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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Anschlags an einer Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Verwendungen von Wellensicherungs-Ringen gemäß DIN 471 und DIN 472 zur Bildung eines Tiefenanschlags an einer Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine. Diese sind auch bekannt als Seeger-Ringe.
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Um beispielsweise an einem Backenfutter einer Drehmaschine ein Werkstück mit einer bestimmten Tiefe einspannen zu können oder einen Tiefenanschlag mit Richtung nach innen zu schaffen, können teilweise von hinten entlang der Achse des Backenfutters sogenannte Anschlagstangen oder dergleichen eingefahren werden. Dies bedeutet jedoch erhebliche bauliche Aufwendungen, welche in der Regel kaum nachträglich an einem Backenfutter vorgenommen werden können.
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Aus der
DE 41 31 593 A1 ist es bekannt, einen scheibenförmigen Körper als Drehfutteranschlag für Werkzeugmaschinen zu verwenden. In dem scheibenförmigen Körper sind Einschnitte ausgebildet, welche dem Querschnitt der Backen entsprechen. Ein solcher Drehfutteranschlag kann in ein beliebiges Backenfutter eingebracht werden, ist jedoch nicht besonders vielseitig.
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Aus der
DE 42 10 760 A1 ist ein weiterer Tiefenanschlag für ein Backenfutter bekannt. Auch hier ist keine Befestigung an den Spannbacken direkt möglich.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Anordnung sowie eingangs genannte Verwendungen zu schaffen, mit denen die Probleme des Standes der Technik vermieden werden können, insbesondere auf einfache Art und Weise ein sehr flexibel handhabbarer Anschlag an einer Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine geschaffen werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe zum einen durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben und werden im folgenden erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Erfindungsgemäß ist der Anschlag ein Tiefenanschlag bzw. Längsanschlag, beispielsweise für mit der Werkzeugmaschine zu bearbeitende und in der Spanneinrichtung, beispielsweise einem Backenfutter, einzuspannende Werkstücke. Der Anschlag liegt dabei an mehreren Backen des Backenfutters an, insbesondere können dies drei Backen sein. Der Anschlag wird von einem Anschlagring gebildet, der an Ausnehmungen oder Erhebungen an den Backen in Längsrichtungen abgestützt anliegt. Die Abstützung ist insbesondere in Richtung in die Spanneinrichtung hinein gegeben. Unter einem Anschlagring soll hier ein ringartiger Anschlag verstanden werden. Dieser muss nicht notwendigerweise kreisrund zu sein, ebenso muss er nicht geschlossen zu sein, worauf später noch eingegangen wird.
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Derartige Spanneinrichtungen sind beispielsweise Backenfutter mit mehreren Backen, beispielsweise zwei bis sechs Backen. Ebenso sind dies auch Spannzangen, Spannköpfe und Spanndorne. Im folgenden wird der Ausdruck Backenfutter beispielhaft für sämtliche derartige Spanneinrichtungen verwendet.
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An der Spanneinrichtung bzw. den Backen des Backenfutters, insbesondere an den Spannflächen, sind erfindungsgemäß Ausnehmungen oder Erhebungen ausgebildet. Diese können insbesondere abhängig davon vorgesehen sein, wo der Anschlagring angebracht werden soll, also auf der Innenseite der Backen oder der Außenseite der Backen. Die Ausnehmungen oder Erhebungen weisen bei den meisten, insbesondere allen Backen, dieselbe axiale Tiefe bezüglich des Backenfutters auf. So wird gewährleistet, dass sich ein Anschlagring beim Verlauf einer solchen zueinander gehörenden Gruppe von Ausnehmungen oder Erhebungen an jeder Backe an derselben Tiefe befindet. Der Anschlag kann elastisch, flexibel oder beweglich ausgebildet sein. So kann er seinen Durchmesser verändern, wenn er an den Ausnehmungen oder Erhebungen anliegt und das Backenfutter eingestellt bzw. gespannt wird. Durch die Elastizität bzw. Flexibilität oder Bewegbarkeit des Anschlagrings ändert sich dieser mit dem Spannvorgang des Backenfutters bzw. der daraus folgenden Durchmesserveränderung.
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Einerseits kann vorgesehen sein, dass im Innenbereich, insbesondere den Spannflächen, der Backen Ausnehmungen vorgesehen sind. Diese können die Form von Halte- oder Anlagenuten aufweisen und quer zur Längsrichtung des Backenfutters verlaufen.
