DE10355555B4

DE10355555B4 - Spannbacken und Spanneinrichtung zum Spannen von Werkstücken

Info

Publication number: DE10355555B4
Application number: DE10355555A
Authority: DE
Inventors: Hans-Michael Weller
Original assignee: Hainbuch GmbH Spannende Technik
Current assignee: Hainbuch GmbH Spannende Technik
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2012-08-09
Anticipated expiration: 2023-11-22
Also published as: DE10355555A1; US20080157453A1; WO2005049278A1; TW200529980A; EP1684946A1

Abstract

Spannbacken (13) für eine Spanneinrichtung (11) zum Spannen eines Werkstücks (20), mit einem Grundkörper (14) und einer an das zu spannende Werkstück anlegbaren Spannseite (18), wobei die Spannseite von wenigstens einem relativ zum Grundkörper verschiebbaren Spannstößel (16) gebildet ist, welcher an die Kontur des zu spannenden Werkstücks anlegbar ist und dazu in einer Stößelführung (15) verschiebbar ist, wobei der Spannstößel mittels einer Arretierungseinrichtung lösbar und verschiebbar arretierbar ist, wobei die Arretierungseinrichtung ein Arbeitsfluid aufweist, welches von einer durch Bewegung des Spannstößels volumenveränderbaren Stößelkammer (22) durch einen Kanal (24) zu einer weiteren Stößelkammer (22) strömt, wobei durch Einengen oder Absperren des Kanals die Volumenveränderbarkeit eingeschränkt wird zur Arretierung des Spannstößels, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid ein magnetorheologisches Fluid (26) ist und die Arretierungseinrichtung eine Magnetfelderzeugung (30) aufweist, in deren Wirkbereich der Kanal (24) liegt.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung beschreibt einen Spannbacken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Spanneinrichtung mit einem solchen Spannbacken.
Es ist beispielsweise aus der DE 42 39 180 A1 bekannt, dass zur Bearbeitung manchmal sehr unregelmäßig und teilweise mechanisch empfindliche Werkstücke eingespannt werden müssen. Dieses geht mit einem an sich starr ausgebildeten und massiven Spannbacken mit unveränderlicher Spannseite nicht. Dazu sind Spanneinrichtungen wie in der DE 42 39 180 A1 geschaffen worden, welche eine Vielzahl von länglichen Spannstößeln aufweisen, die längsverschiebbar sind und gegen eine beliebige Kontur eines Werkstücks als Spannseite angelegt werden können. Die Spannstößel können in einer beliebig eingestellten Stellung arretiert werden. Dazu ist es unter anderem möglich, sie mit Kammern eines mit Hydraulikflüssigkeit gefüllten und untereinander kommunizierenden Systems zu verbinden. Durch eingebaute Ventile kann die Flüssigkeitsleitung in dem System für jeden Spannstößel unterbrochen werden. So werden die Spannstößel in einer Stellung arretiert. Weitere ähnliche Spannbacken mit beliebig formveränderlicher Spannseite sind aus der EP 899 061 A2 und der DE 196 31 847 A1 bekannt.
Des Weiteren ist aus der DE 7114487 U eine magnetische Spanneinrichtung bekannt. Sie nimmt eine Einspannung mittels ferromagnetischer Partikel wahr, welche in einem Behälter angeordnet sind. In diesen Behälter kann ein weitgehend frei geformtes Werkstück eingebracht werden, und durch Anlegen eines Magnetfeldes halten die magnetischen Partikel das Werkstück fest eingespannt.
Nachteilig ist hierbei, dass eine Vielzahl von Ventilen notwendig ist, nämlich entsprechend der Anzahl der Spannstößel Dieses macht solche Spannbacken zum einen in der Herstellung teuer und vor allem in der Wartung sehr aufwendig, da eine Vielzahl von Ventilen naturgemäß insgesamt relativ anfällig ist.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Spannbacken sowie eine eingangs genannte Spanneinrichtung zu schaffen, mit welchen die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können und insbesondere eine einfach herzustellende und zu wartende Spanneinrichtung bereitgestellt wird, welche insbesondere ohne bewegbare Teile zur Sperrung einer Flüssigkeitsleitung auskommt.
