| JP61244401 | ATTACH AND DETACH MECHANISM OF CHUCK CLAW FOR MACHINE TOOL |
| JP01058403 | CHUCK |
| JP60161007 | WEDGE-TYPE CHUCK DEVICE IN MACHINE TOOL |
KARLEIN, Eugen (Am Bach 8, Mellrichstadt, 97638, DE)
KARLEIN, Eugen (Am Bach 8, Mellrichstadt, 97638, DE)
| Patentansprüche Spannvorrichtung (01, 41) zur Verwendung an einer Drehmaschine, insbesondere bei einer Planscheibe, mit einer Mehrzahl von sternförmig zu einer Drehachse in einem Vorrichtungsträger (02, 42) verlaufenden Trägerführungen (08, 46, 52), wobei in einer Trägerführung (08, 46, 52) ein Spanngrundträger (06, 45, 51), an dem zumindest eine Spannbacke (11) zum Spannen von Werkstücken angebracht werden kann, in einer Trägerrichtung (07) verschiebbar gelagert ist, und wobei mittels eines Stellantriebs (21, 36) der Spannvorrichtung (01, 41) die Spanngrundträger (06, 45, 51) zugleich in den jeweiligen Trägerrichtungen (07) verstellt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Spanngrundträger (06, 45, 51) mittels einer Außenwippe (15, 47, 53) direkt oder indirekt miteinander gekoppelt sind, wobei zumindest in der Mitte des Stellweges der Spanngrundträger (06, 45, 51) eine begrenzte Verschiebung eines Spanngrundträgers (06a, 06c, 45, 51 bzw.06b, 06d) nach innen zu einem Schwenken der Außenwippe (15a, 15c, 47, 53) und einer Verschiebung des anderen gekoppelten Spanngrundträgers (06b, 06d, 45, 51 bzw.06a, 06c) nach außen führt. Spannvorrichtung (01, 41) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Spanngrundträger (06, 45, 51) eine parallel zur Trägerführung (07) liegende Backenführung (12) vorhanden ist. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Spanngrundträger zwei symmetrisch zur. rägerführung. liegende Backenführungen vorhanden sind. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Spanngrundträger eine Pendelvorrichtung schwenkbar gelagert ist, wobei auf der Pendelvorrichtung zumindest zwei Backenführungen vorhanden sind. Spannvorrichtung (01, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Backenführung (12) eine Rastverzahnung (13) vorhanden ist, wobei zumindest eine Spannbacke (11) entlang der Backenführung (12) verschoben und im Rastintervall fixiert werden kann. Spannvorrichtung (01, 41) nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zweimal eine Anordnung mit einer Außenwippe (15a bzw. 15c, 47, 53) und zwei Spanngrundträgern (06a, 06b bzw.06c, 06d, 45, 51) vorhanden ist. Spannvorrichtung (01, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenwippe (15a bzw. 15c, 47, 53) und den beiden gekoppelten Spanngrundträgern (06a, 06b, bzw.06c, 06d, 45, 51) jeweils ein beidseitig schwenkbar gelagertes Ausgleichselement (19a, 19b bzw. 19c, 19d, 49, 54) angeordnet ist. Spannvorrichtung (01,41 ) nach einem Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwippe (15a bzw. 15c, 47, 53) mittels des Stellantriebs (21, 36) linear in eine Schubrichtung (18a bzw. 18c) verschoben werden kann, wobei insbesondere die zwei zugehörigen Trägerrichtungen (07a, 07b bzw.07c, 07d) symmetrisch zu einer Ebene aus der Schubrichtung (18) und der Drehachse angeordnet sind. 9. Spannvorrichtung (01,41 ) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwippe (15, 47, 53) schwenkbar mit einem in einer Schubrichtung (18) verschiebbaren Seitenschieber (16, 31, 48, 45) verbunden ist, wobei der im Vorrichtungsträger (02, 42) gelagerte Seitenschieber (16, 31, 48, 45) mittels des Stellantriebs (21, 36) in Schubrichtung (18) bewegt werden kann. 10. Spannvorrichtung (01) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb eine in Schubrichtung angeordnete Stellspindel (21) umfasst, wobei die Stellspindel (21) in einem ersten Seitenschieber (16a) mit einem Linksgewinde (22) und in einem zweiten gegenüberliegenden Seitenschieber (16c) mit einem Rechtgewinde (23) gelagert ist, wobei eine Drehung der Stellspindel (21) zu einer gegenläufigen Bewegung der Seitenschieber (16a, 16c) aufeinander zu oder voneinander weg führt. 11. Spannvorrichtung (01) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Seitenschieber (31a, 31c) über eine Keilführung (34a, 34c) mit einem Keilelement (33) gekoppelt sind, wobei eine Stellbewegung des Keilelements (33) in einer Stellrichtung mittels des Stellantriebs (36), insbesondere mittels einer Stellspindel, insbesondere senkrecht zur Schubrichtung, zu einer entgegengesetzten Bewegung der Seitenschieber (31a, 31c) führt. 12. Spannvorrichtung (01,41 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Begrenzungsanordnung (09), dergestalt, dass bei einer inneren und/oder äußeren Endstellung der Stellweg zweier gekoppelter Spanngrundträger (06a, 06b bzw.06c, 06d, 45, 51) in den jeweiligen radialen Trägerrichtungen (07) in Richtung zur Drehachse hin bzw. von der Drehachse weg begrenzt und eine Schwenkbewegung der zugehörigen Außenwippe (15a bzw. 15c, 47, 53) verhindert wird, wobei die Spanngrundträger (06a, 06b bzw.06c, 06d, 45, 51) einen im We- sentlichen übereinstimmenden Abstand zur Drehachse aufweisen. 13. Spannvorrichtung (01,41 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanngrundträger (06, 45, 51) in der Endstellung an Anschlagflächen im Vorrichtungsträger (02, 42) zur Anlage kommen. 14. Spannvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwippe beabstandete Anschlagflächen aufweist, welche in der Endstellung am Vorrichtungsträger zur Anlage kommen. 