DE4305576A1 - Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen - Google Patents
Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken oder WerkzeugenInfo
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
- B23B31/02—Chucks
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- B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
- B23B31/16—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable moving radially
- B23B31/16233—Jaws movement actuated by oblique surfaces of a coaxial control rod
- B23B31/16266—Jaws movement actuated by oblique surfaces of a coaxial control rod using mechanical transmission through the spindle
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- B23B31/141—To counterbalance the jaws
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum
Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen in Bearbeitungsmaschinen,
die das Werkstück oder Werkzeug in Rotation versetzen
mit einer zentral eingeleiteten Kraftübertragung.
Es ist bekannt, bei Spannvorgängen mit Spannvorrichtungen
insbesondere, wenn es sich um die Übertragung hoher Kräfte
handelt, den Spannvorgang über einen Vorschub auf einer
schiefen Ebene einzuleiten. Die schiefe Ebene läßt sich so
gestalten, daß die Kraftübertragung nahezu spielfrei verläuft.
Der Neigungswinkel der schiefen Ebene ist frei wählbar
und kann so bestimmt werden, daß der abgeschlossene
Spannvorgang selbsthemmend aufrecht erhalten bleibt.
Bei Spannelementen, die einer Drehbewegung ausgesetzt sind,
wie z. B. Backenfutter in Bohrmaschinen oder Drehbänken,
wirkt während der Bearbeitung den Spannkräften eine Fliehkraft
entgegen. Diese Fliehkräfte sind abhängig von der
Drehzahl und dem Spannumfang des zu bearbeitenden Werkstückes.
Damit muß die Spannkraft entsprechend groß genug
sein, um den Fliehkräften entgegenzuwirken, um den Spanndruck
aufrecht zu erhalten. An alle Kraftübertragungsglieder
werden damit hohe Anforderungen gestellt.
Es ist bekannt, drei Backen in einem Futter radial gleiten
zu lassen. Der Antrieb erfolgt über schiefe Ebenen. Die
schiefen Ebenen sind hierbei immer in einer Richtung zum
Drehmittelpunkt angeordnet, so daß alle Kräfte auch in
dieser Richtung aufgebracht bzw. aufgefangen werden müssen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Spannvorrichtung zur Kraftübertragung
zu schaffen, die einen Kraftfluß vom krafteinleitenden Element
bis zum spannenden Werkstück bzw. Werkzeug erzeugt und die durch
mehrfache Umlenkung der Kraft unabhängig von allen entgegenwirkenden
Kräften die Spannkraft aufrecht erhält.
Die Bauelemente dieser Spannvorrichtung sollen in einfacher Bauweise
fertigungstechnisch preisgünstig herstellbar sein. Der Futterkörper soll
von Fliehkraftgewichten und deren Führung am Außenmantel nicht unterbrochen
sein und in seiner Festigkeit bei allen auftretenden Belastungen
stabil bleiben.
Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß die Kraft über mehrere Schieber
umgelenkt wird, die untereinander über geneigte Flächen mit jeweils
unterschiedlichen Winkeln, die jeweils einem Paar benachbarter Flächen
zugeordnet sind, bewegt werden und bei denen der Flächenkontakt der
Umlenkglieder untereinander in jeder Stellung aufrecht erhalten bleibt.
Die Spannvorrichtung arbeitet in beiden Richtungen und ist somit sowohl
zum Innenspannen als auch zum Außenspannen geeignet.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Spannvorrichtung, bei der die Spannkraft
in Pfeilrichtung 8 verläuft.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Spannvorrichtung, bei der die Spannkraft
in Pfeilrichtung 9 verläuft.
Fig. 3 ist eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung.
Fig. 4 ist eine Frontalansicht für ein Drei-Backenfutter.
Fig. 5 ist ein Schnitt A-A durch Fig. 1.
Fig. 6 zeigt eine Frontalansicht eines Zweibackenfutters
und
Fig. 7 zeigt den Schnitt AA durch ein Zweibackenfutter.
