DE102018119980A1

DE102018119980A1 - Spann- oder Greifeinrichtung

Info

Publication number: DE102018119980A1
Application number: DE102018119980.5A
Authority: DE
Inventors: André Übele
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2018-08-16
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2020-02-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spann- oder Greifeinrichtung (1), insbesondere zum Einspannen von Werkstücken in Honmaschinen, miteinem Grundkörper (2), der in seiner vorderen Stirnfläche eine zentrale Öffnung (4) zur Aufnahme eines Werkstücks aufweist und eine Spannachse (X) definiert,wobei in dem Grundkörper (2) mehrere Radialbohrungen (8) ausgebildet sind, die sich ausgehend von der zentralen Öffnung (4) senkrecht zur Spannachse nach außen erstrecken, undSpannelementen (9), welche in den Radialbohrungen (8) angeordnet und darin gemeinsam durch einen Betätigungsmechanismus radial zur Spannachse (X) verstellbar sind, um ein Werkstück zu spannen oder freizugeben, und die an ihren inneren, in die zentrale Öffnung (4) vorstehenden Endbereichen jeweils Befestigungsmittel zum Anbringen einer Spannbacke (27, 28) tragen, wobei die Spannelemente (9) um die Achse der zugeordneten Radialbohrung (8) über ein definiertes Winkelspiel drehbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spann- oder Greifeinrichtung, insbesondere zum Einspannen von Werkstücken in Honmaschinen, mit einem Grundkörper, der in seiner vorderen Stirnfläche eine zentrale Öffnung zur Aufnahme eines Werkstücks aufweist und eine Spannachse definiert, wobei in dem Grundkörper mehrere Radialbohrungen ausgebildet sind, die sich ausgehend von der zentralen Öffnung senkrecht zur Spannachse nach au-ßen erstrecken, und Spannelementen, welche in den Radialbohrungen angeordnet und darin gemeinsam durch einen Betätigungsmechanismus radial zur Spannachse verstellbar sind, um ein Werkstück einzuspannen oder freizugeben, und die an ihren inneren, in die zentrale Öffnung vorstehenden Endbereichen jeweils Befestigungsmittel zum Anbringen einer Spannbacke tragen.
Spann- und Greifeinrichtungen dieser Art sind bekannt und erfreuen sich einer weiten Verbreitung insbesondere zum Einspannen von Werkstücken in Werkzeugmaschinen. Dabei handelt es sich insbesondere um Spanneinrichtungen, welche ein zu bearbeitendes, sich drehendes Werkstück mit einer für die Bearbeitung hinreichenden Spannkraft fixieren. Solche Spannfutter besitzen üblicherweise einen formsteifen Futterkörper, der eine zentrale Aufnahmeöffnung für die Werkstücke aufweist, sowie mehrere Spannbacken, die in radialen Führungsnuten des Futterkörpers gemeinsam verstellbar sind. Bei einfachen Werkzeugmaschinen kommen häufig Handspannfutter zum Einsatz, bei denen die Spannkräfte durch manuelle Betätigung aufgebracht werden. In komplexeren Werkzeugmaschinen, insbesondere in CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen werden in der Regel Kraftspannfutter eingesetzt, bei denen die von den Spannbacken auf das Werkstück ausgeübten Spannkräfte zumeist motorisch oder hydraulisch erzeugt werden.
Dazu können verschiedenartige Betätigungsmechanismen zum Einsatz kommen. Aus der EP 1 572 403 B1 ist beispielsweise ein Spannfutter bekannt, das nach dem Prinzip sich geradlinig bewegender Keilstangen arbeitet, die in quer zu den Führungsnuten für die Spannbacken vorgesehenen Keilstangentaschen bewegbar geführt sind. Die Keilstangen, die 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.
Weitere alternative Betätigungsmechanismen für Spannbacken sind hinreichend bekannt.
An den bekannten Spann- oder Greifeinrichtungen wird teilweise als nachteilig empfunden, dass filigrane Werkstücke mit einer komplexen Außengeometrie nicht immer sauber gespannt werden können, was zu irreversiblen Verformungen der Werkstücke führen kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine alternative Spann- oder Greifeinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche ein flexibles Spannen oder Greifen von filigranen Werkstücken mit einer komplexen Außenkontur ermöglicht, ohne dass es zu irreversiblen Verformungen der Werkstücke kommt.
Diese Aufgabe ist bei einer Spann- oder Greifeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Spannelemente um die Achse der zugeordneten Radialbohrung über ein definiertes Winkelspiel drehbar sind.