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Die vorgenannten Anlagenuten können in Richtung in das Backenfutter hinein eine zu der Oberfläche der Backen im wesentlichen senkrechte Wandung aufweisen. Dies ist vorteilhaft derart, dass der Anschlagring bzw. Wellensicherungs-Ring in diese Richtung nicht ausweicht, sondern festsitzt. Eine gegenüberliegende Wandung der Anlagenuten kann abgeschrägt sein. So rutscht der Anschlagring sozusagen ab einer bestimmten Stellung von selber in die gewünschte Anschlagstellung. Des weiteren kann entlang einer derartig abgeschrägten Wandung der Anschlagring leichter wieder herausgezogen werden.
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Andererseits können Erhebungen in Form von Rippen vorgesehen sein. Diese können denselben Längsverlauf aufweisen wie die Anlagenuten. Insbesondere können sie in etwa kongruent zu den Anlagenuten und gespiegelt ausgebildet sein.
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Die Ausnehmungen oder Erhebungen erstrecken sich, insbesondere im Fall von Ausnehmungen, vorteilhaft über eine gesamte Seite der Backen. Die Backen können jeweils mehrere Ausnehmungen oder Erhebungen aufweisen, vorteilhaft mit jeweils demselben Abstand. So ist eine Abstufung der Längsanschlags möglich. Dies können jeweils äquidistante Entfernungen sein, beispielsweise 5 mm oder 10 mm.
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Insbesondere das Anbringen von Ausnehmungen ist nachträglich relativ einfach durchzuführen bei Spannbacken. Beispielsweise können hierzu Drehwerkzeuge bei rotierendem Spannfutter einer Drehmaschine im Spannbereich eingeführt werden und so die Ausnehmungen herausgearbeitet werden.
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Für die Ausbildung eines Anschlagrings gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Gemäß einem grundsätzlichen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein Anschlagring in Umfangsrichtung unterbrochen sein. Dies bedeutet, dass sich die Enden weder überschneiden noch berühren. Eine derartige Unterbrechung kann sich über einen Bogenwinkel von maximal 45° erstrecken, insbesondere ca. 10° bis 20°.
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Bei einem derartigen nicht geschlossenen Anschlagring können die Enden des Anschlagrings abstehende Abschnitte aufweisen. Diese können zumindest teilweise in radialer Richtung weisen und nicht ganz zusammenstoßen. Mittels dieser Abschnitte kann ein Anschlagring zusammengedrückt oder auseinandergedrückt und in das Backenfutter eingesetzt werden.
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Bei einem weiteren grundsätzlichen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Anschlagring ebenfalls nicht einstückig bzw. durchgehend geschlossen sein. Dabei ist er jedoch derart überlappend ausgebildet, dass er bereichsweise zweilagig oder doppelt ist. Derartige Ausbildungen sind auch bekannt von anderen Sicherungsringen, beispielsweise bei Splinten. Weitere Ausbildungen sind Ringe wie bei einem Schlüsselbund.
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Ein solcher Anschlagring kann aus einem flexiblen Material bestehen. Dieses kann vorteilhaft jedoch nicht dehnbar sein, beispielsweise ein Federstahl. Ein möglicher solcher Ring kann ein Wellensicherungs-Ring sein, welche auch unter dem Namen „Seeger-Ring” in einer speziellen Form erhältlich sind. Des weiteren ist es von Vorteil, wenn der Querschnitt eines solchen Rings im wesentlichen rechteckig ist. Wenn er in axialer Richtung des Backenfutters einen flachen Querschnitt aufweist, steht er aus den ihn haltenden Ausnehmungen weiter heraus und bietet einen besseren Anschlag.
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Gemäß einem dritten grundsätzlichen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Anschlagring umlaufend und einstückig geschlossen sein. Dabei sollte er aus einem elastischen und dehnbaren Material bestehen, insbesondere ein Kunststoffring oder Gummiring sein. Ein solcher Anschlagring kann einen runden Querschnitt aufweisen.
