DE102005031141A1

DE102005031141A1 - Maschine enthaltend eine Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102005031141A1
Application number: DE200510031141
Authority: DE
Inventors: Dietmar Hildebrandt; Hans Stolzenberg
Original assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-01-18

Abstract

Maschine, enthaltend mindestens eine Spannvorrichtung (2), welche mindestens eine Grundbacke (6) aufweist, an welcher eine Aufsatzbacke (12) befestigbar ist und welche von einer Grundbacken-Bewegungsvorrichtung (9) der Spannvorrichtung (2) bewegbar ist zum Einspannen eines Werkzeuges oder Werkstückes zwischen einer Spannfläche (14) der Aufsatzbacke (12) und einer weiteren Spannfläche. Ferner enthaltend einen Aufsatzbacken-Wechselkörper (76) zum Halten der Aufsatzbacken (12) in Positionen, in welchen sie mit den Grundbacken (6) zusammensteckbar und wieder auseinandersteckbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine enthaltend eine Spannvorrichtung gemäß Anspruch 1.

Die DE 101 44 753 A1 zeigt Grundbacken und Aufsatzbacken für Spannvorrichtungen. Die Grundbacken und die Aufsatzbacken sind als keilförmige Steckverbindungselemente ausgebildet. Der Keilwinkel zwischen den beiden Keilseiten ist in dieser Schrift nicht definiert. In den Zeichnungen dieser Schrift beträgt der Keilwinkel 40°. Dies ist der gleiche Keilwinkel von 40°, welchen auch die vom Patentinhaber produzierten Grundbacken und Aufsatzbacken in der Praxis haben.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Maschine derart zu gestalten, dass die Aufsatzbacken auf den Grundbacken leichter und schneller befestigt und wieder abgenommen werden können, z. B. gegen andere Aufsatzbacken ausgetauscht werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Merkmale der Unteransprüche ergeben sich weitere Vorteile:
Eine geringere Neigung zum „Setzen" (nachträgliches Tiefer-ineinander-eindringen der V-förmigen Steckverbindungsteile) als beim Stand der Technik. Kein Klemmen der Aufsatzbacke auf der Grundbacke oder zumindest eine wesentlich reduzierte Klemmwirkung der Aufsatzbacke auf der Grundbacke gegenüber dem Stand der Technik. Geringere Verformungstendenz der Aufsatzbacke auf der Grundbacke als beim Stand der Technik. Es besteht die Möglichkeit, bei einer Spannvorrichtung die Aufsatzbacken auf den Grundbacken automatisch zu wechseln, während dies beim Stand der Technik nicht möglich ist. Die Erfindung ist derart ausführbar, dass sie alternativ für Außenspannung und für Innenspannung der Spannvorrichtung verwendbar ist (Einspannen eines Werkzeuges oder Werkstückes von außen oder von innen), während beim Stand der Technik die Aufsatzbacken und die Grundbacken und damit auch die Spannvorrichtung jeweils nur für Außenspannung oder nur für Innenspannung ausgebildet sind. Die Fertigung der Grundbacken und der Aufsatzbacken mit hoher Genauigkeitspräzision ist einfacher als beim Stand der Technik. Durch die Erfindung ergibt sich auch bei längerer Betriebsdauer eine genaue Positionierung der Aufsatzbacken auf den Grundbacken. Ein Wechsel der Aufsatzbacken auf den Grundbacken einer Spannvorrichtung ist ohne Platzprobleme auf einfache Weise möglich.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

1 schematisch eine vordere Stirnansicht einer Spannvorrichtung in Form eines Kraftspannfutters nach der Erfindung mit Grundbacken, jedoch ohne Aufsatzbacken,

2 eine Teil-Seitenansicht einer Maschine nach der Erfindung, teilweise im Längsschnitt dargestellt, welche einen Teil des Kraftspannfutters von 1 in Kombination mit einer Backenwechselvorrichtung zeigt, wobei von den Grundbacken und Aufsatzbacken nur eine Grundbacke und eine Aufsatzbacke zur Erklärung des Befestigens und des Entfernens von Aufsatzbacken an bzw. von den Grundbacken dargestellt ist,

3 eine vergrößerte Unteransicht einer Grundbacke der 1 und 2 in Richtung eines Pfeils III von 2 gesehen,

4 eine Draufsicht auf eine Aufsatzbacke in Richtung eines Pfeils IV von 2 gesehen,

5 schematisch eine Seitenansicht der Maschine von 2, wobei die Aufsatzbacke an der Grundbacke befestigt ist und eine leere Backenwechselvorrichtung axial mit Abstand von den Grundbacken und in Drehrichtung derart positioniert ist, dass jeweils ein Positionierbolzen der Backenwechselvorrichtung einer Arretieröffnung der Aufsatzbacke axial und mit axialem Abstand gegenüberliegt,

6 die Maschine von 5, nachdem das Kraftspannfutter auf die Backenwechselvorrichtung abgesenkt wurde und dadurch der Positionierbolzen der Backenwechselvorrichtung in die Verriegelungsöffnung der Zusatzbacke eingedrungen ist und den Verriegelungsbolzen aus der Verriegelungsöffnung heraus in die Grundbacke zurückgedrängt hat, sodass jetzt die Grundbacke relativ zur Zusatzbacke radial bewegt und damit die V-förmige Steckverbindung zwischen den beiden Backen getrennt werden kann,