Gelost wird diese Aufgabe durch einen Spannbacken mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Spanneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 18 Vorteilhafte und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben und werden im folgenden naher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Erfindungsgemäß ist ein Spannbacken für eine Spanneinrichtung vorgesehen, um ein Werkstück mit an sich beliebiger Form einzuspannen. Der Spannbacken weist einen Grundkörper und eine Spannseite auf, welche an das zu spannende Werkstück angelegt wird. Die Spannseite wird von wenigstens einem, vorteilhaft mehreren, relativ zum Grundkörper verschiebbaren Spannstößel gebildet. Dieser ist an die Kontur des zu spannenden Werkstücks anlegbar, um es in einer festgelegten Stellung festzuhalten. Der Spannstößel ist in einer Stößelführung verschiebbar und kann durch eine Arretierungseinrichtung festgelegt werden. Die Arretierungseinrichtung weist ein Arbeitsfluid auf, welches von einer Stößelkammer durch einen Kanal über einen Flüssigkeitsweg zu einer weiteren Stößelkammer strömt. Die Stößelkammer wird dabei in ihrem Volumen durch eine Bewegung des Spannstößels verändert, insbesondere beim Herausziehen vergrößert und beim Eindrücken verkleinert. Zur Arretierung des Spannstößels wird der Kanal bzw. der Flüssigkeitsweg eingeengt oder abgesperrt. Dadurch wird die Volumenveränderbarkeit der Stößelkammer eingeschränkt bzw. blockiert und so der Spannstößel arretiert. Dabei ist vorgesehen, dass als Arbeitsfluid ein magnetorheologisches Fluid verwendet wird. Die Arretierungseinrichtung weist eine Magnetfelderzeugung auf, welche auf den Kanal bzw. den Flüssigkeitsweg einwirkt.
Wird ein Magnetfeld erzeugt, so sind die Eigenschaften des magnetorheologischen Fluids derart, dass sich die Viskosität sehr stark erhöht bzw. es nahezu starr wird. So kann es innerhalb des Systems nicht mehr fließen, das System erstarrt sozusagen, und der betroffene Spannstößel ist durch die gesperrte Volumenveränderbarkeit der Stößelkammer arretiert.
Derartige magnetorheologische Fluide sind beispielsweise aus der US 5,667,715 A und US 6,267,364 B1 bekannt. Die Viskosität bzw. Fließfähigkeit ändert sich teilweise in Abhängigkeit von der Magnetfeldstärke bis zu einem gewissen Punkt. Ab hier ist das Fluid dann maximal erstarrt.
Der Vorteil der Erfindung liegt vor allem darin, dass keine bewegbaren Teile wie Ventile oder dergleichen mehr notwendig sind, um die Flüssigkeitsleitung einzuschränken bzw. zu unterbrechen. Somit ergibt sich hieraus kein Verschleiß mehr. Das Erstarren des Fluids durch Magnetfelderzeugung sowie die Aufhebung desselben beansprucht das magnetorheologische Fluid nicht hinsichtlich Ermüdung oder dergleichen.
Vorteilhaft ist die Stößelkammer in dem Grundkörper hinter dem Spannstößel vorgesehen. Sie kann quasi in dessen Verlängerung liegen. Weist die Stößelführung einen länglichen Führungskanal auf, in dem der Spannstößel abgedichtet verläuft und die deswegen gleiche Querschnitte aufweisen sollen, so kann eine Stößelkammer von einem hinteren Abschnitt des Führungskanals gebildet sein. Insbesondere kann sie sozusagen ein Abschnitt desselben sein.
Der Kanal, der sich an eine Stößelkammer anschließt, ist vorteilhaft von seinem Querschnitt her kleiner als die Stößelkammern, insbesondere bezüglich des Durchtrittsquerschnitts für das Fluid bzw. hinsichtlich eines Flüssigkeitswegs. Dadurch ist eine Absperrung des Kanals durch Erstarren des Fluids besonders vorteilhaft möglich.