Die Spannvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1. In
diesem Gehäuse sind alle an der Kraftübertragung beteiligten
Elemente angeordnet. Die Kraftübertragung erfolgt über
Kraftübertragungselemente, die aufeinander gleiten und unterschiedliche
Flächenneigungen in Form schiefer Ebenen aufweisen.
Die Krafteinleitung erfolgt durch Betätigung des
Keilkolbens 2. Diese Betätigung kann hydraulisch oder von
Hand erfolgen. Durch eine Kraft, die entweder den Keilkolben
2 in das Gehäuse hineinbewegt (Fig. 1) oder ihn aus dem
Gehäuse herausbewegt (Fig. 2,) wird der Bewegungsvorgang
eingeleitet. Wird der Keilkolben gemäß Fig. 2 in Pfeilrichtung
10 bewegt, so wird diese Kraft vom Keilkolben 2 auf
den Gegengewichtskeilschieber 3 übertragen, indem die beiden
Elemente auf ihrer geneigten Fläche 12 aufeinander gleiten.
Der Gegengewichtskeilschieber 3 wird in der Papierebene der
Zeichnung Fig. 2 nach oben gedrückt. Diese Bewegung bewirkt,
daß der Umlenkkeilschieber 4 seinerseits über die geneigte
Keilfläche 13 bewegt wird, und zwar in der Papierebene nach
rechts. Die Schiebekraft des Umlenkkeilschiebers 4 wirkt
nun ihrerseits auf den Grundbacken 5, der über die geneigte
Fläche 14 der Papierebene nach unten gedrückt wird. Die Berührung
des Grundbackens 5 mit dem Keilkolben 2 an der gemeinsamen
Fläche 15 wird in dem Maße alle Bewegungen verändern,
indem der Keilkolben in Pfeilrichtung 10 bewegt wird
und damit auf der schiefen Ebene 15 ein Abgleiten des Grundbackens
5 um den Betrag möglich ist, wie er vom Umlenkkeilschieber
4 betätigt wird.
Der Kraftverlauf ist somit zunächst axial durch die Bewegung
des Keilkolbens 2 und wird dann in eine radiale Bewegungsrichtung
übertragen durch Bewegung des Gegengewichtskeilschiebers
3, der seinerseits den Umlenkkeilschieber 4
wieder axial bewegt und dessen Bewegung wird wieder radial
auf den Grundbacken 5 übertragen. Damit ist ein ständiger
Wechsel zwischen axialer Kraftbewegung und radialer Kraftbewegung
hervorgerufen worden.
Bei einer Bewegungsrichtungsumkehr durch entgegengesetzte
Krafteinwirkung auf den Keilkolben 2 erfolgt der Bewegungsablauf
in entgegengesetzter Richtung wie in Fig. 1 gezeigt.
Somit wird die Kraft auf den Grundbacken 5 einmal in Pfeilrichtung
8 und zum anderen in Pfeilrichtung 9 ausgeübt. Es
versteht sich von selbst, daß die Aufhebung einer Spannkraft
durch entgegengesetzten Kraftfluß ausgehend von der
Bewegungsrichtung des Keilkolbens 2, bewirkt wird.
Die Keilflächen 12, 13, 14, 15, die die schiefe Ebene in
ihrer Wirkungsweise zwischen den aufeinandergleitenden
Elementen 2, 3, 4, 5 darstellen, sind zweckmäßig mit unterschiedlichen
Winkeln aufeinander abgestimmt. In Fig. 2 sind
für jede Keilfläche zwischen zwei Elementen die Winkel in
den Graden 25°, 30°, 45°, 15° angegeben. Diese Winkel
haben sich als vorteilhaft erwiesen, sind aber jederzeit
veränderbar, so daß die Erfindung nicht auf diese Winkeldarstellung
beschränkt ist.