15. Spannvorrichtung (01) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch eine am Vorrichtungsträger (02) schwenkbar gelagerte Mittenwippe (25), wobei an den beiden Enden der Mittenwippe (25) jeweils ein Koppelelement (26a, 26c) schwenkbar angebracht ist, wobei die Koppelelemente (26a, 26c) wiederum schwenkbar mit jeweils einer Au- ßenwippe (15a, 15c) bzw. einem Ausgleichselement (19a, 19c) bzw. einem Spanngrundträger (06a, 06c) diagonal über die Drehachse gegenüberliegend verbunden sind. Spannvorrichtung (01, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellweg des Spanngrundträgers (06, 45, 51) zwischen 1 mm und 50 mm, insbesondere zwischen 5 mm und 15 mm, beträgt. Spannvorrichtung (41) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine mehrstufige Anordnung mit zumindest zwei inneren Kupplungsanordnungen mit jeweils einer inneren Außenwippe (47) und zwei gekoppelten inneren Spanngrundträgern (45) und aufweisend zu jedem inneren Spanngrundträger (45) eine äußere Kupplungsanordnung mit jeweils einer äußeren Außenwippe (53) und zwei gekoppelten äußeren Spanngrundträgern (51). Spannvorrichtung (41) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Außenwippe (53) schwenkbar am inneren Spanngrundträger (45) angebunden ist. |
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zur Verwendung bei einer Drehmaschine oder dergl. zum Spannen von Werkstücken mittels einer Mehrzahl von Spannbacken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Spannfutter für Drehmaschinen sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungen hinlänglich bekannt. Zum Spannen von runden Werkstücken wird im Stand der Technik bei Drehmaschinen in der Regel ein Dreibackenfutter eingesetzt und im Falle von quadratischen Werkstücken ein sogenanntes Vierbackenfutter. Diesbezüglich bedarf es keiner weiteren Ausführungen. Gemeinsam ist dem regulären Spannfutter, dass die mehreren Spannbacken - in der Regel drei oder vier - zugleich manuell, hydraulisch oder elektrisch verstellt werden und immer den gleichen Abstand zur Drehachse aufweisen.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich insbesondere um eine Spannvorrichtung zum zentrischen Spannen von Werkstücken mit einer von einer exakten Rundheit abweichenden Form, bzw. von rechteckigen Werkstücken oder runden Werkstücken mit Formfehlern.
Es ist offensichtlich, dass mit einem regulärem Drei- oder Vierbackenfutter eine derartige Spannaufgabe nicht erfüllt werden kann.
.Zu. diesem Zweck.sind.aus.dem Stand. der_Technik.Spannfutter_mit_vier. Spannbacken bekannt, wobei j eweils zwei gegenüberliegende Spannba-
BESTÄTIGUNGSKOPIE cken einen gemeinsamen Antrieb aufweisen und zugleich verstellt werden können. Das hier zum Einsatz kommende Verfahren beruht darauf, dass zunächst ein sich um 1 80 Grad gegenüberliegendes Backenpaar auf das Werkstück zu bewegt wird und auf der gemeinsamen Achse das Werkstück zur Drehachse hin zentriert. Anschließend wird das um 90 Grad versetzte Backenpaar auf das Werkstück zu bewegt und hat gleichfalls die Aufgabe, eine Zentrierung in Richtung der Drehachse zu bewerkstelligen. Nach diesem Zentriervorgang wird der zum Drehen notwendige Spanndruck beaufschlagt. Dieses Verfahren hat sich beim Spannen mit Spannbacken bewährt, wenngleich keine genaue Zentrierung des Werkstückes auf die Drehachse gegeben ist und der Spanndruck auf die vier Backen in aller Regel geringfügig unterschiedlich ausfällt. In Fortführung sind zur Verbesserung und zur Beschleunigung des Spannvorganges anstelle des mechanischen Antriebs hydraulisch betätigte Spannfutter bekannt, wobei ein wesentlicher Unterschied zum manuellen Spannen im Doppelhubzylinder begründet liegt.
Nachteilig bei dieser Lösung ist jedoch, dass unverändert ein zentrisches Spannen mit gleichmäßigem Spanndruck auf alle Spannbacken insbesondere bei Formfehlern nicht möglich ist. Es besteht faktisch keine Mög- lichkeit, Rohteile mit Formabweichungen zentrisch sicher zu spannen. Insbesondere bei Unrundheiten ergibt es sich zwangsläufig, dass eine Backe nicht am Werkstück anliegt oder die um 90 Grad versetzten Backenpaare mit unterschiedlichem Spanndruck am Teil anliegen.
Insbesondere der Versuch, das Werkstück zentrisch zu spannen, führt zu einem nicht unerheblichen Spannaufwand, wenn mehrmalige Rundlaufkontrollen und ein entsprechendes Nachzentrieren des Werkstückes erforderlich werden. Hinzu kommt, dass das Spannfutter hierzu j eweils gedreht werden muss oder der Maschinenbediener bei großen Drehtischen um die Planscheibe herum laufen muss. In dem betrachteten Anwendungsfall werden die Werkstücke daher in der Regel auf sogenannten Planscheiben aufgespannt. Hierbei sind die vorhandenen - in der Regel sind es vier - Spannbacken des Spannfutters einzeln verstellbar. Hierbei sind die Spannbacken direkt oder indirekt in radial ausgerichteten Führungen gelagert. Insofern ist ein Spannen von Werkstücken weitgehend beliebiger Geometrie möglich. In einer bekannten Ausführungsform befinden sich auf der Planscheibenoberseite vier Führungen, die im Winkel von j e 90 Grad zueinander angeordnet sind und zentrisch zur Drehachse verlaufen. In diesen Führungen sind Grundbacken verschiebbar gelagert. Diese Grundbacken dienen zur Aufnahme der eigentlichen Spannbacken, welche in der Regel aufgeschraubt werden. Die Grundbacken sind j eweils mit einem
Spindelantrieb ausgerüstet und können somit einzeln verstellt werden. Die Grundbacken decken hierbei den gesamten Spannbereich der
Planscheibe ab . Diese Ausführung ist vergleichbar mit einem typischen Spannfutter, nur dass j ede Spannbacke einzeln verstellt wird. In einer anderen bekannten Ausführungsform ist die Planscheibenoberfläche mit vier um j e 90 Grad versetzten Rasteinrichtungen ausgerüstet. Diese Rasteinrichtungen verlaufen ebenfalls zentrisch zur Drehachse. Hier sind sogenannte Klauenkästen montiert, wobei diese mittels der Rasteinrichtungen radial versetzt und fixiert werden können. Diese Klauenkästen sind j eweils mit einer Führung ausgestattet, die gleichfalls radial zur Drehachse verläuft. In diesen Führungen sind Grundbacken verschiebbar gelagert, die zur Aufnahme der Spannbacken dienen.