Zur Magnetfelderzeugung kann ein Magnet vorgesehen sein mit einem Magnetjoch-Aufbau. Dieser dient dazu, das magnetische Feld in dem Kanal bzw. in seinem Bereich einzuleiten oder darin sogar zu konzentrieren. Mit einem Magnetjoch, welches beispielsweise aus geschichteten Weichmagnet-Blechen bestehen kann, kann das Magnetfeld bzw. die Magnetfeldlinien geführt und in bestimmte Bereiche konzentriert werden. Vorteilhaft verläuft das magnetische Feld quer zu dem Kanal. An sich ist jedoch für die Einwirkung auf das magnetorheologische Fluid die Richtung des Magnetfeldes nebensächlich.
Die Magnetfelderzeugung ist vorteilhaft aktivierbar und deaktivierbar, je nachdem, ob ein Spannstößel arretiert oder beweglich sein soll. Einerseits ist es hier möglich, Permanentmagnete vorzusehen. Diese können beispielsweise derart aneinander anliegen und gegeneinander verschoben werden, dass sich das daraus resultierende Gesamt-Magnetfeld entweder aufhebt oder aber verstärkt. Es kann auch eine bewegbare Anordnung mit wenigstens einem Permanentmagnet und einem bewegbaren Weicheisenkern oder einem veränderlichen Magnetjoch-Aufbau vorgesehen sein. In einer Arretierungsstellung der Spannstößel verlaufen die Magnetfeldlinien durch den geschlossenen Magnetjoch-Aufbau und den Kanal. In einer geöffneten Stellung der Stößel sind die Magnetfeldlinien durch einen Weicheisenkern kurzgeschlossen sind ohne Magnetfeld durch den Kanal. Permanentmagnete ermöglichen einen völlig autarken und frei handhabbaren Gebrauch.
Alternativ zu einem Permanentmagnet wird ein Elektromagnet eingesetzt. Dieser kann einfach elektrisch angesteuert werden und weist wiederum keine bewegbaren Teile auf.
Vorteilhaft weist ein Spannbacken mehrere Spannstößel an demselben Grundkörper auf. Besonders vorteilhaft weisen mindestens zwei, insbesondere alle, Spannstößel in die gleiche Richtung bzw. sind parallel. Alle Spannstößel eines Grundkörpers können die Spannseite bilden. Des weiteren ist vorteilhaft vorgesehen, dass Spannstößel reihenartig angeordnet sind und mehrere Reihen von Spannstößeln parallel nebeneinander vorgesehen sind. So kann ein ausgedehntes Feld von Spannstößeln geschaffen werden, mit welchem in weiten Grenzen beliebig geformte Werkstücke relativ genau einstellbar eingespannt werden können. Die Abstände der Spannstößel zueinander können gleich sein für eine gleichverteilte Anordnung und somit auch Einspannung. Es können auch unterschiedliche Abstände, insbesondere auch teilweise unterschiedliche Richtungen der Spannstößel, vorgesehen sein.
Des weiteren ist es möglich, einen oder wenige Spannstößel durch eine separate Arretierungseinrichtung feststellbar auszubilden. So können gewissermaßen vorgebbare Anschlagpunkte für ein Werkstück geschaffen werden, während über die restlichen arretierbaren Spannstößel das Werkstück jeweils für die Bearbeitung konturgenau eingespannt wird.
Mindestens zwei Spannstößel sollten jeweils durch ein abgeschlossenes System aus jeweils einer Stößelkammer und einem Kanal dazwischen verbunden sein. Dieses System ist mit magnetorheologischem Fluid gefüllt und vorteilhaft vollständig abgeschlossen. Über eine flüssigkeitsleitende Kommunikation zwischen den Stößelkammern über die Kanäle bewirkt das Eindrücken eines Spannstößel das Herausdrücken eines oder mehrerer anderer Spannstößel. In weiterer Ausgestaltung ist es auch möglich, eine separate Ausgleichskammer vorzusehen, welche beispielsweise separat zugeschaltet werden kann. Dadurch ist eine Verstellung aller Spannstößel gleichzeitig möglich, beispielsweise um bei feststehenden Spannbacken erheblich kleinere oder erheblich größere Werkstücke berücksichtigen zu können.