7 die Maschine von 6 nach der radialen Trennbewegung der Grundbacke von der Aufsatzbacke, sodass sie danach axial voneinander weg bewegt werden können,

8 die Maschine von 7, nachdem das Kraftspannfutter von der Backenwechselvorrichtung axial wegbewegt wurde und damit die Zusatzbacke von der Grundbacke axial entfernt wurde,

9 eine stirnseitige Ansicht der dem Kraftspannfutter zugewandten Vorderseite einer Backenwechselvorrichtung,

10 die schematische Darstellung des Kraftspannfutters von 2 in Kombination mit einem Schlüssel zum manuellen anstatt automatischen Verriegeln und Entriegeln des Verriegelungsbolzens.

Das in 1 gezeigte Kraftspannfutter 2 nach der Erfindung enthält einen Spannfutterkörper 4 und beispielsweise drei Grundbacken 6. Die Grundbacken 6 sind um eine zentrale Längsachse 8 (zentrale Mittellinie) des Kraftspannfutters 2 herum gleichmäßig verteilt angeordnet. An den Grundbacken 6 sind Aufsatzbacken 12 befestigbar, welche mindestens eine Spannfläche 14 haben. Die Grundbacken 6 können von einer Grundbacken-Bewegungsvorrichtung 9 im Spannfutterkörper 4 längs eines geradlinigen Bewegungsweges entsprechend Pfeilen 10 radial bewegt werden, um dadurch zwischen den Spannflächen 14 der Aufsatzbacken 12 ein Werkzeug (Bohrer, Fräser usw.) oder ein zu bearbeitendes Werkstück radial von außen her (Außenspannung) oder radial von innen nach außen (Innenspannung) einzuspannen. Das Kraftspannfutter 2 kann ein um die Längsachse 8 rotierendes oder nicht-rotierendes Kraftspannfutter sein.
Das Kraftspannfutter 12 ist vorzugsweise axial zur Längsachse 8 bewegbar angeordnet. Diese Bewegung kann manuell oder vorzugsweise durch einen Antrieb 11 erfolgen. Das Kraftspannfutter 2 kann undrehbar montiert sein oder durch einen Antrieb 13 mittels eines Motors, vorzugsweise eines Elektromotors, um die Längsachse 8 rotierbar sein.
In den 2 bis 10 ist jeweils nur eine Grundbacke 6 und eine Aufsatzbacke 12 zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Merkmale und Funktionen dargestellt, da die Merkmale und Funktionen für alle anderen Grundbacken und Aufsatzbacken gleich sind.
Die Grundbacke 6 und die Aufsatzbacke 12 sind jeweils radial zur theoretischen Längsachse 8 zusammensteckbar und wieder trennbar. Die Aufsatzbacke 12 hat mindestens eine Spannfläche 14, welche in eine radiale Spannrichtung zeigt zum Einspannen eines Werkstückes oder eines Werkzeuges zwischen den Spannflächen 14 von allen Aufsatzbacken 12 des Kraftspannfutters 2.
Als Steckverbindungsvorrichtung ist an der einen Backe 6 oder 12 mindestens ein Steckverbindungsteil vorgesehen, welcher eine seitlich hinterschnittene Keilrippe aufweist, und an der betreffenden anderen Backe 12 oder 6 ist mindestens ein Steckverbindungsteil vorgesehen, welcher eine seitlich hinterschnittene Keilnut aufweist, welche an ihrem breiteren Nutende offen ist zum Einstecken der Keilrippe. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Keilrippe 16-1 (und/oder 16-2) an der Grundbacke 6, und die Keilnut 18 an der Aufsatzbacke 12 gebildet. Gemäß einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch in umgekehrter Weise die Keilrippe 16-1 (und/oder 16-2) an der Aufsatzbacke 12, und die Keilnut 18 an der Grundbacke 6 gebildet sein.
Die beiden keilförmig zueinander angeordneten Seitenwände der Keilrippe 16 und der Keilnut 18 sind jeweils mit einer Hinterschneidung (Untergriff) versehen, sodass die Seitenwände jeweils Seitennuten 20 und einen zugehörigen Nutrandvorsprung 22 in der Grundbacke 6 haben, sowie jeweils eine Seitennut 24 und einen Nutrandvorsprung 26 in der Aufsatzbacke 12 haben. Die Nutrandvorsprünge 22 der Grundbacke 6 passen in die Seitennuten 24 unter den Nutvorsprüngen 26 der Aufsatzbacke 12. Die Nutrandvorsprünge 26 der Aufsatzbacke 12 passen in die Seitennuten 20 unter den Nutrandvorsprüngen 22 der Grundbacke 6.
Die Nutrandvorsprünge 22 der Grundbacke 6 haben auf ihrer Unterseite, welche die zugehörige Seitennut 20 begrenzt, jeweils eine Passfläche 28, welche entsprechend dem Keilwinkel α der Keilrippe 16-1 (und/oder 16-2) V-keilförmig schräg zueinander angeordnet sind.