Der Erfindung liegt somit die Überlegung zugrunde, die Spannelemente, an welchen die Spannbacken befestigt werden, um ihre Längsachse drehbar in den Radialbohrungen anzuordnen, damit sich die an den Spannelementen anzubringenden Spannbacken mit einer definierten Beweglichkeit an die Kontur des einzuspannenden Werkstücks anschmiegen können.
Bevorzugt beträgt das Winkelspiel höchstens 5°, insbesondere 4°, vorzugsweise 2° und/oder mindestens 0,5°, insbesondere 1°.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist jedes Spannelement in seinem in die jeweilige Radialbohrung eingreifenden Abschnitt eine Querbohrung auf, in welcher ein zylinderförmiger Stift angeordnet ist, der radial aus dem Spannelement vorragt und in eine senkrecht zu der Spannachse verlaufende Nut mit Spiel in Richtung der Nutbreite eingreift. Das Spiel des Stifts in der Nut gibt das Winkelspiel vor, um welches das Spannelement um die Bohrungsachse der zugeordneten Radialbohrung drehbar ist. Gleichzeitig bildet die senkrecht zur Spannachse verlaufende Nut und der Stift, der von der Querbohrung des Spannelements vorragt, eine Verdrehsicherung für das Spannelement. Dadurch ist es nicht mehr möglich, das Spannelement um seine Längsachse uneingeschränkt verdrehen zu können, sondern lediglich über das durch das Spiel in Richtung der Nutbreite vorgegebene Winkelspiel.
Bevorzugt ragt der zylinderförmige Stift zur Vorderseite der Spann- oder Greifeinrichtung hin in eine Durchgangsöffnung des Grundkörpers, wobei jeder Durchgangsöffnung ein Abdeckelement zugeordnet ist, welches die Durchgangsöffnung außenseitig überdeckt und in welchem die Nut, in welche der zylinderförmige Stift mit Spiel eingreift, ausgebildet ist. Durch die Orientierung des zylinderförmigen Stifts in Richtung der Spannachse ist eine leichte Montierbarkeit gegeben, da der Stift durch die Durchgangsöffnung in das Spannelement eingesetzt werden kann und die Durchgangsöffnung anschließend durch das Abdeckelement nach außen verschlossen werden kann.
In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform sind die Abdeckelemente am Grundkörper lösbar befestigt, insbesondere festgeschraubt. Durch die Bereitstellung von Abdeckelementen mit verschiedenen Nutbreiten kann somit auf einfache Weise durch Austausch der Abdeckelemente gegen andere mit einer unterschiedlichen Nutbreite das Winkelspiel der Spannelemente um die Achse der zugeordneten Radialbohrung eingestellt werden. Dadurch kann eine Anpassung der Spann- oder Greifeinrichtung an Werkstücke unterschiedlicher Geometrien erfolgen. Dabei können grundsätzlich die Abdeckelemente so ausgestaltet sein, dass sämtliche Spannelemente das gleiche Winkelspiel aufweisen. Denkbar ist aber auch, jedes Spannelement individuell mit einem anderen Winkelspiel zu versehen, wenn die jeweilige Spann- oder Greifaufgabe beispielsweise aufgrund der Werkstückgeometrie dies erfordert. Gleichzeitig schirmen die Abdeckelemente die Durchgangsöffnung gegen Verunreinigungen von außen ab.
In bevorzugter Weise ist in jeder Radialbohrung genau ein Spannelement angeordnet. Generell ist es auch denkbar, nicht in jeder Radialbohrung ein Spannelement vorzusehen. Beispielsweise könnte der Grundkörper sechs oder mehr Radialbohrungen aufweisen, wobei jedoch abhängig von der jeweiligen Werkstückgeometrie nur in drei oder vier der Radialbohrungen Spannelemente vorhanden sind. Die anderen Radialbohrungen sind dann als Leerbohrungen ausgebildet und können durch einen Stopfen verschlossen sein, um das Eindringen von Verunreinigungen und Flüssigkeiten zu verhindern. Vorzugsweise weist der Grundkörper genau drei, gleichmäßig entlang des Umfangs der zentralen Öffnung verteilte Radialbohrungen zur Aufnahme von Spannelementen auf. Eine derartige Anordnung entspricht einem Dreibackenfutter, so dass das Werkstück in statisch bestimmter Weise in der Spann- oder Greifeinrichtung fixiert werden kann.