Hierbei kann ebenfalls j ede einzelne Grundbacke durch einen Spindelantrieb verstellt werden. Bei dieser Ausführungsform ist der Backenhub auf einen kurzen Weg begrenzt. Aufgrund der Umsetzbarkeit der Klauenkästen wird ebenfalls ein großer Spannbereich mit einem derartigen Spannfutter abgedeckt.
Bei diesem Spannverfahren ist somit keineswegs sichergestellt, dass alle Backen mit dem gleichen Spanndruck am Werkstück anliegen. Hier kann es insbesondere beim Spannen von dünnwandigen Werkstücken oder Ringen zu Verspannungen kommen. Problematisch ist besonders, wenn dünnwandige Werkstückrohlinge unrund sind. Hier kann es zu Fehleinschätzungen des Maschinenbedieners kommen, wenn sich aus Rundlaufkontrollen am Werkstück fortwährend Abweichungen ergeben. Insofern ist bei diesem Spannverfahren die Qualität des zu bearbeitenden Werk- Stückes im hohen Maße von der Erfahrung und dem Können des Maschinenbedieners abhängig.
Weiterhin sind aus dem Stand der Technik sogenannte Pendelbacken bzw. Systempendelvorrichtungen bekannt, bei denen j eweils zwei Spannbacken schwenkbar auf einen Grundträger montiert sind. Wenngleich mit dieser Lösung vorteilhaft ein gleichmäßiger Spanndruck auf j eweils zwei Spannbacken verteilt werden kann, ist j edoch ein Spannen von nicht runden Werkstücken nahezu ausgeschlossen. Sobald die gegenüberliegenden Spannbacken zweier Pendelbacken am Werkstück anliegen und dieses fixieren, ist eine Verschiebung des Werkstücks durch die weiteren quer angeordneten Spannbacken nahezu ausgeschlossen. Folglich können die beiden anderen Pendelbackenpaare nur noch an das Werkstück heran verstellt werden, ohne j edoch in dessen zweiter Richtung eine exakte Zentrierung zu ermöglichen. Es ist naheliegend, dass beim Spannen zur Aufbringung der notwendigen Haltekraft von dem zweiten Paar Pendel- backen nur eines zur festen Anlage gebracht werden kann, während hingegen zumindest eine Pendelbacke keinen ausreichenden Spanndruck aufbringen kann. Ein zeitlich versetztes Spannen mit den um 90 Grad versetzten Backenpaaren, was für nicht runde Werkstücke notwendig wäre, verhindert somit den Einsatz der Pendelbacken mit dem Ziel des zentrischen verformungsfreien Spannens von Werkstücken.
Entsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der es möglich ist, Werkstücke mit Abweichungen von einer runden oder quadratischen Form zentrisch zu spannen, unter Beaufschlagung eines gleichmäßigen Spanndrucks auf alle Spannstellen verteilt. ~ Die Aufgabe wird mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung dient zur Verwendung an einer Drehmaschine, insbesondere einer Planscheibe. Die Verwendung ist nicht auf eine reguläre Drehmaschine beschränkt, sondern ist gleichfalls bei sonstigen Werkzeugmaschinen gegeben. Insofern ist auch eine uneingeschränkte Verwendung zur Aufspannung eines Werkstücks an beispielsweise einem Bearbeitungszentrum gegeben. Die Verwendung eignet sich insbesondere, wenn es gilt, ein zentrisches und verformungsfreies Spannen von Werkstücken zu ermöglichen.
Im vorliegenden Fall weist die gattungsgemäße Spannvorrichtung eine Mehrzahl von sternförmig zu einer Drehachse in einem Vorrichtungsträger verlaufende Trägerführungen auf. Bei einer nicht drehenden Spann- Vorrichtung - bzw. in der Verwendung bei einem Bearbeitungszentrum - entspricht dessen Mittelachse der im Folgenden betrachteten Drehachse. In den Trägerführungen ist j eweils ein Spanngrundträger, an dem zumindest eine Spannbacke zum Spannen von Werkstücken angebracht werden kann, in einer Trägerrichtung verschiebbar gelagert. Insofern verläuft die Trägerrichtung j eweils radial zur Drehachse. Mittels eines Stellantriebs der Spannvorrichtung können die Spanngrundträger zugleich in den jeweiligen Trägerrichtungen verstellt werden.
Insofern erfüllt die gattungsgemäße Spannvorrichtung die Aufgabe des gleichzeitigen Spannens eines Werkstücks mittels mehrerer Spannba- cken, wie dies von j edem gewöhnlichen Dreibacken- bzw. Vierbackenfutter bekannt ist.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass zumindest zwei Spanngrundträger mittels einer Außenwippe direkt oder indirekt miteinander gekop- pelt sind, wobei zumindest in der Mitte des Stellwegs der Spanngrund- träger eine begrenzte Verschiebung eines Spanngrundträgers nach innen zu einem Schwenken der Außenwippe und einer Verschiebung des gekoppelten Spanngrundträgers nach außen führt.