Die Nutrandvorsprünge 26 der Aufsatzbacke 12 haben auf ihrer die zugehörige Seitennut 24 begrenzenden Unterseite jeweils eine Passfläche 30, welche mit dem gleichen Keilwinkel wie die Keilnut 18 V-keilförmig zueinander angeordnet sind. Der Keilwinkel α ist für die Grundbacke 6 und für die Aufsatzbacke 12 gleich groß und in den 3 und 4 gezeigt. Da die Passflächen 28 und 30 V-keilförmig zueinander angeordnet sind, begrenzen sie die Zusammenstecktiefe der beiden Backen 6 und 12.
Der Keilwinkel α ist so groß gewählt, dass keine oder nur eine geringe Keil-Klemmwirkung entstehen kann, so dass die Aufsatzbacke 12 und die Grundbacke 6 leicht zusammensteckbar und auch leicht wieder voneinander trennbar sind. Der Keilwinkel α beträgt aus diesem Grunde mindestens 85° oder mehr, vorzugsweise 90° oder mehr als 90°, jedoch höchstens 140°.
Die Spitze 32 des Keilwinkels α zeigt vorzugsweise in die gleiche radiale Richtung wie die Spannfläche 14 der Aufsatzbacke 12. Dadurch werden die aufeinander liegenden Passflächen 28 der Grundbacke 6 und 30 der Aufsatzbacke 12 durch die Einspannkräfte des Kraftspannfutters beim Einspannen eines Werkszeuges oder Werkstückes zwischen die Spannflächen 14 von mehreren Aufsatzbacken 12 nicht voneinander weggedrängt, sondern gegeneinander gedrängt. Dadurch entsteht kein Spiel zwischen den Grundbacken 6 und den Aufsatzbacken 12. Durch die Vermeidung von Spielbewegungen zwischen Grundbacken und Aufsatzbacken können Werkzeuge und Werkstücke zwischen den Spannflächen 14 sehr genau und spielfrei positioniert werden.
Die beiden Passflächen 28 des Grundkörpers 6 sind in 3 mit 28-1 und mit 28-2 bezeichnet. Die beiden Passflächen 30 der Aufsatzbacke 12 sind in 4 mit 30-1 und 30-2 bezeichnet.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, welche in den Zeichnungen dargestellt ist, hat jede Grundbacke 6 zwei gleiche, jedoch radial entgegengesetzt voneinander weg zeigende, Steckverbindungsteile jeweils in Form von zwei seitlich hinterschnittenen Keilrippen 16-1 und 16-2 (oder seitlich hinterschnittenen Keilnuten, wenn die zugehörige Aufsatzbacke 12 eine Keilrippe an Stelle einer Keilnut hat). Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind die Keilrippen 16-1 und 16-2 mit radial entgegengesetzt zueinander angeordnetem Keilwinkel α bzw. α2 gebildet, vorzugsweise an einem Doppelkeil-Kopfteil 16. Der Kopfteil 16 hat ein radial nach innen zeigendes Ende mit den beschriebenen, keilförmig zueinander angeordneten Seitennuten 20, welche in 3 mit 20-1 und 20-2 bezeichnet sind, und mit den sie begrenzenden Nutrandvorsprüngen 22, welche in 3 mit 22-1 und 22-2 bezeichnet sind. Radial entgegengesetzt dazu sind ebenfalls keilförmig angeordnete Seitennuten 20 und sie nach außen begrenzende Nutrandvorsprünge 22 gebildet. In 3 sind die Seitennuten 20 mit 20-3 und 20-4 und die Nutrandvorsprünge 22 mit 22-3 und 22-4 bezeichnet. Der Keilwinkel der beiden Keilrippen 16-1 und 16-2 kann unterschiedlich groß sein, ist jedoch vorzugsweise gleich groß, jedoch jeweils radial entgegengesetzt gerichtet. Der Keilwinkel der radial nach außen zeigenden Keilrippe 16-2 ist in 3 mit α2 bezeichnet. Seine Winkelspitze ist mit 32-2 bezeichnet.
Dadurch besteht die Möglichkeit, die Aufsatzbacken 12 entsprechend den Zeichnungen radial von innen nach außen mit den Grundbacken 6 zu verbinden für die Außenspannung von Werkzeugen oder Werkstücken, oder die Aufsatzbacken 12 um 180° zu drehen und dann von außen nach innen auf die Grundbacken 6 aufzustecken für die Innenspannung von Werkstücken oder Werkzeugen. In letzterem Falle greifen die Nutrandvorsprünge 26 der Aufsatzbacke 12 unter den Nutrandvorsprüngen 22-3 und 22-4 in die Seitennuten 20-3 bzw. 20-4 der Grundbacke 6.
In 4 sind die beiden keilförmig zueinander angeordneten Nutrandvorsprünge 26 mit 26-1 und 26-2 bezeichnet. Die keilförmig zueinander angeordneten Seitennuten 24 sind in 4 mit 24-1 und 24-2 bezeichnet.
