewandten Seite der ersten Schrägfläche eine Ringnut ausgebildet ist, in die ein dem Schieber zugeordneter Bund eingreift. Bei dieser Ausführungsform erfolgt eine rotatorische Verstellung des Bolzens, um mittels einer Steuerkurve, nämlich der Wendelnut, die erforderliche translatorische Verstellung des Bolzens zu bewirken. Die rotatorische

Verstellung des Bolzens bietet dabei den Vorteil, dass die erforderliche Kraft, nämlich das zur Verstellung benötigte Drehmoment, in einfacher Weise in der benötigten Größe aufgebracht werden kann und für den Nutzer eine genaue Kontrolle der Verstell beweg ung gegeben ist. Die Ringnut dient dabei in vergleichbarer Weise wie die Nut bei dem translatorisch verstellbaren Bolzen zur Kopplung mit dem Schieber mittels eines zugeordneten Bundes. Die Form der ersten Gegenfläche und der zweiten Gegenfläche können dabei voneinander abweichend gestaltet sein, da sich für die erste Gegenfläche in der Keilstange ein Hohlkegel bzw. ein Hohlkegelstumpf anbietet, während die zweite Gegenfläche unverändert als Keilfläche gestaltet sein kann.

Wenn die Ringnut sich nicht um den gesamten Umfang des Zylinders erstreckt und die Wendelnut in dem nicht mit der Ringnut versehenen

Bereich der Umfangsfläche verläuft, besteht die Möglichkeit, dass der als ein Zylinder geformter Bolzen eine besonders kurze Bauform aufweisen kann, im Vergleich zu der Ausführungsform, bei der die Ringnut sich um den

gesamten Umfang erstreckt und eine axiale Staffelung von der Ringnut und der Wendelnut auf der Oberfläche des Zylinders erforderlich ist.

Zur einfachen Übertragung eines ausreichend großen Drehmomentes ist vorgesehen, dass in der dem Außenumfang des Futterkörpers zuweisenden Stirnfläche des Zylinders eine zur Übertragung eines Drehmomentes geeignete Schlüsselaufnahme ausgebildet ist. In diese Schlüsselaufnahme kann dann ein Schlüssel insbesondere mit einem ausreichend langen

Hebelarm eingeführt werden, um mit einem nur geringen Kraftaufwand für den Nutzer den Zylinder zu verdrehen.

Wenn der Abstand der ersten Schrägfläche von der zweiten Schrägfläche so bemessen ist, dass die zweite Schrägfläche der zweiten Gegenfläche anliegt, wenn auch die erste Schrägfläche der ersten Gegenfläche anliegt, wird bei der translatorischen Bewegung des Bolzens infolge der Kupplung mit dem Bund des Schiebers sichergestellt, dass die Keilstange in der gewünschten Weise der Bewegung des Bolzens folgen kann.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Keilstange zweiteilig gebildet ist mit einem den Keil aufweisenden Keilabschnitt und einem die Zahnreihe tragenden Zahnabschnitt, die gegeneinander höhenverstellbar miteinander gekoppelt sind. Diese Ausführungsform bietet wiederum Vorteile bei der Fertigung und zudem den Vorteil, dass für die Beendung des

Verzahnungseingriffes bzw. dessen erneuter Herstellung nur der

Zahnabschnitt verstellt werden muss, als nur ein kleineres Bauteil mit weniger Masse durch den Bolzen verstellt werden muss, so dass eine geringere Kraft bzw. ein geringeres Drehmoment ausreicht.

Für eine gute Führung bei der Höhenverstellung des Zahnabschnittes gegenüber dem Keilabschnitt ist vorgesehen, dass der Keilabschnitt und der Zahnabschnitt L-förmige Koppelbereiche aufweisen, die miteinander in Eingriff sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Schieber durch ein federndes Element in Richtung der Ruhelage beaufschlagt, sodass eine Sicherung für den Verzahnungseingriff vorliegt, wenn das Backenschnellwechselsystem nicht betätigt wird; zudem wird die Rückstellung des Bolzens über den Bund des Schiebers in seine Ruhelage gefördert, in der der Verzahnungseingriff zwischen der Spannbacke und der Keilstange gewährleistet ist.

Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten

Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Spannfutter mit den in radialen

Führungsnuten des Futterkörpers angeordneten Spannbacken,

Fig. 2 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung ohne den

Futterkörper und mit nur zwei der bei dieser Ausführungsform vorhandenen drei Spannbacken, Fig. 3 eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles III aus Figur 2, Fig. 4 das Detail IV aus Figur 3, Fig. 5 eine der Figur 2 entsprechende Darstellung mit betätigtem

Bolzen, Fig. 6 eine Sicht aus Richtung des Pfeiles VI aus Figur 5, Fig. 7 das Details VII aus Figur 6, Fig.8 eine perspektivische Darstellung des Zahnabschnitts der

Keilstange,

Fig. 9 eine Ansicht der dem Bolzen zugewandten Seite des

Zahnabschnitts aus Figur 8,

Fig. 10 eine Draufsicht auf den Zahnabschnitt aus Figur 8, Fig. 11 eine Draufsicht auf den Keilabschnitt der Keilstange, Fig. 12 eine perspektivische Darstellung des Keilabschnitts aus Figur

1 1 , Fig. 13 eine perspektivische Darstellung des Schiebers, Fig. 14 eine Seitenansicht des Schieber aus Figur 13, Fig. 15 eine Draufsicht auf den Schieber,

Fig. 16 eine Ansicht der radial innenliegenden Seite des Schiebers,

Fig. 17 eine perspektivische Darstellung des als Zylinder geformten

Bolzens, Fig. 18 eine Seitenansicht des Bolzens aus Figur 17, teilweise

transparent dargestellt,

Fig. 19 den Schnitt XIX-XIX aus Figur 18,

Fig. 20 eine Draufsicht auf die Stirnfläche des Bolzens aus Figur 17,

Fig. 21 eine der Figur 17 entsprechende Darstellung einer weiteren

Ausführungsform des als Zylinder geformten Bolzens,

Fig. 22 eine der Figur 18 entsprechende Darstellung des Bolzens aus

Figur 21 ,

Fig. 23 den Schnitt XXIII-XXIII aus Figur 22,

Fig. 24 eine der Figur 20 entsprechende Darstellung des Bolzens aus

Figur 21 ,

Fig. 25 eine Seitenansicht eines Spannfutters mit einem rein

translatorisch verstellbaren Bolzen, Fig. 26 eine der Figur 2 entsprechende Darstellung der

Ausführungsform mit dem rein translatorisch verstellbaren Bolzen,

Fig. 27 eine Sicht aus Richtung des Pfeiles XXVII aus Figur 26, Fig. 28 eine perspektivische Darstellung des isolierten, rein

translatorisch verstellbaren Bolzens,

Fig. 29 eine Seitenansicht des Bolzens aus Figur 28,

Fig. 30 eine Seitenansicht des Zahnabschnitts der Keilstange auf der dem Bolzen aus Figur 28 zugewandten Seite, Fig. 31 eine perspektivische Darstellung der einstückigen Ausbildung von Bolzen und Schieber,

Fig. 32 eine Seitenansicht der einstückigen Ausbildung vor Schieber und Bolzen aus Figur 31 ,

Fig. 33 eine der Figur 27 entsprechende Darstellung mit der

einstückigen Ausbildung von Schieber und Bolzen,

Fig. 34 die Darstellung einer einteiligen Keilstange in ihrem

Einbauzustand,

Fig. 35 eine Ansicht aus Richtung des Pfeiles XXXV aus Figur 34 Fig. 36 eine perspektivische Darstellung der einteiligen Keilstange,

Fig. 37 eine Seitenansicht der einteiligen Keilstange aus Figur 36,

Fig. 38 eine perspektivische Darstellung des zur einteiligen Keilstange passenden Schiebers, und

Fig. 39 eine Seitenansicht des Schiebers aus Figur 38.

In der Figur 1 ist in einer Draufsicht ein Spannfutter 1 für

Werkzeugmaschinen gezeigt, das bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel drei Spannbacken 2 aufweist, die in radialen

Führungsnuten 3 des Futterkörpers 4 angeordnet und verstellbar sind. Die Anzahl der Spannbacken 2 kann dabei variieren und es sind auch

Ausführungsformen mit einer von drei abweichenden Anzahl von

Spannbacken 2 denkbar. Für die Verstellung der Spannbacken 2 sind im Futterkörper 4 in Keilstangentaschen 5 quer zu den Führungsnuten 3 verschiebbare Keilstangen 6 angeordnet, die in bekannter Weise durch Kraftbetätigung verstellt werden können, wozu an dem Futterkolben der

Werkzeugmaschine eine Treibhülse angeordnet ist, die mit an der Treibhülse angeordneten Treibzähnen zur Bildung eines Keilgetriebes in Schrägnuten 7 der Keilstange 6 eingreift, so dass bei einer Axialverstellung des

Futterkolbens eine Verstellung der Keilstange 6 in Richtung einer Sehne des kreisrunden Futterkörpers 4 erfolgt (Figur 2), nämlich in Längsrichtung der Keilstangentaschen 5. Zwischen den Keilstangen 6 und den Spannbacken 2 ist ein Verzahnungseingriff ausgebildet durch Anordnung einer

Schrägverzahnung mit einer Zahnreihe an den Keilstangen 6, in die entsprechende Zahnlücken 9 der Spannbacken 2 in Eingriff zu bringen sind. Dadurch ergibt sich bei einer Verstellung der Keilstangen 6 infolge von deren Antrieb durch die Treibhülse aufgrund der Schrägverzahnung eine Änderung der radialen Position der Spannbacken 2.