Vorteilhaft ist jeweils für ein System von verbundenen Stößelkammern und Kanälen eine Kopplung und eine gemeinsame Arretierungseinrichtung vorgesehen. Hier können entweder Gruppen von Spannstößeln eines Spannbackens gemeinsam verbunden sein und über eine für diese vorgesehene Arretierungseinrichtung festgestellt werden. Alternativ können alle Spannstößel eines Spannbackens eine gemeinsame Arretierungseinrichtung aufweisen. Hier ist die Feststellung der Spannstößel besonders einfach. Dazu ist es möglich, dass diese einzige gemeinsame Arretierungseinrichtung auf ein einziges miteinander kommunizierendes System aller Stößelkammern und aller Kanäle gleichzeitig einwirkt.
Zum Aufbau des Spannbackens kann an dem Grundkörper, in welchen die Stößelführungen eingearbeitet sein können, an der Rückseite der Spannstößel ein plattenartiger Kanalkörper vorgesehen sein. Dieser deckt den Grundkörper ab und weist durchgehende Bohrungen und/oder Ausnehmungen auf. Diese dienen dazu, die Stößelkammern miteinander zu verbinden. Hier ist es auch möglich, einen solchen Kanalkörper austauschbar zu machen und abhängig von der Anordnung der Bohrungen und Ausnehmungen verschiedene Gruppen von miteinander als System kommunizierenden Stößelkammern zu schaffen, je nach gewünschtem Anwendungsfall.
Des weiteren kann auf den Kanalkörper eine Rückplatte aufgesetzt werden, welche diesen nach außen hin verschließt. Sie kann ebenfalls Ausnehmungen aufweisen, durch welche die Flüssigkeitsleitung zwischen einzelnen Stößelkammern beeinflusst werden kann.
Bei einer Magnetfelderzeugung mit abragenden Polschuhen können diese in einen Kanalkörper bzw. in eine Rückplatte eingreifen. Dadurch ist die Einkopplung des Magnetfelds besonders gut möglich. Dabei können die Polschuhe einander gegenüberliegen derart, dass zumindest der Kanalkörper bzw. die Kanäle oder Ausnehmungen, beispielsweise auch ein Teil der Stößelkammern, im Wirkbereich der Magnetfelderzeugung liegt und darin das Fluid erstarrt werden kann. Für weitere Magnetfelderzeugungen mit weiteren Polschuhen kann eine jeweils verteilte Anordnung desselben gewählt werden.
Für eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung kann ein Spannbacken der vorbeschriebenen Art vorgesehen sein. Für ein Werkstück wird eine Gegenspanneinrichtung benötigt, gegen welche das Werkstück gedrückt wird. Diese ist vorteilhaft ebenfalls formveränderbar und an die Kontur des Werkstücks anpassbar. Besonders vorteilhaft ist sie ebenfalls ein vorbeschriebener Spannbacken.
Zumindest einer der genannten Spannbacken kann bei einer Spanneinrichtung auf einer verschiebbaren Halterung montiert sein. Diese kann in Längsrichtung der Spannstößel verschiebbar sein und an einer beliebigen Steile arretiert werden. So kann nicht nur eine Anpassung an verschiedene Werkstücke vorgenommen werden. Des weiteren ist es möglich, für eine Serie von immer gleichen Werkstücken in immer der gleichen Spannposition einmal sozusagen mittels der Spannstößel die Kontur des Werkstücks einzustellen. Über ein Verschieben entlang der Halterung können dann einzelne Werkstücke ein- und ausgespannt werden. Für besonders kompliziert ausgebildete Werkstücke oder Werkstücke, bei denen die Bearbeitungsrichtung sehr vielfältig ist, kann eine mehr als zweiseitige Einspannung vorgesehen sein. Dazu können drei oder vier Spannbacken vorgesehen sein, welche auf einen Bereich oder einen Punkt ausgerichtet sind. Somit kann eine Rundum-Einspannung des Werkstücks erreicht werden. In weiterer Ausgestaltung können Spannbacken nicht nur innerhalb einer Ebene, sondern sozusagen beinahe von allen Seiten auf ein Werkstück ausgerichtet sein.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung mit zwei gegenüberliegenden Spannbacken mit jeweils Spannstößeln, welche in ihrer Bewegbarkeit durch ein magnetorheologisches Fluid beeinflussbar sind und
2 einen Schnitt durch den Grundkörper des Spannbackens bei A-A.
Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Spanneinrichtung 11 dargestellt, welche aus zwei gegenüberliegenden und in Richtung aufeinander zu verschiebbaren Spannbacken 13a und 13b besteht. Die Spannbacken 13 weisen in Stößelführungen 15 geführte Spannstößel 16 auf, welche linear verschiebbar sind. Die Stößel 16 bilden mit ihren abgerundeten Vorderseiten eine Einhüllende, welche als Spannseite 18 angesehen werden kann, die gestrichelt dargestellt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die Stößel 16 beider Spannbacken 13a und 13b jeweils an zwei Seiten eines Werkstücks 20 an, welches einen doppelt gekrümmten Querschnitt aufweist. Die Spannstößel 16 bzw. die von ihnen gebildeten Spannseiten 18 legen sich derart an die Oberflächen des Werkstücks 20 an, dass dieses durch festes Anliegen jedes Spannstößel daran fest und unbeweglich eingespannt ist.
In den Stößelführungen 15 sind am hinteren Ende der Spannstößel 16 Stößelkammern 22 vorgesehen. Deren Größe hängt davon ab, wie weit ein Stößel 16 in der Stößelführung 15 ein- oder ausgefahren ist. Über Kanäle 24 und Vertiefungen in einer Kanalplatte 25, welche von hinten an den Grundkörper 14 angesetzt ist, verläuft ein Verbindungsweg bzw. Flüssigkeitsweg zwischen den Stößelkammern. Hier ist punktiert dargestellt das magnetorheologische Fluid 26. Der Übersichtlichkeit halber ist es nicht in den anderen Kammern oder Kanälen eingezeichnet. Des weiteren ist eine Verschlussplatte 27 vorgesehen, welche wiederum auf die Kanalplatte 25 aufgesetzt ist. Details zur Kanalplatte 25 können der 2 entnommen werden.
Die Stößelkammern 22 sämtlicher Stößel 16 bzw. Stößelführungen 15 sind über die Kanäle 24 und die Vertiefungen 28 in der Kanalplatte 25 wie ein sogenanntes flüssigkeitkommunizierendes System miteinander verbunden. Des weiteren ist zu beachten, dass dieses System vorteilhaft nach außen abgeschlossen ist. Es ist mit dem magnetorheologischen Fluid 26 gefüllt, und zwar vollständig ohne Lufteinschlüsse oder dergleichen. Dies bedeutet, dass in einem freien Zustand der Stößel 16, also ohne Werkstück 20, beispielsweise beim Eindrücken eines Stößels 16 das Fluid aus der zugehörigen Stößelkammer 22 durch den Kanal 24 herausgedrückt wird. Dies wiederum bewirkt, dass Fluid über die Kanalplatte 25 mit den Vertiefungen 28 und andere Kanäle 24 in eine oder mehrere Stößelkammern 22 gedrückt wird und somit einen oder mehrere anderer Spannstößel 16 herausdrückt. Somit sind sämtliche Stößel 16 eines Spannbackens 13 miteinander gekoppelt und die Bewegung eines Stößels ruft die Bewegung zumindest eines anderen Stößels vor. Es ist anstelle einer kompletten Verbindung sämtlicher Spannstößel 16 eines Spannbackens 13 auch möglich, jeweils nur bestimmte Gruppen von Spannstößeln unter sich zu verbinden, diese Gruppen jedoch nicht mit anderen Gruppen. Dies hängt davon ab, wie eine Einspannung möglich sein soll.