Welcher Art die Verbindung zwischen den Spanngrundträgern und der Außenwippe ist, ist zunächst beliebig. Hierbei gilt es grundsätzlich zu beachten, dass es bei einem Verschieben eines Spanngrundträgers in radialer Richtung zugleich über die Kopplung mittels der Außenwippe zu einer gegenläufigen Verschiebung des anderen Spanngrundträgers kommt. Durch die neu geschaffene Ausführungsform wird es vorteilhaft ermöglicht, Werkstücke mit einer von einer exakten Rundheit abweichenden Form in einfacher Weise zentrisch und gleichmäßig zu spannen. Aufgrund des Ausgleichs zweier Spanngrundträger über die Kopplung mittels der Außenwippe wird erreicht, dass bei Anliegen einer ersten Spannbacke über das Schwenken der Außenwippe ein Heranfahren des zweiten Spanngrundträgers bzw. somit der zweiten Spannbacke möglich ist, ohne dass zuvor an der ersten Spannbacke das Werkstück bereits fest fixiert wäre. Somit kann insbesondere bei einem manuell betätigten Spannfutter mittels der zentralen Spannvorrichtung ein Spannvorgang durchgeführt werden, bei dem Bauteile zentrisch gespannt werden und hierbei ein gleichmäßiger Spanndruck bei allen Spannbacken erzeugt wird. Somit ist diese Vorrichtung besonders geeignet, unrunde Werkstücke, d.h. Werkstücke mit einer von einer genauen Rundheit abweichenden Spannfläche, zentrisch und sicher zu spannen. Durch den Ausgleich über die Außenwippe werden nicht nur die Unrund- heiten ausgeglichen, sondern es wird auch sichergestellt, dass ein gleichmäßiger Spanndruck an den Spannstellen anliegt. Hierdurch wird es ermöglicht, gleichfalls auch Werkstücke zu spannen, welche ansonsten mit Verformungen auf einen zu hohen lokalen Spanndruck reagieren. Gleichfalls wird auch das Einsatzsatzgebiet mit dem Spannen von quadratischen und rechteckigen Werkstücken eröffnet. Ebenso ist in diesem Fall das zentrische Spannen von Werkstücken sichergestellt.
Insofern werden durch die neu geschaffene Ausführungsform die Vortei- le eines regulären Drei- bzw. Vierbackenfutters kombiniert mit den
Vorteilen des Spannens mittels Pendelvorrichtung bzw. einzeln verstellbarer Spannbacken. Somit wird eine große Flexibilität hinsichtlich der aufnehmbaren Werkstücke geschaffen und dennoch zugleich ein schnelles und unkompliziertes Spannen ermöglicht. Hinsichtlich der Anordnung der Spannbacken relativ zum Spanngrundträger gibt es verschiedene Möglichkeiten. Grundsätzlich unerheblich ist hierbei zunächst die Gestaltung der Spannbacken. Diesbezüglich ist lediglich eine Montierbarkeit an den Spanngrundträgern erforderlich, wobei diese Spannbacken somit zugleich von den Spanngrundträgern verstellt werden können. Gleichfalls ist es ohne Einschränkung möglich, beispielsweise Pendelbacken als Spannbacken einzusetzen bzw. an den Spanngrundträgern zu montieren.
Vorteilhafterweise ist in einer ersten Variante am j eweiligen Spanngrundträger eine parallel zur Trägerführung liegende Backenführung " vorhanden. Hierbei ist vorgesehen, dass an der Backenführung die
Spannbacke gleichfalls radial zur Drehachse verschiebbar und fixierbar ist. Als Alternative zur Verwendung einer Spannbacke ist die Verwendung einer gleichfalls in der Backenführung verschiebbaren und daran fixierbaren Systempendelvorrichtung möglich, wobei hierdurch die Spannkraft auf j eweils zwei Spannstellen verteilt wird und somit eine nochmals bessere Kraftverteilung und Spannungsreduzierung erreicht wird. In diesem Falle weist eine Systempendelvorrichtung ihrerseits zwei beabstandete, pendelnd gelagerte Spannflächen auf.
Alternativ zur ~ A^sführü Tg ~ sform^it _ eirier " Bä " ckehfüh ihg " k hn es vor- teilhaft sein, wenn am Spanngrundträger zwei symmetrisch zur Träger- führung liegende Backenführungen vorhanden sind. Die Symmetrie bezieht sich hierbei auf eine durch die Drehachse und die Mitte der Trägerführung definierte Ebene. Insofern ist es offensichtlich, dass die Backenführungen wahlweise gleichfalls parallel beabstandet angeordnet werden oder in vorteilhafter Weise gleichfalls in Sternform zur Drehachse angeordnet sind. Es ist offensichtlich, dass aufgrund der variablen Position der Spanngrundträger im Vorrichtungsträger die Backenführungen nicht radial zentrisch auf die Drehachse ausgerichtet werden können, sondern dieses lediglich ein Zustand innerhalb des Stellbereichs des Spanngrundträgers sein kann. Vorteilhaft ist die Anordnung von zwei symmetrischen Trägerführungen für den Fall, dass eine doppelte Anzahl von Spannstellen bzw. Spannbacken gefordert wird. Zu beachten ist j edoch, dass die beiden Spannbacken des einen Spanngrundträgers nicht zueinander pendelnd gel agert sind, und somit zugleich eine gleichmäßige Verteilung der Spannkraft auf die beiden Spannbacken eines Spanngrundträgers nicht zwingend sichergestellt ist.
Als Alternative zur Verwendung einer in einer Backenführung verschiebbaren Systempendelvorrichtung ist es vorteilhaft, wenn am Spanngrundträger eine Systempendelvorrichtung montiert wird. In diesem Falle weist die Systempendelvorrichtung zumindest zwei Backenführungen auf, auf denen wiederum Spannbacken verschiebbar angeordnet und fixiert werden können. Gleichfalls wird hier durch den Einsatz einer Pendelvorrichtung sichergestellt, dass bei beiden Spannbacken der Pendelvorrichtung der gleiche Spanndruck beim Spannen des Werkstücks anliegt.
In j edem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn an der B ackenführung - gleich in welcher Variante - eine Rastverzahnung vorhanden ist, wobei zumindest eine Spannbacke bzw. eine Pendelvorrichtung entlang der Backenführung verschoben und im Rastintervall fixiert werden kann. Durch die-Backenführung mit der Rastverzahnung kann-eine-einfache und sichere Fixierung der Spannbacken am Spanngrundträger realisiert werden, wobei dennoch ein großer Spannbereich vorhanden ist. Somit bedarf es zur Realisierung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung lediglich eines begrenzten Stellbereichs der Spanngrundträger. Hierbei muss dieser Stellbereich zumindest geringfügig größer gewählt werden als es das Intervall der Rastverzahnung vorgibt.