Dabei können die Radialbohrungen den Grundkörper vollständig nach außen durchdringen, so dass die Spannelemente leicht von außen in die Radialbohrungen eingesetzt und daraus entnommen werden können. Desweiteren kann so ein einfacher Zugang zum Betätigungsmechanismus durch Entnehmen der Spannelemente geschaffen werden, um Wartungs- und Reinigungsarbeiten durchzuführen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Betätigungsmechanismus einen konzentrisch zur Spannachse im Grundkörper angeordneten Betätigungskolben, der axial zwischen einer Ausgangsstellung und einer Spannstellung bewegbar ist, und jedem Spannelement zugeordnet ein zweiarmiges Hebelelement, welches im Grundkörper auf einer die Spannachse enthaltenden Schwenkebene gelenkig schwenkbar gelagert ist, mit einem Hebelarm in eine im jeweiligen Spannelement ausgebildete Ausnehmung und mit dem anderen Hebelarm in eine korrespondierende im Betätigungskolben ausgebildete Ausnehmung eingreift, um eine axiale Bewegung des Betätigungskolbens in eine radiale Bewegung des jeweiligen Spannelements umzusetzen. Die beiden Hebelarme des Hebelelements können dabei einen Winkel zwischen 80° und 140°, insbesondere zwischen 100° und 120° einschließen.
Das Einspannen eines Werkstücks wird somit dadurch realisiert, dass ein Betätigungskolben in axialer Richtung von einer Ausgangsstellung in eine Spannstellung bewegt wird, wobei in dem Betätigungskolben Ausnehmungen angeordnet sind, in die mehrere Hebelelemente eingreifen, welche gleichzeitig in eine Ausnehmung eines zugeordneten Spannelements eingreifen und somit die Axialbewegung des Betätigungskolbens in eine radiale Bewegung des jeweiligen Spannelements umsetzen können. Eine derartige Ausgestaltung mit einem in axialer Richtung bewegbaren Kolben ermöglicht einerseits die gleichzeitige Betätigung sämtlicher Spannelemente und andererseits eine platzsparende Anordnung, da keine Betätigungskolben in radialer Richtung angeordnet sind und somit ein kompakter Aufbau ermöglicht wird.
Der Betätigungskolben weist in bevorzugter Weise einen ringförmigen Querschnitt auf und ist in einem die zentrale Öffnung umgebenden Ringraum des Grundkörpers angeordnet. Die Ausgestaltung des Betätigungskolbens mit einem ringförmigen Querschnitt ermöglicht es, eine den Grundkörper in axialer Richtung vollständig durchdringende zentrale Öffnung vorzusehen und somit auch die Einspannung länglicher Werkstücke zu ermöglichen.
Der Betätigungskolben kann pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein, um ihn von seiner Ausgangsstellung in seine Spannstellung zu bewegen. Prinzipiell ist es auch denkbar, dass der Betätigungskolben von beiden Seiten mit Druck beaufschlagt wird und somit sowohl die Bewegung von der Ausgangsstellung in die Spannstellung, als auch die Bewegung von der Spannstellung in die Ausgangsstellung durch unmittelbare Druckbeaufschlagung mit einer Flüssigkeit oder mit einem Gas realisiert wird. Alternativ kann jedoch auch die Rückstellung von der Spannstellung in die Ausgangsstellung durch elastische Spannmittel, beispielsweise Federelemente, realisiert werden, so dass der Betätigungskolben lediglich von einer Seite druckbeaufschlagt wird, wenn er von seiner Ausgangsstellung in seine Spannstellung bewegt werden soll.
Eine Spann- oder Greifeinrichtung der eingangs genannten Art kann ferner den Spannelementen zugeordnete Spannbacken umfassen, die an den Spannelementen derart befestigt sind, dass sie relativ zu diesen quer zur Achse der jeweiligen Radialbohrung über einen definierten Winkelbereich drehbar sind.
Die Drehachse, um welche die Spannbacken relativ zu dem Spannelementen drehbar sind, kann sich dabei parallel zur Spannachse erstrecken. Alternativ kann die Drehachse, um welche die Spannbacken relativ zu den Spannelementen drehbar sind, auch um einen Winkel zwischen 1° und 7° zur Spannachse geneigt sein. Dabei können sich die Drehachsen auf einem Mantel eines Kegels um die Spannachse erstrecken. Durch eine derartige Schrägstellung der Drehachse der Spannbacken relativ zu den Spannelementen kann aufgrund der damit einhergehenden Selbsthemmung vermieden werden, dass sich die Spannbacken unbeabsichtigt lösen.
Der Winkelbereich kann sich dabei über weniger als 4°, insbesondere weniger als 1,5° und/oder mindestens über 0,5° erstrecken.
Eine derartige Drehbarkeit der Spannbacken relativ zu den Spannelementen ermöglicht eine noch bessere Anpassung der Spannbacken an die Geometrie des einzuspannenden Werkstücks. In Verbindung mit der Drehbarkeit der Spannelemente senkrecht zur Spannachse wird den Spannbacken ein zweiter Freiheitsgrad verliehen. Dadurch wird gerade bei komplexen Werkstückgeometrien und filigran ausgestalteten Werkstücken ein präzises Spannen ermöglicht.