Um beispielsweise bei einem eingespannten Werkstück 20 die Kontur der Spannseite 18 bzw. die Stellung der einzelnen Spannstößel 16 zu fixieren, ist ein Elektromagnet 30 vorgesehen. Er besteht aus einem Wicklungspaket 31, welches um einen Kern 32 mit Polschuhen 33a und 33b versehen ist. Die Polschuhe 33 verlaufen in die Kanalplatte 25 hinein, wie aus 2 besonders gut entnommen werden kann. Die Kanalplatte 25 besteht aus einem Material, das Magnetfeldlinien besonders gut leitet, insbesondere Weicheisen. Sie kann einen Magnetfluss, welcher durch Aktivierung des Elektromagneten 30 erzeugt ist, zwischen den Polschuhen 33 und somit durch die Kanalplatte 25 hindurch hervorrufen. Bei Verwendung von Permanentmagneten könnten diese den Elektromagneten ersetzen. Sie könnten eben gegeneinander verschiebbar ausgebildet sein, und so entweder ein resultierendes Magnetfeld erzeugen oder sich gegenseitig aufheben.
Dieses Anlegen eines Magnetfeldes bewirkt in dem magnetorheologischen Fluid 26, welches in den Vertiefungen 28 sowie in den angrenzenden Kanälen 24 der Kanalplatte 25 enthalten ist, dass dieses seine Viskosität stark erhöht bzw. sozusagen schlagartig erstarrt. Dadurch ist die flüssigkeitsleitende Kommunikation zwischen den Stößelkammern 22 untereinander unterbunden bzw. gesperrt. Dies bewirkt, dass die Spannstößel 16 nicht mehr bewegbar sind.
Somit kann als Vergleich gesagt werden, dass das Anlegen eines Magnetfeldes wie vorbeschrieben auf die Vertiefungen 28 sowie die Kanäle 24 bzw. das Fluid darin denselben Effekt hat, wie wenn diese durch Ventile geschlossen werden würden. Somit können durch einfaches Aktivieren des Elektromagneten 30 der gesamte Spannbacken 13 bzw. sämtliche Stößel 16 in der momentanen Stellung fixiert werden.
Wird der Elektromagnet 30 ausgeschaltet, ist das Magnetfeld nicht mehr vorhanden und die volle Bewegbarkeit des Fluids in dem kommunizierenden System wieder gegeben. Die Stößel 16 sind wieder frei beweglich, wie eingangs beschrieben worden ist.
Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Spannbacken 30, welche an linearen Führungen aufeinander zu- und voneinander weggeschoben werden können, an ein Werkstück 20 so weit und mit so viel Kraft heranzuschieben, dass sich die Spannseite 18, welche durch die Stößel 16 gebildet ist, an die Kontur des Werkstücks anpasst. Die Spannbacken 13 können dann in ihren Führungen fixiert werden und gleichzeitig durch Aktivieren des Elektromagneten 30 die Form der Spannseite 18 festgestellt werden. Das spezielle Werkstück 20 ist somit fest eingespannt. Ein weiterer großer Vorteil der Vorrichtung liegt darin, dass nach Bearbeiten des Werkstücks 20 die Fixierung der Stößel 16 nicht gelöst wird, sondern aufrecht erhalten wird. Dadurch bleiben die Spannbacken 13 mit ihrer genau vorgegebenen Kontur der Spannseite 18 erhalten. Durch Wegfahren eines Spannbackens 13 kann das Werkstück 20 entnommen werden. Ein anderes Werkstück mit derselben Form kann auf genau gleiche Art und Weise eingespannt werden, indem es zwischen die Spannbacken 13a und 13b gelegt wird und die Spannbacken wieder zusammengefahren und fixiert werden. Somit hat man durch die Erfindung eine Spanneinrichtung geschaffen, welche Spannbacken aufweist, wobei deren Kontur der Spannseite beliebig einstellbar und fixierbar ist ohne Ventile odgl..