Bei besonders vorteilhafter Ausführungsform ist zumindest zweimal eine Anordnung mit einer Außenwippe und zwei Spanngrundträgern vorhanden. Dies bedeutet, dass immer zwei Spanngrundträger mit einer Außenwippe gekoppelt sind und eine Anordnung bilden. Hierbei ist nicht vorgesehen, dass die beiden bereits über eine Außenwippe gekoppelten Spanngrundträger zusätzlich mit den weiteren j eweils benachbarten Spanngrundträgern gekoppelt sind. Insofern liegt immer eine doppelte Anzahl von Spanngrundträgern im Verhältnis zur Anzahl der Außenwippen vor. Bei dieser Ausführungsform ist somit im einfachsten Falle von einer doppelten Anordnung mit zwei Außenwippen und vier Spanngrundträgern auszugehen. Gleichfalls kann diese Anordnung um eine Mehrzahl erweitert werden und insbesondere auch somit eine Anordnung von drei Außenwippen und sechs Spanngrundträgern oder von vier Außenwippen und acht Spanngrundträgern umfassen. Hierbei sichert vorteilhafterweise eine symmetrische Auslegung der
Außenwippe und der Verbindung zu den Spanngrundträgern eine gleichmäßige Bewegung sowie eine gleichmäßige Kraftverteilung.
Wenngleich als Lösung zur Umsetzung der Funktion der Außenwippe hydraulische Lösungen oder Seilzüge denkbar wären, wird der Fachmann für die Außenwippe zunächst ein starres Bauteil vorsehen. Insofern ist es offensichtlich, dass es für den funktionsgemäßen Aufbau einer Anordnung aus Außenwippe und zwei Spanngrundträgern erforderlich ist, einen Ausgleich zwischen der Außenwippe in deren Schwenkbewegung und den Spanngrundträgern in deren Stellbewegungen zu ermöglichen. Aufgrund der in den Trägerrichtungen radial zur Drehachse verstellbaren Spanngrundträger ändert sich folglich der Abstand der beiden gekoppelten Spanngrundträger zueinander. Insofern bedarf es bei der Kopplung mittels der Außenwippe eines Ausgleichs dieses sich ändernden Abstands zwischen jeweils zwei Spanngrundträgern. Weiterhin erfordert die erfindungsgemäß vorgesehene gegenläufige Verschiebbarkeit zweier Spanngrundträger in den Trägerrichtungen eine Ausgleichsmöglichkeit in der Anbindung an die Außenwippe.
Hierbei steht zum einen die Möglichkeit offen, beispielsweise am Ende der Außenwippe Kugelgelenke vorzusehen, welche in Bohrungen in den Spanngrundträgern eingreifen und hierbei tangential zur Drehachse verschiebbar sind. Nachteilig bei dieser Lösung ist j edoch, dass es zu einer Reibung des Kugelgelenks in der Bohrung in der Außenwippe aufgrund einer Schubbewegung in der Bohrung kommt. Somit ist eine Funktionstauglichkeit über einen langen Zeitraum nicht zweifelsfrei gewährleistet. Insofern ist es besonders vorteilhaft, zwischen der Außenwippe und den beiden gekoppelten Spanngrundträgern j eweils ein Ausgleichselement anzuordnen. Dieses bedarf einer beidseitig schwenkbaren Lagerung zwischen dem Ausgleichselement und der Außenwippe bzw. dem Spanngrundträger. Somit kann in einfacher Weise eine Verschiebung eines Spanngrundträgers über ein Verstellen des Ausgleichselements zu einem Schwenken der Außenwippe und einem gegenläufigen Verstellen des anderen Ausgleichselements und somit der gegenläufigen Verschiebung des anderen Spanngrundträgers führen.
Zur Umsetzung der Spannbewegung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Außenwippe mittels eines Stellantriebs linear in eine Schubrichtung verschoben werden kann. Durch die Kopplung zweier Spanngrundträger an der Außenwippe führt folglich eine Verschiebung der Außenwippe in der Schubrichtung zugleich zu einer Verschiebung der Spanngrundträger in den j eweiligen Trägerrichtungen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden an der Außenwippe gekoppelten Spanngrundträger bzw. somit dessen beiden Trägerrichtungen symmetrisch zu einer Ebene aus Schubrichtung und Drehachse angeordnet sind. Somit ist sichergestellt, dass es zunächst unter gedank- licher Vernachlässigung der S chwenkbarkeit der Außenwippe bzw. der gegenläufigen Verschiebbarkeit der Spanngrundträger zu einer gleichmäßigen Bewegung montierter Spannbacken zur Drehachse hin bzw. von der Drehachse weg kommt.
Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Außenwippe schwenkbar mit einem in Schubrichtung verschiebbaren Seitenschieber verbunden ist. Zu diesem Zweck ist der S eitenschieber im Vorrichtungsträger derart gelagert, dass mittels des Stellantriebs der Seitenschieber in Schubrichtung bewegt werden kann und quer zur Schubrichtung feststehend ist, d.h. der Seitenschieber kann ausschließlich in einer Achse in Schubrich- tung bewegt werden. Die Lagerung kann hierbei über den Stellantrieb erfolgen und/oder alternativ mittels Führungen im Vorrichtungsträger.
Zum Erhalt einer gleichmäßigen Bewegung aller Spanngrundträger einer Spannvorrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schubrichtung bzw. die Mitte des Seitenschiebers die Drehachse schneidet. In diesem Falle ist es erforderlich, dass die schwenkbare Anbindung der Außenwippe an den Seitenschieber gleichfalls in der Mitte der Seitenschieber liegt, d.h. die Anbindung wird über die Verstellung der Seitenschieber auf die Drehachse zu oder von der Drehachse weg bewirkt. Nicht erforderlich ist hierbei eine exakt senkrechte Ausrichtung der Schubrichtung auf die Drehachse, j edoch vereinfacht dieses die Konstruktion und Herstellung der Spannvorrichtung.
Zur Umsetzung des Stellantriebs stehen verschiedene Möglichkeiten offen, wobei in besonders vorteilhafter Weise als Stellantrieb eine in Schubrichtung angeordnete Stellspindel eingesetzt wird. Hierbei ist die Stellspindel in einem ersten Seitenschieber mit einem Linksgewinde und einem zweiten gegenüberliegenden Seitenschieber mit einem Rechtsge- winde gelagert. Folglich führt eine Drehbewegung der Stellspindel zu einer gegenläufigen Bewegung der Seitenschieber aufeinander zu oder voneinander weg. Es ist offensichtlich, dass somit mit der Bewegung der Stellspindel und der gegenläufigen Bewegung der Seitenschieber zugleich die Außenwippen verschoben werden und somit eine Bewegung der Spanngrundträger bzw. der Spannbacken aufeinander zu oder voneinander weg erfolgt.