Die Breite der Keilrippen 16-1 und 16-2 und die Breite der Keilnut 18 kann sich theoretisch in beliebiger Richtung erstrecken, erstreckt sich jedoch gemäß der bevorzugten Ausführungsform in einer Ebene, welche sich rechtwinklig zur theoretischen zentralen Längsachse 8 erstreckt. Die Grundbacke 6 hat, vorzugsweise auf der vorderen Stirnseite des Keilrippen-Kopfteils 16, eine stirnseitige Positionierfläche 40, welche sich in einer zur Längsachse 8 radialen Ebene erstreckt.
Die Aufsatzbacke 12 hat eine stirnseitige Positionierfläche 42, welche sich in einer zur Längsachse 8 radialen Ebene erstreckt und vorzugsweise eine Fortsetzung der Nutgrundfläche 43 der Keilnut 18 ist.
Dadurch können die Aufsatzbacken 12 und die Grundbacken 6 in Längsrichtung der Längsachse 8 aufeinander zu bewegt werden, bis die Positionierflächen 40 der Grundbacken 6 auf den Positionierflächen 42 der Aufsatzbacken 12 aufliegen, während die Keilrippe 16-1 (oder 16-2) und die Keilnut 18 in einer radial voneinander getrennten Stellung sind. Danach kann durch radiales Verstellen der Grundbacke 6 die Keilrippe 16-1 (oder 16-2) mit der Keilnut 18 der Aufsatzbacken 12 radial in Eingriff gebracht werden, wobei die stirnseitigen Positionierflächen 40 der Grundbacken 6 auf den stirnseitigen Positionierflächen 42 der Aufsatzbacken 12 gleiten können. Zur radialen Bewegung der Grundbacken 6 dient im Spannfutterkörper 4 üblicherweise vorhandene Grundbacken-Bewegungsvorrichtung 9, welche wegen der Bekanntheit von solchen Bewegungsvorrichtungen 9 nicht im Detail gezeigt ist.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Passflächen 28 der Keilrippen 16-1 und 16-2 zum Nutgrund der Seitennuten 28 hin schräg abfallend angeordnet und dabei auch schräg zu einer radialen Querebene der Längsachse schräg abfallend angeordnet. Die Passflächen 30 der Aufsatzbacken 12 sind dazu parallel in Richtung zum Nutgrund der Seitennuten 24 hin und damit auch schräg zu einer radialen Querebene der Längsachse 8 hin schräg abfallend angeordnet. Dadurch werden beim Zusammenstecken der Grundbacken 6 mit den Aufsatzbacken 12 die Passflächen 28 der Grundbacken 6 auf die Passflächen 30 der Aufsatzbacken 12 geschoben und dadurch die stirnseitigen Positionierflächen 42 der Aufsatzbacken 12 gegen die stirnseitigen Positionierflächen 40 der Grundbacken 6 gespannt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die Passflächen durch die Nutgrundfläche der Seitennuten 20 und 24 gebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat mindestens einer der beiden Backen Grundbacke 6 oder Aufsatzbacke 12, vorzugsweise entsprechend den Zeichnungen die Grundbacke 6, einen Verriegelungsbolzen 48, welcher in einer Führungsbohrung 50 parallel zur Längsachse 8 verschiebbar angeordnet ist und von einer Druckfeder 52 teilweise aus der Führungsbohrung heraus in eine Verriegelungsstellung gedrängt wird, welche in 2 gezeigt ist. Die Bewegungsstrecke des Verriegelungsbolzens 48 wird durch einen Sperrstift 54 begrenzt. Die Führungsbohrung 50 ist vorzugsweise in der stirnseitigen Positionierfläche 40 der Grundbacke 6 gebildet. Dadurch ragt der Verriegelungsbolzen 48 nur in der Verriegelungsstellung aus dieser Positionierfläche 40 heraus.
Vorzugsweise ist ein Schlüssel oder ein durch einen Schlüssel manuell betätigbarer Betätigungszylinder 56 vorgesehen, mit welchem der Verriegelungsbolzen 48 entgegen dem Druck der Druckfeder 52 von der Verriegelungsstellung in eine Entriegelungsstellung in die Führungsbohrung 50 manuell zurückbewegbar ist. Der Schlüssel oder Betätigungsbolzen 56 ist in einer Schlüsselführungsbohrung 57 der Grundbacke 6 geführt und weist einen exzentrisch zur Schlüsselachse 58 angeordneten Bolzen 60 auf, welcher in eine Bohrung 62 des Verriegelungsbolzens 48 einsetzbar ist. Ferner besteht bei der gleichen Ausführungsform gemäß den Zeichnungen, oder bei einer anderen Ausführungsform ohne manuelle Betätigungsmöglichkeit, die Möglichkeit, den Verriegelungsbolzen 48 durch eine Backenwechselvorrichtung entgegen dem Druck der Druckfeder 52 automatisch zu betätigen.