Durch die Fixierung der Stößel 16 durch das kommunizierende Flüssigkeitssystem mit dem magnetorheologischen Fluid 26, welches durch Anlegen eines Magnetfeldes erstarrt, kann auf sonstige notwendige Teile wie Ventile, Absperrschieber oder dergleichen verzichtet werden. Ansonsten wäre pro Stößel 16 ein Ventil notwendig, welches insbesondere bei einem Spannbacken 13 gemäß dem Ausführungsbeispiel mit einem Feld von insgesamt fünfundzwanzig Stößeln einen beträchtlichen Aufwand darstellen würde. Insbesondere auch durch die hohen Dichtheitsanforderungen sowie die auftretenden erheblichen mechanischen Kräfte wäre das Auswechseln von defekten Ventilen sehr zeitaufwendig.
In der Draufsicht auf die Kanalplatte 25 in 2 ist zu erkennen, wie diese die Kanalbohrungen 24 aufweist. Des weiteren sind die Vertiefungen 28 zu erkennen, mit denen die Kanäle 24 wiederum verbunden sind und so ein insgesamt verbundenes System herstellen.

Claims

Spannbacken (13) für eine Spanneinrichtung (11) zum Spannen eines Werkstücks (20), mit einem Grundkörper (14) und einer an das zu spannende Werkstück anlegbaren Spannseite (18), wobei die Spannseite von wenigstens einem relativ zum Grundkörper verschiebbaren Spannstößel (16) gebildet ist, welcher an die Kontur des zu spannenden Werkstücks anlegbar ist und dazu in einer Stößelführung (15) verschiebbar ist, wobei der Spannstößel mittels einer Arretierungseinrichtung lösbar und verschiebbar arretierbar ist, wobei die Arretierungseinrichtung ein Arbeitsfluid aufweist, welches von einer durch Bewegung des Spannstößels volumenveränderbaren Stößelkammer (22) durch einen Kanal (24) zu einer weiteren Stößelkammer (22) strömt, wobei durch Einengen oder Absperren des Kanals die Volumenveränderbarkeit eingeschränkt wird zur Arretierung des Spannstößels, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfluid ein magnetorheologisches Fluid (26) ist und die Arretierungseinrichtung eine Magnetfelderzeugung (30) aufweist, in deren Wirkbereich der Kanal (24) liegt.
Spannbacken nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stößelkammer (22) hinter dem Spannstößel (16) in dem Grundkörper (14) vorgesehen ist, und sich vorzugsweise in etwa in der Längsrichtung des Spannstößels befindet.
Spannbacken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stößelführung (15) einen länglichen Führungskanal aufweist, in welchem ein zylinderartiger Spannstößel (16) längsbeweglich gelagert ist, wobei vorzugsweise eine Stößelkammer (22) von einem Abschnitt des Führungskanals gebildet wird.
Spannbacken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Kanals (24), insbesondere der Durchtrittsquerschnitt, kleiner ist als der Querschnitt einer der Stößelkammern (22).
Spannbacken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugung bzw. ein Magnet (30) über einen Magnetjoch-Aufbau (32, 33) das magnetische Feld durch den Kanal (24), vorzugsweise quer dazu, und insbesondere darin konzentriert.
Spannbacken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelderzeugung aktivierbar und deaktivierbar ist, wobei sie vorzugsweise einen Elektromagnet (30) aufweist.
Spannbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Magnetfelderzeugung mittels Permanentmagnet, wobei vorzugsweise mindestens zwei Permanentmagnete so angeordnet sind, dass sich ihr resultierendes Magnetfeld durch Bewegen oder Verschieben gegeneinander entweder aufhebt oder aber verstärkt.
Spannbacken nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine bewegbare Anordnung mit wenigstens einem Permanentmagnet und einem bewegbaren Weicheisenkern oder einem bewegbaren Magnetjoch-Aufbau (32, 33), wobei in einer Arretierungsstellung die Magnetfeldlinien durch den geschlossenen Magnetjoch-Aufbau und den Kanal (24) laufen und in einer geöffneten Stellung die Magnetfeldlinien durch einen Weicheisenkern kurzgeschlossen sind ohne Magnetfeld durch den Kanal.