Wenngleich es nicht zwingend erforderlich ist, wird hierbei vorteilhafterweise die Stellspindel drehbar und in Schubrichtung feststehend im Vorrichtungsträger gelagert. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Positionierung der Stellspindel in Achsrichtung mittig auf der Drehachse erfolgt, wobei über Einstellmittel, wie beispielsweise Justiermuttern, eine axiale Einstellung der Position der Stellspindel vorgenommen werden kann. Somit wird sichergestellt, dass die Seitenschieber beidsei- tig den gleichen Abstand zur Drehachse aufwei sen. Es i st offensichtlich, dass beispielsweise zur Anbringung eines Antriebs an der Stellspindel oder zur Lagerung der Stellspindel die Seitenschieber nicht zwingend symmetrisch ausgeführt werden müssen. Insofern bezieht sich der gleiche Abstand zur Drehachse auf die funktionelle Zuordnung in Verbin- dung mit den beiden j eweiligen Außenwippen.
Die Positionierung der Stellspindel ist zunächst beliebig. Jedoch ist es besonders vorteilhaft, wenn deren Achse senkrecht zur Drehachse verläuft. Somit wird zunächst einmal ein symmetrischer Aufbau der Seitenschieber ermöglicht. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Achse der Stellspindel die Drehachse schneidet. Somit wird sichergestellt, dass die Stellkraft auf die Seitenschieber als Zug- bzw. Druckkraft wirkt und die Querkräfte minimiert sind. Somit kann ggf. auf eine
Führung für die Seitenschieber im Vorrichtungsträger verzichtet werden.
Als alternative Lösung ist es möglich, zwei S eitenschieber über eine Keilführung mit einem Keilelement zu koppeln. Hierbei führt eine
Stellbewegung des Keilelements in einer Stellrichtung mittels des Stell- antriebs zu einer entgegengesetzten Bewegung der Seitenschieber.
Folglich wird gleichfalls die Spannaufgabe dahingehend gelöst, dass die Verstellung eines Keilelements mittels des Stellantriebs zu einer Bewegung der Spannbacken auf die Drehachse zu bzw. von der Drehachse weg führt. Zur Umsetzung bedarf es spitzwinkelig zueinander ausgerichteter Keilführungen. Den Winkel wird der Fachmann anhand der notwendigen Stellwege der Seitenschieber und der erforderlichen Stellkraft wählen, wobei ein kleiner Winkel zu einem kleinen Stellweg und zu hohen
Stellkräften führt. In der Anordnung wird des Weiteren die Stellrichtung zweckmäßig senkrecht zur Schubrichtung ausgerichtet. Insofern wird sichergestellt, dass die Verschiebung des Keilelements zu einer gleichmäßigen Verschiebung der Seitenschieber führt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wiederum eine Stellspindel einzusetzen, welche im Vorrichtungsträger gelagert werden kann und im Keilelement zu dessen Verschiebung führt. Hierbei ist es ebenso denkbar, die Stellspindel axial feststehend im Keilelement zu lagern und das Stellgewinde im Vorrichtungsträger vorzusehen.
Alternativ zur Ausrichtung der Stellrichtung des Keilelements senkrecht zur Drehachse ist es beim Einsatz eines hydraulischen bzw. pneumatischen oder elektrischen Antriebs möglich, die Stellrichtung parallel bzw. übereinstimmend mit der Drehachse zu wählen. Da in diesem Fall keine Zugänglichkeit zur Bedienung erforderlich ist, ist es unerheblich, dass der Stellantrieb insofern vollständig in der Spannvorrichtung bzw. hinter einem aufgenommenen Werkstück angeordnet ist.
Wenngleich über die beidseitig in den Seitenschiebern eingreifenden Keilführungen in Verbindung mit dem Stellantrieb eine Positionierung des Keilelements vorgegeben ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn das Keilelement seinerseits in einer linearen Führung im Vorrichtungsträger gelagert ist. Somit wird insbesondere sichergestellt, dass es zu keinem Verkanten bzw. Klemmen des Keilelements beim Verstellen kommt. Weiterhin ist es zur Verstellung der Seitenschieber möglich, diese beispielsweise wie Grundbackenträger eines regulären Dreibackenfutters zu verstellen. Somit wird es ermöglicht, eine grundsätzlich beliebige Anzahl an Seitenschiebern mit den j eweiligen Koppelanordnungen vorzusehen. Gleichfalls wird hierdurch eine Umsetzung eröffnet, wobei ein Teil der vorteilhaften Ausführungsform einer Spannvorrichtung durch ein vorhandenes Dreibackenfutter mit den Grundbackenträgern des Dreibackensfutters als drei S eitenschieber realisiert wird und das Oberteil des Vorrichtungsträgers mit den Spanngrundträgern und der maßgeb- liehen Kopplungsanordnung als Einheit auf das Dreibackenfutter montiert wird.
Aufgrund der zunächst freien Verschiebbarkeit eines Spanngrundträgers relativ zum gekoppelten Spanngrundträger ist es vorteilhaft, wenn zumindest eine Stellung bereitgestellt wird, in der diese Verschiebbar- keit der Spanngrundträger unterbunden wird. Hierbei ist vorgesehen, dass in vorteilhafter Ausführungsform eine innere und/oder äußere Endstellung vorhanden ist, welche gekennzeichnet ist durch die Begrenzung des Stellwegs zweier gekoppelter Spanngrundträger in den j eweiligen radialen Trägerrichtungen bei einer Bewegung zur Drehachse hin bzw. von der Drehachse weg. Insofern wirkt eine Begrenzungsanordnung dergestalt, dass eine Ausgleichsbewegung zwischen zwei Spanngrundträgern über die gekoppelte Außenwippe in der Endstellung verhindert wird. Somit wird zugleich eine Schwenkbewegung der zugehörigen Außenwippe verhindert. Wenngleich es für den eigentlichen Spannvor- gang unerheblich ist, ist es j edoch zur vorläufigen Positionierung des
Werkstücks am Spannfutter besonders vorteilhaft, wenn die Spanngrundträger in den Endstellungen einen im Wesentlichen übereinstimmenden Abstand zur Drehachse aufweisen. Somit kann beim Einlegen des Werkstücks dieses auf einen gleichmäßigen Abstand zu den einzelnen Spann- backen vorläufig ausgerichtet werden. Zur Umsetzung der Begrenzungsanordnung ist es in einer ersten vorteilhaften Ausführungsform möglich, dass die Spanngrundträger in der Endstellung an Anschlagflächen im Vorrichtungsträger zur Anlage kommen. Das heißt, dass die Trägerführung eine Begrenzung dergestalt aufweist, dass eine definierte Endlage der Spanngrundträger im Vorrichtungsträger unabhängig von der Außenwippe vorliegt. Somit ist der Stellweg der Spanngrundträger durch die Trägerführung bzw. durch eine Zuordnung der Spanngrundträger zum Vorrichtungsträger definiert.