Zum Anbringen der Spannbacken können die Spannelemente ein Aufsteckprofil und die Spannbacken ein dazu korrespondierendes Gegenprofil aufweisen, so dass die Spannbacken insbesondere axial mit dem Aufsteckprofil zusammengeführt werden können. Das Aufsteckprofil kann dabei einteilig mit dem Spannelement ausgebildet sein und/oder einen sich im Wesentlichen in Richtung der Spannachse erstreckenden Bolzen mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt umfassen, der über einen Verbindungssteg in seiner radialen Richtung mit dem Spannelement verbunden ist. Durch den sich im Wesentlichen in Richtung der Spannachse erstreckenden Bolzen kann erreicht werden, dass das Gegenprofil der Spannbacken um diesen über einen definierten Winkelbereich drehbar ist. Dabei können grundsätzlich die Spannbacken relativ zu den Spannelementen um den gleichen Winkelbereich drehbar sein. Alternativ kann jede Spannbacke individuell über einen anderen Winkelbereich drehbar sein, wenn die jeweilige Spann- oder Greifaufgabe beispielsweise aufgrund der Werkstückgeometrie dies erfordert.
In weiterer Ausgestaltung kann der Bolzen in Längsrichtung konisch ausgebildet sein, um beim Aufstecken einer Spannbacke einen Anschlag zu bilden. Alternativ kann der Bolzen zylindrisch ausgebildet sein und an seiner vorderen Stirnfläche eine Anschlagfläche für die korrespondierende Spannbacke bilden.
Um zu vermeiden, dass Flüssigkeiten und/oder Schmutz in den Betätigungsmechanismus eindringen, kann die Radialbohrung abgedichtet sein, wobei insbesondere in der Wandung der Radialbohrungen und/oder in der Außenfläche der Spannelemente ringförmig umlaufende Nuten ausgebildet sind, in denen jeweils ein Dichtelement, insbesondere ein O-Ring, angeordnet ist. Die Nuten sind dabei bevorzugt so ausgestaltet, dass das Dichtelement in radialer Richtung gequetscht wird, wodurch einerseits eine abdichtende Wirkung gegen das Eindringen von Schmutz und Flüssigkeiten erzielt wird, andererseits eine Gleitbewegung der Spannelemente radial zur Spannachse möglich bleibt.
Der Grundkörper kann in axialer Richtung mehrere axiale Grundkörperelemente umfassen, die durch Schrauben miteinander verbunden sind. Durch eine derartige Ausgestaltung ist es möglich, eine Spann- oder Greifeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zu montieren und insbesondere die Komponenten des Betätigungsmechanismus in den Grundkörper einzubringen.
Vorzugsweise weist der Grundkörper an seiner Vorderseite eine dreieckige Außenkontur auf.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Anordnung von Spann- oder Greifeinrichtungen für eine Honmaschine, wobei eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Spann- oder Greifeinrichtungen auf einer Trägerplatte derart angeordnet sind, dass die Spannachsen der Spann- oder Greifeinrichtungen auf einem Mantel eines Kreiszylinders um einen Mittelpunkt der Trägerplatte positioniert sind. Die Spann- oder Greifeinrichtungen sind dabei möglichst weit außen auf der Trägerplatte positioniert, um eine möglichst große Anzahl auf der Trägerplatte unterbringen zu können. Vorzugsweise ist dabei die Achse einer Radialbohrung zum Mittelpunkt der Trägerplatte gerichtet.
In bevorzugter Ausgestaltung umfasst diese Anordnung von Spann- oder Greifeinrichtungen mindestens acht Spann- oder Greifeinrichtungen.
Für die weitere Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:

1 eine Spann- oder Greifeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Darstellung ohne Spannbacken;
2 die Spann- oder Greifeinrichtung aus 1 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht;
3 die Spann- oder Greifeinrichtung aus 1 in einer teilweise entlang der Schnittlinie A-A geschnittenen Seitenansicht;
4 die Spann- oder Greifeinrichtung aus 1 in einer Detailschnittansicht entlang der Schnittlinie K-K;
5 die Spann- oder Greifeinrichtung aus 1 mit montierten Spannbacken in perspektivischer Darstellung;
6 die Spann- oder Greifeinrichtung aus 5 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;
7 die Spann- oder Greifeinrichtung aus 1 mit alternativen Spannbacken in perspektivischer Darstellung;
8 die Spann- oder Greifeinrichtung aus 7 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht; und
9 eine Anordnung von Spann- oder Greifeinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Darstellung.