Der Verriegelungsbolzen 48 kann sich in seiner Verriegelungsstellung in eine Verriegelungsbohrung 64 der Aufsatzbacke 12 erstrecken und dadurch die Aufsatzbacke 12 mit der Grundbacke 6 verriegeln, was in 5 gezeigt ist. In der Verriegelungsstellung kann der Verriegelungsbolzen 48 zwar radiale Kräfte zwischen den beiden Backen 6 und 12 aufnehmen, jedoch durch solche Radialkräfte nicht in die Entriegelungsstellung zurückbewegt werden. Die Verriegelungsbohrung 64 ist in der stirnseitigen Positionierfläche 42 der Aufsatzbacke 12 gebildet. Die Verriegelungsbohrung 64 erstreckt sich vorzugsweise durch die ganze Aufsatzbacke 12 hindurch, so dass von der anderen Backenseite her ein Positionierbolzen 78 in sie eingesteckt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Grundbacke 6 mit einem oder vorzugsweise zwei federbelasteten Hemmelementen 70 versehen, welche durch Federkraft eines nicht gezeigten Federelements aus der Positionierfläche 40 herausragen und in gegenüberliegende Vertiefungen 72 der Aufsatzbacke 12 einrasten, wenn die Grundbacke 6 und die Aufsatzbacke 12 ihre zusammengesteckte Position von 5 und 6 erreichen. Dadurch verhindern die Hemmelemente 70 ein unbeabsichtigtes Abrutschen der Aufsatzbacke 12 von der Grundbacke 6, wenn der Verriegelungsbolzen 48 beispielsweise von dem Schlüssel 56 in der Entriegelungsstellung gehalten wird.
Die Vertiefungen 72 befinden sich vorzugsweise in der Positionierfläche 42 der Aufsatzbacke 12. Diese Positionierfläche 42 drückt die Hemmelemente 70 entgegen der Federkraft so weit zurück, dass die Positionierfläche 42 der Aufsatzbacke 12 auf der Positionierfläche 40 der Grundbacke 6 aufliegen kann, wenn die beiden Backen 6 und 12 in Längsrichtung der Längsachse 8 zusammengebracht werden, während sie radial so weit versetzt sind, dass der Verriegelungsbolzen 48 versetzt zur Verriegelungsbohrung 64 positioniert ist. Diese Situation zeigt 7. In dieser radial versetzten Stellung drängt die Positionierfläche 42 der Aufsatzbacke 12 die Hemmelemente 70 und auch den Verriegelungsbolzen 48 entgegen deren Federkräfte in die Grundbacke 12 zurück.
Wenn danach die Grundbacke 6 radial verschoben wird, um mit der Aufsatzbacke 12 radial zusammengesteckt zu werden, rasten die Hemmelemente 70 in die Ausnehmungen 72 ein und der Verriegelungsbolzen 48 rastet in die Verriegelungsbohrung 64 ein, wenn die beiden Backen 6 und 12 vollständig zusammengesteckt sind.
Wenn danach der Verriegelungsbolzen 48 wieder in seine Entriegelungsstellung zurückbewegt wird, kann anschließend die Grundbacke 6 durch die, nicht gezeigte, Einstellvorrichtung des Kraftspannfutters relativ zur Aufsatzbacke 12 radial zurückbewegt werden, wobei die Hemmstifte 70 aus den Vertiefungen 72 herausgedrängt werden.
Die Hemmelemente 70 sind vorzugsweise Stifte oder Kugeln, welche aus dem einen Ende einer Hülse 74 herausragen, in welcher sich ein Federelement befindet. Solche federbelasteten Hemmelemente 70, 74 sind bekannt.
Die Erfindung ermöglicht einen manuellen und einen automatischen Wechsel einer einzelnen oder von mehreren oder allen Aufsatzbacken 12 gleichzeitig.
Eine hierfür geeignete bevorzugte Backenwechselvorrichtung 75 weist einen Aufsatzbacken-Wechselkörper, vorzugsweise eine Aufsatzbacken-Wechselplatte 76 auf. Auf der Wechselplatte 76 sind eine der Anzahl der Grundbacken 6 des Spannfutters 2 entsprechende Anzahl und entsprechend verteilte Positionierbolzen 78 angeordnet, welche von einer Plattenseite in Richtung zum Kraftspannfutter achsparallel wegragen und auf welche jeweils eine Aufsatzbacke 12 mit ihrer Verriegelungsbohrung 64 aufsteckbar ist. Je nach Form der Aufsatzbacke 12 kann erforderlichenfalls eine Distanzhülse 80 auf den Positionierbolzen 78 aufgesteckt werden.