Gleichfalls ist es möglich, die Trägerführung über die Endstellung hinaus vorzusehen. Dies kann unter Umständen dahingehend erforderlich werden, wenn beispielsweise durch Verschmutzung die Endstellung in der Trägerführung nicht unverändert sichergestellt werden kann. Alternativ zur ersten Ausführung der Begrenzungsanordnung ist es hierbei vorteilhaft, die Begrenzungsanordnung derart zu gestalten, dass an den Außenwippen beabstandete Anschlagflächen vorgesehen sind, welche in der Endstellung am Vorrichtungsträger zur Anlage kommen. Dies bezieht sich darauf, dass die Verschiebung der Außenwippe zu einer Anlage am Vorrichtungsträger führt. Somit wird eine Schwenkbarkeit der Außenwippe zunächst einmal unabhängig von der Betrachtung der Spanngrund- träger verhindert. Zugleich führt j edoch die Verhinderung einer
Schwenkbewegung der Außenwippe zu der fixen Position der beiden gekoppelten Spanngrundträger zueinander bzw. zur gewünschten Endstellung.
Diese Begrenzungsanordnung bei der Außenwippe kann in gleicher Wirkweise realisiert werden durch beispielsweise zwei beabstandete, hervorstehende Bolzen am Vorrichtungsträger, welche in Längsnuten in den Außenwippen eingreifen. Hierbei definiert die Länge der Längsnuten den möglichen Weg der Außenwippen und somit die Endstellung bzw. Endstellungen, bei der bzw. denen die Schwenkbarkeit der Außenwippe unterbunden-wird . Es ist offensichtlich, dass beide Wirkweisen zur Definition der Endstellung eingesetzt werden können. Somit ist es möglich, zur Definition der Endstellung in der Bewegung zur Drehachse hin beispielsweise die Begrenzungsanordnung am Spanngrundträger direkt vorzusehen und die Endstellung in der Richtung von der Drehachse weg mittels einer Begrenzungsanordnung bei der Außenwippe.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn am Vorrichtungsträger eine schwenkbar gelagerte Mittenwippe angeordnet ist. Hierbei sind an den beiden Enden der Mittenwippe j eweils Koppelelemente vorzusehen, welche wiederum schwenkbar angebracht sind und schwenkbar mit j eweils einer Außenwippe verbunden sind . Es ist offensichtlich, dass notwendigerweise zwei diagonal über die Drehachse gegenüberliegende Außenwippen zu verbinden sind. Alternativ zur Verbindung an den Außenwippen kann gleichfalls eine Verbindung der Koppelelemente mit den Ausgleichsele- menten oder Spanngrundträgern gewählt werden. Gelagert wird die
Mittenwippe in besonders vorteilhafter Weise in einer mit der Drehachse übereinstimmenden Lagerung.
Durch die Kopplung über die Diagonale wird es erreicht, dass j eweils gegenüberliegende Spanngrundträger zugleich auf die Drehachse zu bewegt werden. Somit wird die Zentrierbewegung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung deutlich verbessert. Dennoch ist unverändert die vorteilhafte Ausgleichsbewegung zwischen zwei Spanngrundträgern über die Außenwippe gegeben. Somit weisen bei vier Spanngrundträgern die gegenüberliegenden Spanngrundträger immer den gleichen Abstand zur Drehachse auf. Ein ansonsten nicht auszuschließendes außermittiges
Spannen eines Werkstücks wird durch diese Ausführungsform vorteilhaft unterbunden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Stellweg der Spanngrundträger derart ausgelegt wird, dass dieser zwischen 1 mm und 50 mm beträgt. Beim Einsatz verschieblicher Spannbacken über die Verwendung von Backenführungen kann der Stellweg der Spanngrundträger insbesondere auf einen Wert zwischen 5 mm und 1 5 mm reduziert werden, ohne dass ein Verlust an Stellbereich für die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zu befürchten ist. Insofern wird ein kleiner Stellbereich über die erfindungsgemäße Spannvorrichtung bzw. für die Verstellung der Spann- grundträger ermöglicht, während hingegen ein großer Stellbereich über die Verschiebbarkeit der Spannbacken in der Backenführung realisiert wird. Die Definition des Stellwegs kann des Weiteren in Abhängigkeit der Rastverzahnung erfolgen, so dass es sinnvoll ist, zumindest einen doppelten Rastabstand als Stellweg für die Spanngrundträger vorzusehen. Insbesondere bei groß bauenden Spannvorrichtungen zur potentiellen
Aufnahme von Werkstücken mit großem Durchmesser unter Beibehaltung eines großen Spannbereichs bis hin zu vergleichsweise kleinen Durchmessern ist es von besonderem Vorteil, eine mehrstufige Ausführung zu wählen. In diesem Falle ist die grundlegende Ausführung mit zwei Kupplungsanordnungen, in einer Alternative wie zuvor beschrieben, als innere Kupplungsanordnung zu erweitern um eine Mehrzahl an äußeren Kupplungsanordnungen und zwar zu j edem inneren Spanngrundträger eine äußere Kupplungsanordnung. Die innere Kupplungsanordnung weist wiederum j eweil s eine innere Außenwippe und zwei hieran gekoppelte innere Spanngrundträger auf. Die äußere Kupplungsanordnung umfasst gleichfalls eine äußere Außenwippe sowie zwei äußere Spanngrundträger.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die äußere Außenwippe hierzu schwenkbar am inneren Spanngrundträger angebunden wird. Insofern stellt der innere Spanngrundträger zugleich quasi Seitenschieber für die äußere Kupplungsanordnung dar. Somit wird eine zweistufige Ausführung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung erreicht, wobei eine Verdopplung der äußeren Spanngrundträger, d.h. in der Regel somit acht Stück, und somit der Spannstellen zu den inneren Spanngrundträgern, — von denen-in der Regel vier Stück vorhanden- sind, erfolgt. Gleichfalls ist es besonders vorteilhaft, wenn sowohl die inneren als auch die äußeren Spanngrundträger j eweils mittels innerer bzw. äußerer Ausgleichselemente schwenkbar an den j eweiligen inneren bzw. äußeren Außenwippen angebunden sind. Weiterhin ist es in der Umsetzung vorteilhaft, wenn die inneren Spanngrundträger in der Symmetrie zwischen j eweils den beiden gekoppelten äußeren Spanngrundträgern positioniert werden. Hierbei können die inneren Spanngrundträger mit einer vorwiegend langen Backenführung bis nahe der Drehachse ausgeführt werden, wobei platzbedingt die äußeren Spanngrundträger einen größeren Abstand zur Drehachse aufweisen, was j edoch unschädlich ist, da mit den äußeren Spanngrundträgern bzw. daran befestigten Spannbacken insbesondere Werkstücke großen Durchmessers zu spannen sind.