Alle vier Kraftübertragungselemente 2, 3, 4, 5 werden an
ihren Keilflächen 12, 13, 14, 15 nur auf Druck und nicht
auf Biegung belastet und können dadurch wechselweise aus
Stahl und aus mit guten Gleiteigenschaften ausgestatteten
Nichteisenmetallen bestehen. Eine solche Paarung besitzt
besondere Eigenschaften, wie kleinere Reibwerte und keine
Freßneigung und sie erhöht den Wirkungsgrad der Spannvorrichtung
sowie die der zu übertragenden Spannkraft.
Die Gegengewichtskeilschieber 3 erfüllen eine Doppelfunktion.
Sie sind sowohl als Fliehkraftgegengewicht als auch als
Spannkraftübertragungselement wirksam. Die Umlenkkeilschieber
4 sind mit trapezförmig zueinander angeordneten Keilflächen
versehen und dienen dazu, die Bewegungsrichtung der
Grundbacken umzukehren. Alle beweglichen Elemente 2, 3, 4,
5 sind an ihren Berührungsflächen zu ihren Nachbarelementen
mit großen ebenen Flächen versehen. Dadurch, daß an den einfachen
Keilflächen nur Druckbelastungen auftreten, können
die Keilkolben und damit auch die Mittelbohrung bei einem
Backenfutter im Durchmesser kleiner ausgebildet werden.
Eine kleinere Mittelbohrung bewirkt, daß die Grundbackenführungsnuten
länger ausgebildet sein können.
Die Umlenkkeilschieber 4 übertragen einerseits die Spannkräfte,
andererseits nehmen sie auch die Fliehkräfte, die
auf die Gegengewichtskeilschieber 3 wirken, auf und übertragen
diese auf die Grundbacken 5. Fliehkräfte, die auf die
Grundbacken 5 einwirken, werden damit weitestgehend eleminiert.
Diese Kraftübertragung erfolgt ohne nennenswerte
elastische Deformation.
Bedingt durch die reine Druckbeaufschlagung der Bewegungs-
und Kraftübertragungselemente an ihren Keilflächen wird
eine steifere Werkstückspannung erreicht, welche auch den
an Grund- und Spannbacken auftretenden Flieh- und Stoßkräften
widersteht. Die Keilflächen 12 und 15 am Keilkolben 2
von der Stirnseite der Spannvorrichtung aus betrachtet
stehen in der Regel rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der
Grundbacken (Fig. 5A und 7A). Werden diese Keilflächen
nicht rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Grundbacken
angeordnet und hat der Keilkolben an seinem Umfang eine
entsprechende Ausnehmung, so wird dieser durch die Kraftkomponenten
und durch einen Prismen-Effekt immer spielfrei
an der gleichen Seite der Mittenbohrung eines Backenfutters
angelegt, und somit wird bei jedem Hub eine bessere Spannwiederholgenauigkeit
erreicht und damit ein genaues Einzentrieren
von Werkstücken auf Dauer erzielt.
Die Spannvorrichtung ist zweckmäßig mit einer abgedichteten
Umlaufpumpenschmierung versehen, die bei jedem Keilkolbenhub
das Schmierfett umwälzt. Dazu sind Fettkammern
6 gebildet, die durch Längsbohrungen im Keilkolben 7
im Volumen miteinander verbunden sind. Der Keilkolben
pumpt durch jeden seiner Hübe das Schmierfett über Längsbohrungen
im Keilkolben von Kammer zu Kammer und in die
mit den Kammern in Verbindung stehenden Schmiernuten,
die alle Führungsflächen mit Fett versorgen.