Wenn kein Wechsel der Aufsatzbacken 12 stattfindet, befindet sich die Wechselplatte 76 in einer von dem Kraftspannfutter 2 so weit entfernten Basisposition, dass das Kraftspannfutter 2 ein Werkstück oder ein Werkzeug aufnehmen kann und dann mit diesem Werkstück oder Werkzeug ein Arbeitsgang ausgeführt werden kann.
Zum Anbringen, Wechseln und Entfernen von Aufsatzbacken 12 an bzw. von den Grundbacken 6 wird die Wechselplatte 76, vorzugsweise durch eine Zufuhrbewegung.
quer zur Längsachse 8, von der Basisposition oder von einer Ladestation in eine axiale Abstandsposition gebracht. In der axialen Abstandsposition fluchten die Positionierbolzen 78 mit den Grundbacken 6 in einer definierten Weise und der axiale Abstand ist so groß, dass die Grundbacken 6 radial bewegbar sind, ohne auf der Wechselplatte befindliche Aufsatzbacken zu berühren und ohne dass auf den Grundbacken 6 befindliche Aufsatzbacken 12 die Positionierbolzen 78 berühren. Die definierte Weise der axialen Fluchtung ist derart, dass danach die Grundbacken 6 durch axiale Bewegung des Kraftspannfutters 2 (oder die Aufsatzbacken 12 durch axiale Bewegung der Wechselplatte 76) von der axialen Abstandsposition in eine axial zusammenbewegte Kontaktposition bewegbar sind. In der Kontaktposition liegen die Aufsatzbacken 12 mit ihrer stirnseitigen Positionierfläche 42 jeweils auf der entgegen gesetzten Positionierfläche 40 der Grundbacken 6 auf, und der keilförmige Steckverbindungsteil 18 der Aufsatzbacken 12 liegt dem keilförmigen Steckverbindungsteile 16-1 (oder 16-2) der Grundbacken 6 derart radial gegenüber, dass sie durch eine radiale Bewegung der Grundbacken 6 (oder der Aufsatzbacken 12) radial zusammensteckbar und wieder auseinandersteckbar sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Transportvorrichtung 81 vorgesehen, z. B. ein Transportband, welches unter dem mit vertikaler Längsachse 8 angeordneten Kraftspannfutter 2 angeordnet ist, um diesem Werkzeuge oder Werkstücke zuzuführen. Diese werden von dem Kraftspannfutter 2 aufgenommen und nach Durchführen eines Bearbeitungsvorgangs wieder auf die Transportvorrichtung 81 gelegt. Diese gleiche Transportvorrichtung 81 kann auch für die Zufuhr von Aufsatzbacken 12 zu bzw. von der axialen Abstandsposition benutzt werden. Hierbei kann die Wechselplatte 76 an einer Ladestation auf die Transportvorrichtung 81 gelegt und an einer Entladestation wieder von der Transportvorrichtung 81 genommen werden. In diesem Falle bildet die Transportvorrichtung 81 auch einen Teil der Backenwechselvorrichtung 75 zum automatischen Befestigen, Entfernen oder Austauschen der Aufsatzbacken 12 an bzw. von den Grundbacken 6.
Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Backenwechselvorrichtung 75 auch durch eine andere Konstruktion realisiert werden, z. B. durch einen Roboter zum Positionieren der Aufsatzbacken-Wechselplatte 76 oder zum Positionieren der Aufsatzbacken 12 ohne Wechselplatte.
Im Folgenden wird die Funktion der aus Kraftspannfutter 2 und der Backenwechselvorrichtung 75 bestehenden Maschine beschrieben.
In 5 sind die Grundbacken 6 (nur eine gezeigt) an den Aufsatzbacken 12 (nur eine gezeigt) befestigt. Dies ist die Steckverbindungsposition. Eine leere Wechselplatte 76 wurde in eine dem Kraftspannfutter 2 axial gegenüberliegende Abstandsposition gebracht und in Drehrichtung derart positioniert, dass jeweils ein Positionierbolzen 78 einer Verriegelungsbohrung 64 der betreffenden Aufsatzbacke 12 axial mit Abstand gegenüberliegt.
Bei der in 6 gezeigten Situation wurde das Kraftspannfutter 2 so weit abgesenkt, dass der Positionierbolzen 78 in die Verriegelungsbohrung 64 der Aufsatzbacke 12 eingetaucht ist und daraus den Verriegelungsbolzen 48 verdrängt hat. Durch das Absenken des Kraftspannfutters 2 hat es die genannte axiale Kontaktposition erreicht.
Jetzt kann die Grundbacke 6 mittels der im Spannfutterkörper 4 üblicherweise enthaltenen Grundbacken-Bewegungsvorrichtung 9 relativ zu der von der Wechselplatte 76 gehaltenen Aufsatzbacke 12 so weit radial nach außen verschoben werden, dass die radiale Steckverbindung zwischen der Keilnut 18 und der Keilrippe 16-1 außer Eingriff kommt.