Bei dem Spannfutter 1 ist ein Backenschnellwechselsystem vorgesehen, das dazu dient, in einfacher Weise die Spannbacken 2 schnell austauschen zu können, wobei aber auch eine schnelle Verstellung der montierten

Spannbacken 2 in den Führungsnuten 3 zur Einstellung eines deutlich abweichenden Spanndurchmessers möglich ist. Dazu ist das Spannfutter 1 so gestaltet, dass in einer sich vom Außenumfang des Futterkörpers 4 zur Keilstange 6 erstreckenden Aufnahme 10 ein relativ zu der Aufnahme 10 verstellbarer Bolzen 11 angeordnet ist, der auf der der Keilstange 6 zugewandten Seite eine erste Schrägfläche 12 aufweist. Diese erste

Schrägfläche 12 wird genutzt zur Beendigung des Verzahnungseingriffes zwischen der Zahnreihe 8 und den Zahnlücken 9, wenn der Bolzen 11 aus seiner Ruhelage verstellt wird. Auf der der Zahnreihe 8 abgewandten Seite der Keilstange 6 ist ein mit dem Bolzen 11 wirkverbundener Schieber 13 angeordnet mit einer zweiten Schrägfläche 14, die dazu dient, den

Verzahnungseingriff zwischen der Spannbacke 2 und der Keilstange 6 bei der Rückstellung des Bolzens 11 in seine Ruhelage wieder herzustellen.

Der Bolzen 11 kann dabei als rein translatorisch in der Aufnahme

verstellbarer Bolzen 11 gebildet sein (Figuren 28, 29), der die

Querschnittsgestalt eines Vierkants 15 aufweist, bei dem dann die erste Schrägfläche 12 als Keilfläche 16 gestaltet ist.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit, dass der Bolzen 11 als ein Zylinder geformt ist mit einer auf der

Umfangsfläche ausgebildeten Wendelnut 18, in die ein am Futterkörper 4 angeordnetes Führungsglied 19 eingreift, so dass bei einer Verdrehung des Zylinderbolzens 17 um seine Längsachse infolge des Eingriffes des als Stift 20 geformten Führungsgliedes 19 in die Wendelnut 18 nach Art eines

Spindeltriebes eine translatorische Verstellung des Bolzens 11 erzwungen ist. Bei beiden Ausführungsformen des Bolzens 11 ist auf der dem

Außenumfang des Futterkörpers 4 zugewandten Seite der ersten

Schrägfläche 12 eine Nut 21 ausgebildet, in die ein dem Schieber 13 zugeordneter Bund 22 eingreift, wobei bei dem als Zylinder geformten Bolzen 11 die Nut 21 als Ringnut 24 ausgebildet ist. Die Figuren 17 bis 20 zeigen eine Ausführungsform des Zylinderbolzens 17 mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Ringnut 24 und in Längsachse des Zylinderbolzens axial gestaffelt angeordnet die Wendelnut 18. Es besteht allerdings auch die in den Figuren 21 bis 24 gezeigte Möglichkeit, dass die Ringnut 24 sich nicht um den gesamten Umfang des Zylinders erstreckt und die Wendelnut 18 in dem nicht mit der Ringnut 24 versehenen Bereich der Umfangsfläche verläuft. Bei dieser Ausführungsform ist eine verkürzte Gestaltung des Zylinderbolzens 17 ermöglicht, wie der unmittelbare

Vergleich der Figuren 17 und 21 zeigt.

Die Figuren 20 und 24 zeigen weiterhin, dass in der dem Außenumfang des Futterkörpers 4 zuweisenden Stirnfläche des Zylinderbolzens 17 eine zur Übertragung eines Drehmomentes geeignete Schlüsselaufnahme 23 ausgebildet ist.

An der Keilstange 6 ist eine an die Form der ersten Schrägfläche 12 angepasste erste Gegenfläche 25 und bei dem gezeigten

Ausführungsbeispiel eine an die Form der zweiten Schrägfläche 14 angepasste zweite Gegenfläche 26 ausgebildet. Dabei ist der Abstand der ersten Schrägfläche 12 von der zweiten Schrägfläche 14 so bemessen, dass die zweite Schrägfläche 14 der zweiten Gegenfläche 26 anliegt, wenn auch die erste Schrägfläche 12 der ersten Gegenfläche 25 anliegt. In den Figuren 31 bis 33 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der bei dem als Vierkant 15 gebildeten rein translatorisch verstellbaren Bolzen eine einteilige Ausgestaltung mit dem Schieber 13 realisiert ist.