Claims (12)
1. Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken oder
Werkzeugen in Bearbeitungsmaschinen, die das Werkstück
oder Werkzeug in Rotation versetzen mit einer
zentral eingeleiteten Kraftübertragung, dadurch
gekennzeichnet, daß von
einem Keilkolben (2) die Kraft auf einen Gegengewichtskeilschieber
(3) übertragen wird, der auf
einen Umlenkkeilschieber (4) wirkt, der seinerseits
die Kraft auf einen Grundbacken (5) überträgt.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spannkraft
über mehrere Schieber (2, 3, 4, 5) umgelenkt übertragen
wird, und daß die Schieber an ihren Enden
mit Flächen (12, 13, 14, 15) versehen sind, die
einen Neigungswinkel aufweisen, so daß jeweils
zwei benachbarte Schieber auf ihrer geneigten
Fläche wie auf einer schiefen Ebene aufeinander
gleiten, und daß die Schieber jeweils winklig
zueinander stehen.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der axial angetriebene
Keilkolben (2) mit den in axialer Richtung verlaufenden
trapezförmig zueinander ausgebildeten Keilflächen
(12, 15) versehen ist und bewegungsrichtungsabhängig
über diese Keilflächen auf entsprechende Keilflächen
der Gegengewichtskeilschieber (3) und der Grundbacken
(5) wirkt und diese radial verschiebt.
4. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß
zwischen dem Gegengewichtskeilschieber (3) und dem
Grundbacken (5) ein Umlenkkeilschieber (4) angeordnet
ist, der an seinen Enden mit Keilflächen (13, 14)
versehen an den Keilflächen der Gegengewichtskeilschieber
und der Grundbacken anliegt und in Abhängigkeit
von deren radialer Bewegung axial verschiebbar
ist.
5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Umlenkkeilschieber
(4) an seinen Enden trapezförmig zueinander verlaufende
Keilflächen besitzt.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und folgende, dadurch
gekennzeichnet, daß die
Keilflächen der Schieber an ihren Berührungsflächen
zwischen jeweils zwei Schiebern plan aufeinander abgestimmt
sind, und daß die paarweise einander zugeordneten
Schieber an den einzelnen Umlenkpunkten
(axial/radial) je einen anderen Neigungswinkel aufweisen.
7. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Keilflächen des Keilkolbens (2) auf einen gemeinsamen
Mittelpunkt bezogen gleiche Winkel zueinander bilden.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Keilflächen der Keilkolben (2) auf einen gemeinsamen
Mittelpunkt bezogen ungleiche Winkel zueinander bilden.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und folgende, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mantelfläche eines Keilkolbens (2) abschnittsweise
zurückgesetzt ist, so daß der Keilkolben in Spannstellung
einseitig in radialer Richtung an die Mittelbohrung der Spannvorrichtung
spielfrei anlegbar ist.
10. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und folgende, dadurch gekennzeichnet,
daß im Gehäuse (1) Fettkammern (6) vorgesehen
sind, daß der Hubraum des Keilkolbens (2) an den Enden mit
Dichtungen versehen ist und daß bei jeder Hubbewegung ein Schmierfettumlauf
erfolgt.
11. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und folgende, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzeugung kleiner Reibwerte der Keilkolben (2) und der Umlenkkeilschieber
(4) aus Nichteisenmetallen bestehen.
12. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und folgende, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegengewichtsschieber (3) und ihre Führungen
den Außenmantel des Futterkörpers nicht durchbrechen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4305576A DE4305576A1 (de) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4305576A DE4305576A1 (de) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4305576A1 true DE4305576A1 (de) | 1994-08-25 |
Family
ID=6481160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4305576A Ceased DE4305576A1 (de) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4305576A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2301457A1 (de) | 2007-07-31 | 2011-03-30 | Biedermann Motech GmbH | Knochenverankerungsvorrichtung |
DE102005039399B4 (de) | 2005-08-20 | 2022-09-01 | Nagel Werkzeug-Vorrichtungsbau Gmbh | Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken in Verbindung mit einem Spannfutter oder einer allgemeinen Vorrichtung |
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1993
- 1993-02-24 DE DE4305576A patent/DE4305576A1/de not_active Ceased
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