Diese radiale Außer-Eingriffs-Position ist in 7 gezeigt und liegt in der axialen Kontaktposition. Bei dieser Radialbewegung werden die Hemmelemente 70 aus den Vertiefungen 72 herausgedrückt und sie gleiten, ebenso wie auch der Verriegelungsbolzen 48, auf der stirnseitigen Positionierfläche 42 der Aufsatzbacke 12. Diese Außer-Eingriffs-Stellung beim Trennen der Grundbacken 6 von den Aufsatzbacken 12 entspricht einer Steckbereitschaftsposition, wenn die Grundbacken 6 an den Aufsatzbacken 12 angesteckt werden.
Nachdem die beiden Backen 6 und 12 radial außer Eingriff voneinander gebracht wurden, können sie auch axial voneinander getrennt werden durch Hochfahren des Kraftspannfutters 2. 8 zeigt die axial auseinander gefahrenen Grundbacke 6 und Aufsatzbacke 12 in der genannten axialen Abstandsposition.
Die Wechselplatte 76 kann jetzt von der in 8 gezeigten axialen Abstandsposition in eine von dem Kraftspannfutter 2 weiter axial und/oder weiter radial entfernte Basisposition oder Ladeposition gebracht werden. Dort können die Aufsatzbacken 12 gegen andere ausgetauscht werden. In der Basisposition, der Ladeposition und vorzugsweise in der axialen Abstandsposition von 8 besteht die Möglichkeit, die Aufsatzbacken 12 oder andere Aufsatzbacken auf der Wechselplatte 76 um 180° um die Mittelachse 79 der Positionierbolzen 78 zu drehen, sodass ihre Keilnut 18 nicht mehr radial nach außen, sondern radial nach innen zeigt. Danach kann die Aufsatzbacke 12 in dieser um 180° gedrehten Position auf die radial äußere Keilrippe 16-2 aufgesteckt werden. In diesem Fall zeigen die Spannflächen 14 radial nach außen zum Aufnehmen eines radial nach außen zu spannenden Werkzeuges oder Werkstückes.
Zum Befestigen der Aufsatzbacken 12 an den Grundbacken 6 ist der oben beschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge durchzuführen: Die Wechselplatte 6 mit den Aufsatzbacken 12 wird in die Position von 8 gebracht. Danach wird das Kraftspannfutter 2 entsprechend 7 auf die Aufsatzbacken 12 abgesenkt. Danach werden die Grundbacken 6 durch die Grundbacken-Bewegungsvorrichtung 9 des Kraftspannfutters 2 radial verschoben und dadurch entsprechend 6 mit den Aufsatzbacken 12 radial zusammengesteckt, Anschließend wird das Kraftspannfutter 2 entsprechend 5 wieder von der Wechselplatte 76 abgehoben zusammen mit den auf die Grundbacken 6 aufgesteckten Aufsatzbacken 12.
Die Wechselplatte 76 kann seitliche Führungsflächen 82 zur Drehrichtungs-Positionierung der Aufsatzbacken 12 auf den Positionierbolzen 78 aufweisen.
9 zeigt eine Draufsicht auf die Wechselplatte 76 und ihre Positionierbolzen 78. Letztere befinden sich auf einem Kreis 84, welcher für die Positionierung der Backen 6 und 12 für die Außenspannung von Werkstücken und Werkzeugen geeignet ist entsprechend den Darstellungen der 2 bis 8. Durch die begrenzte radiale Verstellbarkeit der Grundbacken 6 kann es erforderlich werden, die Aufsatzbacken 12 jeweils dann auf einem anderen Kreis, z. B. einem relativ zum einen Kreis 84 größeren und dadurch äußeren Kreis 86 zu positionieren, wenn die Aufsatzbacken 12 um 180° gedreht auf die radial nach außen zeigenden Keilrippen 16-2 (siehe 3) aufgesetzt werden. In diesem Falle kann die Wechselplatte 76 zusätzlich mit einer der Anzahl der Grundbacken 6 entsprechenden Anzahl von Positionierbolzen 78-2 auf diesem anderen, z. B. äußeren Kreis 86 versehen werden.
10 zeigt das Kraftspannfutter 2 mit einem Schlüssel 90 zum manuellen Bewegen des Verriegelungsbolzens 48 entgegen der Kraft seiner Druckfeder 52 von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung.
Der Keilwinkel α und α2 liegt zwischen 85° und 140°, vorzugsweise zwischen 88° und 100°, noch bevorzugter zwischen 89° und 91 °, und beträgt am bevorzugtesten 90°.
Die Winkelmittellinie des Keilwinkels liegt jeweils längs des geradlinigen Bewegungswegs 10 der Grundbacken 6.