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Die Anschlagringe allgemein, insbesondere aus nicht elastischem Material, sollten eine kreisrunde Form aufweisen. Insbesondere sollte ihre Form dem Querschnittinnenraum des Futters bzw. der Spanneinrichtung entsprechen. Besonders wichtig ist es, wenn der Anschlagring bei einem kreisrunden Spannfutter diese Form an derjenigen Seite aufweist, mit welcher er an den Backen anliegt. So kann ein Anschlagring aus Federstahl beispielsweise an seiner Außenseite kreisrund sein. Zur Innenseite hin können Abschnitte oder dergleichen abstehen, welche die Anschlagwirkung verbessern.
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Eine weitere erfindungsgemäße Variante einer vorgenannten Anordnung sieht eine Vielzahl oder ein sogenanntes Set von Anschlagringen vor. Diese sind im wesentlichen kongruent zueinander ausgebildet und weisen verschiedene Größen bzw. Durchmesser auf. Die Abstufung kann mindestens 1 mm betragen, vorzugsweise 2 mm. Mit einer derartigen Auswahl von Anschlagringen kann für jeden Durchmesserbereich bzw. Spanndurchmesserbereich der Spanneinrichtung ein Anschlag geschaffen werden. Durch die vorgesehene Vielzahl von Ausnehmungen oder Erhebungen in axialer Tiefenrichtung des Backenfutters kann neben dem Spanndurchmesser die Spanntiefe beeinflusst werden bzw. ein Tiefenanschlag gebildet werden.
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Eine erfindungsgemäße Verwendung eines Wellensicherungs-Rings mit den Merkmalen des Anspruchs 13 löst ebenfalls die vorgenannte Aufgabe. Der Wellensicherungs-Ring und/oder die Spanneinrichtung sind dabei vorteilhaft nach einem der vorgenannten Merkmale ausgebildet.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch die Verwendung einer Vielzahl von Wellensicherungs-Ringen zur Bildung eines Längsanschlags bei einer Spanneinrichtung einer Werkzeugmaschine über einen großen Verstellbereich hinweg. Hier sind die Merkmale des Anspruchs 14 vorgesehen, nämlich, wie zuvor bereits ausgeführt worden ist, verschiedene Wellensicherungs-Ringe mit Durchmesserabstufungen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Schrägdarstellung einer Backe mit eingefrästen Nuten gemäß der Erfindung,
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2 einen seitlichen Schnitt durch die Backe aus 1 in vergrößerter Darstellung mit innen und außen angesetztem Wellensicherungs-Ring,
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3 ein beispielhafter Wellensicherungs-Ring mit angedeuteten, radial nach innen weisenden Abschnitten zum Zusammendrücken,
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4 eine Schrägansicht eines Backenfutters gemäß der Erfindung mit drei Backen nach 1 und innen eingesetztem Wellensicherungs-Ring sowie eingespanntem Werkstück,
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5 ein seitlicher Schnitt durch das Backenfutter aus 4,
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6 das Backenfutter aus 4 mit außen aufgesetztem Wellensicherungs-Ring und aufgespanntem Werkstück und
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7 eine seitlichen Schnitt durch das Backenfutter aus 6.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In 1 ist eine Backe 11 schräg dargestellt, die aus einem Backenfutter als Beispiel für eine Spanneinrichtung herausgenommen ist. An einer inneren Spannfläche 13 sind quer verlaufende Nuten 17 eingefräst. Ebenso sind derartige Nuten 17 an zwei abgestuften, äußeren Spannflächen 15a und 15b vorgesehen.
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Die vergrößerte Darstellung in 2 verdeutlicht vor allem die genaue Form der Nuten 17. Sie sind in Richtung in das Backenfutter hinein, in der 2 also nach links, mit einer senkrechten hinteren Wandung 18 versehen. Die andere bzw. vordere Wandung 19 verläuft schräg, so dass sich ein dreieckförmiger Querschnitt der Nuten 17 ergibt. Dies hat den Vorteil, wie aus 2 mit den eingesetzten Wellensicherungs-Ringen 21 zu erkennen ist, dass diese in Richtung nach links zu an der hinteren Wandung 18 abgestützt sind und sich nicht verschieben können. Nach rechts jedoch, also gegen die vordere Wandung 19, können sie relativ leicht herausgezogen und entfernt werden aus der Nut 17. Hierbei ist nämlich zu beachten, dass ein Einsetzen oder Aufspannen der Wellensicherungs-Ringe 21 in der Regel in einem Zustand erfolgt, indem sie zusammen- oder auseinandergedrückt werden müssen. So ist ein leichtes Einsetzen mit im wesentlichen selbsttätiger Fixierung möglich.