In den 1 bis 6 ist eine Spann- oder Greifeinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung abgebildet. Diese ist als Spanneinrichtung 1 zum Einspannen von Werkstücken in Honmaschinen ausgebildet und besitzt einen Grundkörper 2, der in seiner vorderen Stirnfläche 3 dreieckiger Grundform eine zentrale Öffnung 4 zur Aufnahme eines Werkstücks aufweist und eine Spannachse X definiert. Zur Vereinfachung der Montage ist der Grundkörper 2 in axialer Richtung unterteilt und umfasst mehrere axiale Grundkörperelemente 5, 6, 7, welche durch nicht näher dargestellte Schrauben miteinander verbunden sind.
In dem Grundkörper 2 sind drei Radialbohrungen 8 ausgebildet, welche sich ausgehend von der zentralen Öffnung 4 senkrecht zur Spannachse X nach außen erstrecken und den Grundkörper 2 vollständig nach außen durchdringen. In jeder Radialbohrung 8 ist genau ein Spannelement 9 angeordnet.
Zum Vermeiden des Eindringens von Schmutz und Flüssigkeiten sind die Radialbohrungen 8 abgedichtet. Konkret sind dazu in der Wandung der Radialbohrungen 8 sowohl in der Nähe der zentralen Öffnung 4, als auch nahe der Außenseite des Grundkörpers 2 jeweils eine ringförmig umlaufend Nut 10 ausgebildet, in denen jeweils in O-Ring 11 angeordnet ist.
Die Spannelemente 9 sind gemeinsam durch einen Betätigungsmechanismus radial zur Spannachse X entlang der jeweiligen Bohrungsachse Y1, Y2, Y3 verstellbar, um ein Werkstück einzuspannen oder frei zu geben.
Der Betätigungsmechanismus umfasst einen konzentrisch zur Spannachse X im Grundkörper 2 angeordneten Betätigungskolben 12, der mittels pneumatischer Betätigung axial zwischen einer vorderen Ausgangsstellung (3) und einer hinteren Spannstellung (6) bewegbar ist. Der Betätigungskolben 12 weist einen ringförmigen Querschnitt auf und ist in einem die zentrale Öffnung 7 umgebenden Ringraum 13 des Grundkörpers 2 angeordnet.
Wie insbesondere in 3 und 6 erkennbar ist jedem Spannelement 9 ein zweiarmiges Hebelelement 14 zugeordnet, welches im Grundkörper 2 in einer die Spannachse X enthaltenden Schwenkebene gelenkig schwenkbar gelagert ist. Das zweiarmige Hebelelement 14 besitzt einen ersten Hebelarm 15, welcher in eine im zugehörigen Spannelement 9 ausgebildete Ausnehmung 16 eingreift. Der mit dem ersten Hebelarm 15 einen Winkel von etwa 110° einschließende zweite Hebelarm 17 greift in eine korrespondierende im Betätigungskolben 12 ausgebildete Ausnehmung 18 ein. Die Anordnung ist so gestaltet, dass eine axiale Bewegung des Betätigungskolbens 12 in eine radiale Bewegung des Spannelements 9 umgesetzt werden.
In den 1 bis 4 ist der Betätigungskolben 12 in seiner unteren Spannstellung positioniert, so dass sich die Spannelemente 9 in ihrer inneren Endposition befinden.
Erfindungsgemäß ist jedes Spannelement 9 um die Achse Y1, Y2, Y3 der zugeordneten Radialbohrung 8 über ein definiertes Winkelspiel von 1° drehbar. Aus den 2 und 4 ist ersichtlich, dass dies konstruktiv realisiert wird, indem jedes Spannelement 9 in seinem in die Radialbohrung 8 eingreifenden Abschnitt eine Querbohrung 19 aufweist, in welche ein zylinderförmiger Stift 20 eingesetzt ist. Dieser ragt zur Vorderseite der Spanneinrichtung 1 hin radial aus dem Spannelement 9 in eine Durchgangsöffnung 21 des Grundkörpers 2.
Jeder Durchgangsöffnung 21 ist ein Abdeckelement 22 zugeordnet, welches die jeweilige Durchgangsöffnung 21 außenseitig überdeckt. Die Abdeckelemente 22 weisen jeweils eine senkrecht zur Spannachse X, d.h. eine radial verlaufende Nut 23 auf, in welche der Stift 20 mit Spiel in Richtung der Nutbreite eingreift. Durch den Eingriff des Stifts 20 in die Nut 23 wird einerseits eine Verdrehsicherung ausgebildet, durch welche die vollständige Verdrehbarkeit des Spannelements 9 um die Achse Y1, Y2, Y3 der jeweiligen Radialbohrung 8 unterbunden wird, andererseits wird durch das Spiel in Richtung der Breite der Nut 23 ein Winkelspiel definiert, über welches die Spannelemente 9 drehbar sind.