In der in den Figuren 1 bis 33 dargestellten Ausführungsformen ist die Keilstange 6 zweiteilig gebildet mit einem die Schrägnut 7 aufweisenden Keilabschnitt 27 und einen die Zahnreihe 8 tragenden Zahnabschnitt 28, die gegeneinander höhenverstellbar miteinander gekoppelt sind, und zwar indem der Keilabschnitt 27 und der Zahnabschnitt 28 L-förmige Koppelbereiche 29 aufweisen, die miteinander in Eingriff sind.

In den Figuren 34 bis 37 ist anhand einer weiteren Ausführungsform gezeigt, dass die Möglichkeit besteht, dass die Keilstange 6 einteilig ausgeführt sein kann mit einem entsprechend in den Figuren 38 und 39 gezeigten

angepassten Schieber 13.

In allen Ausführungsformen kann auch die in der Figur 2 gezeigte Gestaltung getroffen sein, dass der Schieber 13 durch ein federndes Element 30 in Richtung der Ruhelage beaufschlagt ist.

Im Folgenden soll die Betätigung des dem Spannfutter 1 zugeordneten Backenschnellwechselsystems geschildert werden. Ausgangspunkt ist dabei die in Figur 2 gezeigte Ruhelage der drei den einzelnen Spannbacken 2 zugeordneten Bolzen 11 , so dass der Verzahnungseingriff zwischen den Zahnreihen 18 der Keilstangen 6 und den Zahnlücken 9 der Spannbacken 2 besteht.

Setzt man nun einen Schlüssel in die Schlüsselaufnahme 23 des

Zylinderbolzens 17 ein und verdreht diesen um seine Längsachse, so wird infolge des Zusammenwirkens der Wendelnut 18 des Zylinderbolzens 17 mit dem Führungsglied 19 der Zylinderbolzen 17 in seiner Aufnahme 10 nach innen verstellt, so dass die erste Schrägfläche 12 in Kontakt kommt mit der ersten Gegenfläche 25 der Keilstange 6. Da der Bund 22 des Schiebers 13 in die Ringnut 24 des Zylinderbolzens 17 eingreift, wird bei der translatorischen Verstellung des Zylinderbolzens 17 auch der Schieber 13 verstellt, so dass die aus der Figur 4 ersichtliche Abstützung der Keilstange 6 durch den Schieber 13 verloren geht, bis die zweite Schrägfläche 14 der zweiten Gegenfläche 26 anliegt und infolge des Kontaktes der ersten Schrägfläche 12 mit der ersten Gegenfläche 25 die Keilstange 6 zur Beendigung des Verzahnungseingriffes nach unten gedrückt wird. In dieser Konfiguration ist es möglich, die Spannbacke 2 in ihrer Führungsnut 3 zu verstellen, insbesondere die Spannbacke 2 aus der Führungsnut 3 zu entnehmen und durch eine andere Spannbacke 2 zu ersetzen.

Ist dies erfolgt, so kann der Zylinderbolzen 17 erneut, diesmal aber mit entgegengesetztem Drehsinn verdreht werden, so dass über das

Zusammenwirken der Wendelnut 18 mit dem Führungsglied 19 der

Zylinderbolzen 17 wieder nach außen verstellt wird und dabei durch das Zusammenwirken des Ringbundes 24 mit dem Bund 22 des Schiebers 13 diesen mitnimmt. Dabei verliert die erste Schrägfläche 12 den Kontakt mit der ersten Gegenfläche 25, während die zweite Schrägfläche 14 an der zweiten Gegenfläche 26 entlang gleitet und somit die Keilstange 6 wieder nach oben drückt, so dass der Verzahnungseingriff zwischen der Spannbacke 2 und der Keilstange 6 wiederhergestellt wird. Die Verstellung in die Ruhelage wird unterstützt durch die den Schieber 13 beaufschlagende Feder 30, so dass die in der Figur 4 gezeigte Ausgangslage wieder erreicht ist. Es wird darauf hingewiesen, dass infolge der Feder 30 diese

Konfiguration gesichert ist, bei der der Schieber 13 die Keilstange 6 von unten nach oben Richtung Spannbacke 2 im Verzahnungseingriff hält.

Bezugszeichenliste

1 Spannfutter

2 Spannbacke 3 Führungsnut

4 Futterkörper

5 Keilstangentaschen

6 Keilstangen

7 Schrägnut

8 Zahnreihe

9 Zahnlücke

10 Aufnahme

11 Bolzen

12 erste Schrägfläche 13 Schieber

14 zweite Schrägfläche

15 Vierkant-Bolzen

16 Keilfläche

17 Zylinderbolzen 18 Wendelnut

19 Führungsglied

20 Stift

21 Nut

22 Bund

23 Schlüsselaufnahme

24 Ringnut

25 erste Gegenfläche

26 zweite Gegenfläche Keilabschnitt Zahnabschnitt Koppelbereiche federndes Element