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In 3 ist ein beispielhafter Wellensicherungs-Ring 21 dargestellt. Er besteht aus einem Ringkörper 22, der den größten Teil des Umfangs umläuft. An den Enden 23 ist der Ring verbreitert und trägt eine Bohrung an jedem Ende 23. Die Enden berühren sich nicht, sondern weisen einen Zwischenraum auf. Gestrichelt dargestellt sind Abschnitte 24, welche radial nach innen zum Mittelpunkt reichen und vorteilhaft noch in die Zeichenebene hinein oder aus dieser herausragen. Mittels dieser Abschnitte 24 kann der Wellensicherungs-Ring 21 zusammengedrückt werden zum leichteren Einsetzen in ein Backenfutter. Wird ein solcher Wellensicherungs-Ring 21 auf die äußeren Spannflächen 15 aufgespannt, so ist es zum einen von Vorteil, wenn die Enden 23 nach außen zu verbreitert sind. Des weiteren sollten auch die Abschnitte 24 nach außen ragen.
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Es ist im Rahmen der Erfindung von Vorteil, wenn am Innenumfang oder am Außenumfang des Anschlagrings, mit der er an den Backen des Backenfutters anliegt, eine kreisrunde Form gegeben ist.
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In 4 ist ein komplettes Backenfutter 12 vereinfacht dargestellt. Es weist drei Backen 11 auf, wie sie in 1 dargestellt sind. An den inneren Spannflächen 13 der Backen 11 ist ein Wellensicherungs-Ring 21 eingespannt. Er dient als Tiefenanschlag für ein Werkstück 30, das ebenfalls an den inneren Spannflächen 13 der Backen 11 eingespannt ist.
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Aus der Schnittdarstellung in 5 ist zu erkennen, wie zum einen die Nuten 17 der Backen 11 in radialer Richtung sämtlich auf gleicher Tiefe sind. Somit ist der eingesetzte Wellensicherungs-Ring, wenn er in Nuten 17 derselben Tiefe eingesetzt ist, senkrecht zur Längsrichtung des Backenfutters 12. Dadurch wird sichergestellt, dass das Werkstück 30 einen Tiefenanschlag durch den Wellensicherungs-Ring aufweist, der an allen Nuten mit gleicher Tiefe anliegt und eine exakte Einspannung gewährleistet.
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Bei dem Backenfutter 12 gemäß 6 ist außen auf die äußeren Spannflächen 15 in die entsprechenden Nuten 17 ein Wellensicherungs-Ring aufgespannt. Ein Werkstück 30 ist ebenfalls auf die äußeren Spannflächen 15 aufgespannt. Dabei bildet der Wellensicherungs-Ring 21 wiederum den Tiefenanschlag, ähnlich wie bei 4.
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7 wiederum zeigt die entsprechende Schnittdarstellung von 6.
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Anstelle eines Wellensicherungs-Rings 21 können weitere, vorgenannte Anschlagringe aus festen Materialien, beispielsweise federndem Metall oder Kunststoff, verwendet werden. Gummiringe oder dergleichen können in der Regel lediglich für den Einsatz an den äußeren Spannflächen 15 verwendet werden. Dann allerdings entspricht ihre Verwendung derjenigen, wie sie auch in 2 bei dem auf die äußeren Spannflächen 15 aufgespannten Wellensicherungs-Ring 21 zu erkennen ist.
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Nicht dargestellt in den Zeichnungen sind die zuvor angesprochenen Zusammenstellungen, Gruppen oder Sets von verschiedenen Größen von Wellensicherungs-Ringen. Diese sind für den Fachmann jedoch leicht vorstellbar. Mit diesen kann für ein bestimmtes Backenfutter der gesamte Spannbereich abgedeckt werden, sei es der Spannbereich der inneren Spannfläche 13 oder der äußeren Spannfläche 15.
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Wenn die Anschlagringe oder Wellensicherungs-Ringe Enden aufweisen, die ohne Verdickung ausgeführt sind, also anders als in 3, so kann ein einzelner Wellensicherungs-Ring sowohl zum Einspannen zwischen die inneren Spannfläche 13 als auch zum Aufspannen auf die äußeren Spannflächen 15 verwendet werden. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Anzahl an benötigten Wellensicherungs-Ringen oder Anschlagringen.