Die Abdeckelemente 22 sind am Grundkörper 2 festgeschraubt, um durch Austausch der Abdeckelemente 22 die Breite der Nut 23 und somit das Winkelspiel, über welches die Spannelemente 9 um die Achse Y1, Y2, Y3 der zugeordneten Radialbohrung 8 drehbar sind, variieren zu können. Dabei können grundsätzlich die Abdeckelemente 22 so ausgestaltet sein, dass sie ein identisches Winkelspiel der Spannelemente 9 ermöglichen. Denkbar ist aber auch, dass die Spanneinrichtung 1 so konfiguriert wird, dass jedes Spannelement 9 individuell mit einem anderen Winkelspiel versehen ist, wenn die jeweilige Spannaufgabe dies erfordert.
An ihren inneren, in die zentrale Öffnung 4 vorstehenden inneren Endbereichen tragen die Spannelemente 9 jeweils Befestigungsmittel für eine Spannbacke 27 in der Form eines Aufsteckprofils 24, auf welches Spannbacken 27 mit einem dazu korrespondierenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Gegenprofil aufgesteckt sind, wie dies in den 5 und 6 gezeigt ist.
Im vorliegenden Fall sind die Aufsteckprofile 24 einteilig mit dem jeweiligen Spannelement 9 ausgebildet. Sie umfassen einen sich in Richtung der Spannachse X erstreckenden Bolzen 25 mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt, der über einen Verbindungssteg 26 in seiner radialen Richtung mit dem jeweiligen Spannelement 9 verbunden ist.
Die Spannbacken 27 sind derart an den Spannelementen 9 befestigt, dass sie relativ zu diesen um eine parallel zur Spannachse X verlaufende Drehachse über einen definierten Winkelbereich drehbar sind. Alternativ wäre es auch denkbar, dass die Drehachsen, um welche die Spannbacken 27 relativ zu den Spannelementen 8 drehbar sind, zu der Spannachse X geneigt sind, um infolge der damit einhergehenden Selbsthemmung ein unbeabsichtigtes Ablösen der Spannbacken 27 von den Spannelementen 9 zu vermeiden.
In gleicher Weise wie beim Winkelspiel der Spannelemente 9 können sämtliche Spannbacken 27 über den gleichen Winkelbereich drehbar sein oder - wenn die Spannaufgabe dies erfordert - jeweils über unterschiedliche Winkelbereiche. Im vorliegenden Fall erstreckt sich der Winkelbereich einheitlich über einen Winkel von 1,5°. Die vordere Stirnfläche der Aufsteckprofile 24 bildet dabei eine axiale Anschlagfläche für die korrespondierende Spannbacke 27.
In den 7 und 8 ist eine Spanneinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche sich von der in den 5 und 6 dargestellten Spanneinrichtung 1 dadurch unterscheidet, dass die Spannbacken 28 so ausgestaltet sind, dass sie eine Zweipunktauflage an dem einzuspannenden Werkstück ermöglichen. In 8 ist erkennbar, dass die Spannbacken 28 um die Achsen Y1, Y2, Y3 der zugeordneten Radialbohrung 8 über ein definiertes Winkelspiel drehbar sind.
Zum Einspannen eines Werkstücks befinden sich die mit Spannbacken 27, 28 versehenen Spannelemente 9 in ihrer äußeren Endposition, was bedeutet, dass der Betätigungskolben 12 in seiner oberen Ausgangsstellung ist. Nach dem Einsetzen des Werkstücks in die zentrale Öffnung 4 zwischen die Spannbacken 27, 28 wird der Betätigungskolben 12 pneumatisch mit Druck beaufschlagt, so dass er sich von seiner oberen Ausgangsstellung in seine Spannstellung bewegt. Die damit einhergehende Schwenkbewegung der Hebelelemente 14 bewirkt eine Umsetzung der axialen Bewegung des Betätigungskolbens 12 in eine radiale Bewegung der Spannelemente 9, so dass sich die Spannelemente 9 mit den Spannbacken 27, 28 nach innen bewegen, bis sie in Kontakt mit der Werkstückoberfläche kommen und eine Spannkraft auf diese aufbringen. Durch das Winkelspiel der Spannelemente 9 um die Achse Y1, Y2, Y3 der jeweiligen Radialbohrung 8 und durch den Winkelbereich, über den die Spannbacken 27, 28 relativ zu den Spannelementen 9 drehbar sind, passen sich die Spannbacken 27, 28 der Werkstückgeometrie an, so dass ein sauberes Anliegen an der Werkstückoberfläche gewährleistet ist.