Claims

Maschine, enthaltend mindestens eine Spannvorrichtung (2), welche mindestens eine Grundbacke (6) aufweist, welche von einer Grundbacken-Bewegungsvorrichtung (9) der Spannvorrichtung (2) längs eines geradlinigen Bewegungswegs (10) bewegbar ist zum Einspannen eines Werkzeuges oder eines Werkstückes zwischen Spannflächen (14), wovon mindestens eine Spannfläche (14) an einer Aufsatzbacke (12) vorgesehen ist, welche an der Grundbacke (6) lösbar befestigbar ist, wobei die Grundbacke (6) und die Aufsatzbacke (12) zusammenpassende Steckverbindungsteile (16-1, 16-2, 18) aufweisen, an welchen die Grundbacke (6) mit der Aufsatzbacke (12) längs eines geraden Bewegungswegs (10) zusammensteckbar und wieder auseinandersteckbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Backenwechselvorrichtung (75) zum automatischen Wechseln der Aufsatzbacken (12) vorgesehen ist.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Backenwechselvorrichtung (75) einen Aufsatzbacken-Wechselkörper (76) zum Halten der mindestens einen Aufsatzbacke (12) in einer solchen Position aufweist, dass die Grundbacke (6) an ihrem Steckverbindungsteil (16-1, 16-2) mit dem Steckverbindungsteil (18) der Aufsatzbacke (12) zusammensteckbar und auseinandersteckbar ist, und dass der Aufsatzbacken-Wechselkörper (76) derart an die Spannvorrichtung (2) adaptiert ist, dass das Zusammenstecken und Auseinanderstecken jeweils durch eine Bewegung der Grundbacke (6) relativ zu der Aufsatzbacke (12) mittels der Grundbacken-Bewegungsvorrichtung (9) ausführbar ist.
Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der beiden Teile Spannvorrichtung (2) und/oder Aufsatzbacken-Wechselkörper (76) relativ zu dem betreffend anderen Teil quer zu dem geradlinigen Bewegungsweg (10) zwischen einer zusammenbewegten Kontaktposition, in welcher die mindestens eine Grundbacke (6) an ihrem Steckverbindungsteil (16-1, 16-2) mit dem Steckverbindungsteil (18) der zugeordneten Aufsatzbacken (12) zusammensteckbar und wieder auseinandersteckbar ist, und einer voneinander quer zum geradlinigen Bewegungsweg (10) distanzierten Abstandsposition bewegbar ist, wobei in der Abstandsposition der Abstand der beiden Teile voneinander so groß ist, dass die mindestens eine Grundbacke (6) mit der an ihr befestigten Aufsatzbacke (12) relativ zu dem Aufsatzbacken-Wechselkörper (76) quer zur Abstandsrichtung bewegbar ist ohne Kollision mit dem Aufsatzbacken-Wechselkörper (76), und auch so groß ist, dass die Grundbacke (6) ohne Aufsatzbacke (12) relativ zu dem Aufsatzbacken-Wechselkörper (76) und gegebenenfalls relativ zu auf Letzterem befindlichen Aufsatzbacken (12) quer zur Abstandsrichtung bewegbar ist ohne Kollision mit dem Aufsatzbacken-Wechselkörper (76) oder mit der darauf ggf. angeordneten mindestens einen Aufsatzbacke (12).
Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung ein in Abstands-Richtung bewegbarer Teil ist.
Maschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Zusammensteckbewegung der Grundbacken (6) in die gleiche Richtung zeigt wie die an den Aufsatzbacken (12) vorgesehene Spannfläche (14), und dass die Richtung der Auseinandersteck-Bewegung der Grundbacken (6) entgegengesetzt zur Richtung ist, in welche die Spannfläche (14) zeigt.
Maschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Transfervorrichtung (81) zum Transfer des Aufsatzbacken-Wechselkörpers (76) von einer Ausgangsposition zu der Abstandsposition vorgesehen ist, wobei die Ausgangsposition von der Spannvorrichtung (2) weiter entfernt ist als die Abstandsposition.
Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transfervorrichtung (81) eine Transportvorrichtung zum Transport von Werkstücken in die Abstandsposition aufweist, sodass die Spannvorrichtung (2) die Werkstücke in der Abstandsposition von der Transportvorrichtung aufnehmen kann für einen Bearbeitungsvorgang und nachher das Werkstück wieder auf die Transportvorrichtung abgeben kann zum Wegtransport von der Abstandposition und von der Spannvorrichtung.
Maschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbindungsteile keilförmig sind und Passflächen (28, 30) aufweisen, die unter einem definierten Keilwinkel relativ zueinander angeordnet sind; wobei die Aufsatzbacke (12) mindestens eine Spannfläche (14) aufweist, welche in eine Spannrichtung zeigt zum Einspannen eines Werkstückes oder eines Werkzeuges zwischen dieser Spannfläche (14) und mindestens einer weiteren Spannfläche (14); wobei der Steckverbindungsteil der einen Backe eine Keilrippe (16-1, 16-2) mit einer Hinterschneidung auf beiden Keilseiten aufweist, und wobei der Steckverbindungsteil der anderen Backe eine Keilnut (18) mit einer Hinterschneidung auf beiden Keilseiten aufweist und an ihrem breiteren Nutende offen ist zum Einstecken der Keilrippe (16-1, 16-2); wobei durch die Hinterschneidungen, jede Backe (6, 12) auf jeder Keilseite eine Seitennut (20, 24) und einen Nutrandvorsprung (22, 26) aufweist und in jeder Seitennut mindestens eine der Passflächen (28, 30) gebildet ist; wobei die Nutrandvorsprünge (22, 26) der beiden Backen (6, 12) in die Seitennuten (20, 24) der jeweils anderen Backe (12, 6) passend ausgebildet sind und ihre gemäß dem Keilwinkel schräg zueinander angeordneten Passflächen (28, 30) die Zusammenstecktiefe der beiden Backen (6, 12) bei ihrem Zusammenstecken begrenzen; und wobei der Keilwinkel mindesten 85° oder größer ist, jedoch höchstens 140°.
Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Keilwinkel zwischen 88° und 100°, vorzugsweise zwischen 89° und 91° beträgt.
Maschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze (32, 32-2) des Keilwinkels in die gleiche Richtung zeigt wie die Spannfläche (14).
Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundbacke (6) die mindestens eine Keilrippe (16-1, 16-2) aufweist, und dass die Aufsatzbacke (12) die dazu passende mindestens eine Keilnut (18) aufweist.
Maschine nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundbacke (6) zwei der beanspruchten keilförmigen Steckverbindungsteile (16-1, 16-2) aufweist, wobei beide Steckverbindungsteile die beanspruchten Merkmale aufweisen, jedoch längs des geradlinigen Bewegungswegs (10) an entgegengesetzten Endabschnitte der Grundbacke (6) und mit der Winkelspitze (32, 32-2) radial voneinander weg zeigend angeordnet sind.
Maschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Grundbacke (6) und die mindestens eine Aufsatzbacke (12) jeweils mindestens eine stirnseitige Positionierfläche (40, 42) aufweisen, wobei die stirnseitige Positionierfläche der einen Backe der stirnseitigen Positionierfläche der anderen Backe quer zur Spannrichtung (10) gegenüber liegt und sie aneinander anliegen, wenn die Steckverbindungsteile (16-1, 16-2, 18) in einer Position sind, in welcher sie steckbar sind.