Spannbacken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spannstößel (16) an dem einen Grundkörper (14) vorgesehen sind, wobei vorzugsweise mindestens zwei Spannstößel in die gleiche Richtung weisen und insbesondere sämtliche Spannstößel an einem Grundkörper die Spannseite (18) bilden.
Spannbacken nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Spannstößel (16) jeweils eine Stößelkammer (22) aufweisen und die beiden Stößelkammern durch mindestens einen Kanal (24) miteinander verbunden sind und sich in dem abgeschlossenen System aus Stößelkammern und Kanal das magnetorheologische Fluid (26) befindet, wobei die Bewegbarkeit der beiden Spannstößel derart ist, dass über Verlagerung des magnetorheologischen Fluids von einer Kammer über den Kanal zu der anderen Stößelkammer das Eindrücken eines Spannstößels den anderen Spannstößel herausdrückt.
Spannbacken nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Spannstößel (16) in einer Reihe, und insbesondere mehrere Reihen von Spannstößeln parallel nebeneinander als ein ausgedehntes Feld von Spannstößeln vorgesehen sind.
Spannbacken nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch mehrere Spannstößel (16), wobei jeweils mindestens zwei Spannstößel in ihrer Bewegbarkeit über ein kommunizierendes System von Stößelkammern (22) und Kanälen (24) mit magnetorheologischem Fluid (26) darin miteinander gekoppelt sind, wobei insbesondere für jedes kommunizierendes System eine gemeinsame Arretierungseinrichtung vorgesehen ist und insbesondere eine einzige Arretierungseinrichtung für alle Spannstößel (16).
Spannbacken nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Spannstößel (16) über ein einziges miteinander kommunizierendes System verbunden sind, welches mittels einer einzigen Arretierungseinrichtung arretiert werden kann und so alle Spannstößel in einer bestimmten Stellung arretiert.
Spannbacken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (14) von den Spannstößeln (16) weg weisend ein plattenartiger Kanalkörper (25) vorgesehen ist, dessen Grundfläche in etwa derjenigen des Grundkörpers (14) entspricht, wobei der Kanalkörper durchgehende Bohrungen (24) und/oder Ausnehmungen aufweist, welche jeweils mit einer Stößelkammer (22) verbunden sind.
Spannbacken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kanalkörper (25) eine Rückplatte (27) vorgesehen ist, welche zumindest an der Rückseite geschlossen ist, wobei sie vorzugsweise Vertiefungen (28) aufweist, welche mehrere, insbesondere alle, Kanäle (24) des Kanalkörpers (25) miteinander flüssigkeitsleitend verbinden.
Spannbacken nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass Polschuhe (33) eines Elektromagneten (30) zur Magnetfelderzeugung in den Kanalkörper (25) und/oder die Rückplatte (27) eingreifen, wobei die Polschuhe vorzugsweise einander gegenüberliegend mit den räumlich verteilten Kanälen (24) oder Vertiefungen (28) dazwischen.
Spannbacken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das miteinander flüssigkeitsleitend kommunizierende System von Stößelkammern (22) und Kanälen (24) nach außen abgeschlossen ist und in seinem Gesamtvolumen unveränderbar ist.
Spanneinrichtung mit mindestens einem Spannbacken (13a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spannbacken eine Gegenspanneinrichtung zum Einspannen eines Werkstücks (20) zugeordnet ist, wobei vorzugsweise die Gegenspanneinrichtung ein weiterer Spannbacken (13b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Spannbacken (13) auf einer verschiebbaren Halterung, insbesondere in einer Längsrichtung der Spannstößel (16) verschiebbaren, längsverschiebbar und in einer bestimmten Stellung arretierbar ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder vier jeweils verteilt um einen Mittelbereich angeordnete Spannbacken (13) nach einem der vorhergehenden Ansprüche vorgesehen sind.