In 9 ist eine Anordnung von erfindungsgemäßen Spanneinrichtungen für eine Honmaschine dargestellt, bei welcher insgesamt zehn Spanneinrichtungen auf einer Trägerplatte 29 derart angeordnet sind, dass die Spannachsen X der Spanneinrichtungen 1 auf einem Mantel eines Kreiszylinders um eine Mittelachse Z der Trägerplatte 29 positioniert sind. Die Spanneinrichtungen 1 zeigen dabei mit der Achse Y1 einer Radialbohrung 9 nach innen und sind soweit wie möglich außen auf der Trägerplatte 29 positioniert, um eine möglichst große Anzahl an Spanneinrichtungen 1 auf der Trägerplatte 29 unterzubringen. Ferner ist erkennbar, dass jeder Spanneinrichtung 1 zwei Zuführschläuche 30 zur Ansteuerung des jeweiligen Betätigungskolbens 12 zugeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1: Spanneinrichtung
2: Grundkörper
3: vordere Stirnfläche
4: zentrale Öffnung
5, 6, 7: axiale Grundkörperelemente
8: Radialbohrung
9: Spannelement
10: ringförmig umlaufende Nut
11: O-Ring
12: Betätigungskolben
13: Ringraum
14: Hebelelement
15: erster Hebelarm
16: Ausnehmung
17: zweiter Hebelarm
18: Aussparung
19: Querbohrung
20: zylinderförmiger Stift
21: Durchgangsöffnung
22: Abdeckelement
23: Nut
24: Aufsteckprofil
25: Bolzen
26: Verbindungssteg
27: Spannbacke
28: Spannbacke
29: Trägerplatte
30: Zuführleitungen
X: Spannachse
Y1, Y2, Y3: Bohrungsachse
Z: Mittelachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1572403 B1 [0003]

Claims

Spann- oder Greifeinrichtung (1), insbesondere zum Einspannen von Werkstücken in Honmaschinen, mit einem Grundkörper (2), der in seiner vorderen Stirnfläche (3) eine zentrale Öffnung (4) zur Aufnahme eines Werkstücks aufweist und eine Spannachse (X) definiert, wobei in dem Grundkörper (2) mehrere Radialbohrungen (8) ausgebildet sind, die sich ausgehend von der zentralen Öffnung (4) senkrecht zur Spannachse (X) nach außen erstrecken, und Spannelementen (9), welche in den Radialbohrungen (8) angeordnet und darin gemeinsam durch einen Betätigungsmechanismus radial zur Spannachse (X) verstellbar sind, um ein Werkstück zu spannen oder freizugeben, und die an ihren inneren, in die zentrale Öffnung (4) vorstehenden Endbereichen jeweils Befestigungsmittel zum Anbringen einer Spannbacke (27, 28) tragen, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (9) um die Achse der zugeordneten Radialbohrung (8) über ein definiertes Winkelspiel drehbar sind.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Winkelspiel höchstens 5°, insbesondere 4°, vorzugsweise 2° und/oder mindestens 0,5°, insbesondere 1° beträgt.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Spannelement (9) in seinem in die jeweilige Radialbohrung (8) eingreifenden Abschnitt eine Querbohrung (19) aufweist, in welcher ein zylinderförmiger Stift (20) angeordnet ist, der radial aus dem Spannelement (9) vorragt und in eine senkrecht zu der Spannachse (X) verlaufende Nut (23) mit Spiel in Richtung der Nutbreite eingreift.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zylinderförmige Stift (20) zur Vorderseite der Spann- oder Greifeinrichtung (1) hin in eine Durchgangsöffnung (21) des Grundkörpers (2) ragt, wobei jeder Durchgangsöffnung (21) ein Abdeckelement (22) zugeordnet ist, welches die Durchgangsöffnung (21) außenseitig überdeckt und in welchem die Nut (23), in welche der zylinderförmige Stift (20) mit Spiel eingreift, ausgebildet ist.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckelemente (22) am Grundkörper (2) lösbar befestigt, insbesondere festgeschraubt sind.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Radialbohrung (8) ein Spannelement (9) angeordnet ist.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) genau drei, gleichmäßig entlang des Umfangs der zentralen Öffnung (4) verteilte Radialbohrungen (8) zur Aufnahme von Spannelementen (9) aufweist.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbohrungen (8) den Grundkörper (2) vollständig nach außen durchdringen.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus einen konzentrisch zur Spannachse (X) im Grundkörper (2) angeordneten Betätigungskolben(12), der axial zwischen einer Ausgangsstellung und einer Spannstellung bewegbar ist, und jedem Spannelement (9) zugeordnet ein zweiarmiges Hebelelement (14) umfasst, welches im Grundkörper (2) auf einer die Spannachse (X) enthaltenden Schwenkebene gelenkig schwenkbar gelagert ist, mit einem Hebelarm (15) in eine im jeweiligen Spannelement (9) ausgebildete Aussparung (18) und mit dem anderen Hebelarm (17) in eine korrespondierende im Betätigungskolben (12) ausgebildete Ausnehmung (16) eingreift, um eine axiale Bewegung des Betätigungskolbens (12) in eine radiale Bewegung des jeweiligen Spannelements (9) umzusetzen.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hebelarme (15, 17) des Hebelelements (14) einen Winkel zwischen 80° und 140°, insbesondere zwischen 100° und 120° einschließen.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (12) einen ringförmigen Querschnitt aufweist und in einem die zentrale Öffnung (4) umgebenden Ringraum (13) des Grundkörpers (2) angeordnet ist.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (12) pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ist, um ihn aus der Ausgangsstellung in die Spannstellung zu bewegen.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (12) durch elastische Spannmittel, insbesondere Federelemente, in seine Ausgangsstellung rückstellbar ist.
Spann- oder Greifeinrichtung (1), insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem Grundkörper (2), der in seiner vorderen Stirnfläche (3) eine zentrale Öffnung (4) zur Aufnahme eines Werkstücks aufweist und eine Spannachse (X) definiert, wobei in dem Grundkörper (2) mehrere Radialbohrungen (8) ausgebildet sind, die sich ausgehend von der zentralen Öffnung (4) senkrecht zur Spannachse (X) nach außen hin erstrecken, und Spannelementen (9), welche in den Radialbohrungen (8) angeordnet und darin gemeinsam durch einen Betätigungsmechanismus radial zur Spannachse (X) verstellbar sind, um ein Werkstück einzuspannen oder freizugeben, und die an ihren inneren, in die zentrale Öffnung (4) vorstehenden Endbereichen jeweils eine Befestigungsvorrichtung für eine Spannbacke (27, 28) tragen, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner den Spannelementen (9) zugeordnete Spannbacken (27, 28) umfasst, die an den Spannelementen (9) derart befestigt sind, dass sie relativ zu diesen quer zur Achse (Y1, Y2, Y3) der Radialbohrung über einen definierten Winkelbereich drehbar sind.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drehachsen, um welche die Spannbacken (27, 28) relativ zu den Spannelementen (9) drehbar sind, parallel zu der Spannachse (X) erstrecken.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen, um welche die Spannbacken (27, 28) relativ zu den Spannelementen (9) drehbar sind, um einen Winkel zwischen 1° und 7° zur Spannachse (X) geneigt sind.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Winkelbereich über weniger als 4°, insbesondere weniger als 1,5° und/oder mindestens über 0,5° erstreckt.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (9) zur Befestigung der Spannbacken (27, 28) ein Aufsteckprofil (24) und die Spannbacken (27, 28) ein dazu korrespondierendes Gegenprofil aufweisen, so dass die Spannbacken (27, 28) insbesondere axial mit dem Aufsteckprofil (24) zusammengeführt werden.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsteckprofil (24) einteilig mit dem Spannelement (9) ausgebildet ist.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufsteckprofil (24) einen sich im Wesentlichen in Richtung der Spannachse (X) erstreckenden Bolzen (25) mit einem im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt umfasst, der über einen Verbindungssteg (26) in seiner radialen Richtung mit dem Spannelement (9) verbunden ist.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (25) in Längsrichtung konisch ausgebildet ist, um beim Aufstecken einer Spannbacke (27, 28) einen Anschlag zu bilden.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (25) zylindrisch ausgebildet ist und an seiner vorderen Stirnfläche (3) eine Anschlagfläche für die korrespondierende Spannbacke (27, 28) bildet.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialbohrung (8) abgedichtet ist, um das Eindringen von Schmutz und Flüssigkeiten in den Betätigungsmechanismus zu verhindern, wobei insbesondere in der Wandung der Radialbohrungen (8) und/oder in der Außenfläche der Spannelemente (9) ringförmig umlaufende Nuten (10) ausgebildet sind, in denen jeweils ein Dichtelement, insbesondere ein O-Ring (11), angeordnet ist.
Spann- oder Greifeinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) in axialer Richtung mehrere axiale Grundkörperelemente (5, 6, 7) umfasst, die durch Schrauben miteinander verbunden sind.
Anordnung von Spann- oder Greifeinrichtungen (1) für eine Honmaschine, wobei eine Vielzahl von Spann- oder Greifeinrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22 auf einer Trägerplatte (29) derart angeordnet sind, dass die Spannachsen (X) der Spann- oder Greifeinrichtungen (1) auf einem Mantel eines Kreiszylinders um einen Mittelpunkt der Trägerplatte (29) positioniert sind.
Anordnung von Spann- oder Greifeinrichtungen (1) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens acht Spann- oder Greifeinrichtungen (1) umfasst.