Insbesondere bei senkrecht stehender Drehachse und einem hohen auf der Spannvorrichtung lastenden Werkstückgewicht ist es besonders vorteilhaft, wenn am Vorrichtungsträger zumindest zwei Lastträger angebracht sind bzw. angebracht werden können, wobei sich das aufliegende Werkstückgewicht auf den Lastträgern abstützt und in Richtung der Drehachse keine Auflage des Werkstücks auf den Spannbacken erfolgt. Somit wird sichergestellt, dass eine freie Beweglichkeit der Spannbacken relativ zu einander gegeben ist und die erfindungsgemäße Lösung uneingeschränkt zur Nutzung kommt.
Hinsichtlich der Ausführung des Vorrichtungsträgers gibt es verschiedenste Möglichkeiten. Dieser ist nicht zwingend als ein einziges Bauteil zu verstehen, sondern kann gleichfalls aus einer Mehrzahl von Bauteilen zusammengesetzt sein. Insbesondere die Notwendigkeit nach der Einbringung von Führungen und Lagerungen führt zu einer vorteilhaft in Drehachs-Richtung ausgeführten mehrschichtigen Bauweise. Wie die einzelnen Bauteile des Vorrichtungsträgers zueinander fixiert werden, ist hierbei unerheblich. In der Regel wird davon auszugehen sein, dass diese mittels S chraubverbindungen aneinander montiert werden. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, gezielte Schmiermittelzuführungen zu den Führungen bzw. Lagerungen, z. B . der Stellspindel, einzusetzen. Ebenso ist die Gestaltung des Antriebs für die vorliegende Erfindung zunächst nebensächlich, und der Fachmann wird ausgehend von der gewählten Umsetzung des Stellantriebs den geeigneten Antrieb wählen. Vorteilhaft wird hierbei ein zum üblichen Spannfutter kompatibler Antrieb ausgewählt.
Weiterhin ist es möglich, die Spannvorrichtung als zur Drehmaschine gehörige Einheit vorzusehen, d.h. die Spannvorrichtung ist derart mon- tiert, dass ein Wechsel gegen ein anderes Spannfutter nicht als Regelfall vorgesehen ist. Alternativ hierzu ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung als wechselbares oder zusätzlich montierbares Spannfutter einsetzbar. Insofern ist es zum einen möglich, einen einfachen Austausch des Spannfutters der Drehmaschine gegen die erfindungsgemäße Spannvor- richtung vorzusehen. Zum anderen kann, insbesondere bei horizontal ausgerichteten Spannfuttern (bzw. senkrecht stehender Drehachse), eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung als eine separate Einheit auf das vorhandene Spannfutter montiert werden.
Die Betätigung des Antriebs der Spannvorrichtung kann im einfachsten und gewöhnlich ausreichenden Fall manuell erfolgen. Alternativ ist es möglich, einen hydraulischen bzw. pneumatischen oder elektrischen Antrieb vorzusehen. Insbesondere bei der Ausführungsvariante mit dem Keilantrieb ist der Einsatz eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders der elektrischen Lösung vorzuziehen. Zur Reduzierung der Kosten ist es vorteilhaft, wenn alle Wiederholteile identisch ausgeführt werden. Dies betrifft insofern die Spanngrundträger, die Außenwippen, die Ausgleichselemente sowie die Koppelelemente und ggf. die Seitenschieber. Im Falle der Verstellung mittels Keilführungen oder Spindelantrieb bietet die Auslegung der S eitenschieber als spiegel- bildliche Bauteile neben den Vorteilen der gleichmäßigen Kraftvertei- lung gleichfalls einen Kostenvorteil hinsichtlich Konstruktion und
Herstellung.
Es ist offensichtlich, dass es in der Anwendung von Ausgleichselementen und/oder bei der Verwendung von Seitenschiebern, bei den Koppelele- menten sowie bei der Mittenwippe j eweils einer schwenkbaren Lagerung eines Bauteils relativ zu einem anderen Bauteil bedarf. Hierzu stehen dem Fachmann verschiedene Lösungen zur Verfügung, beispielsweise mittels j eweils einem Bolzen an einem Bauteil und Ösen an dem anderen Bauteil. Die Zuordnung der Bolzen zu dem einen oder anderen Teil wird der Fachmann j e nach Zweckmäßigkeit und baulichen Gegebenheiten wählen, und sie ist vom Gedanken der Erfindung unabhängig.
Die nachfolgenden Figuren skizzieren beispielhafte Ausführungsformen für eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung.
Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
01 in Draufsicht mit vier Spanngrundträgern 06 sowie einer Spannbacke 1 1 ;
Fig. 2 eine Ansicht von unten auf die Spannvorrichtung 01 aus Fig. 1 ; Fig. 3 ergänzend eine Ansicht von unten vergleichbar mit Fig. 2 unter
Weglassung des Gehäuseunterteils sowie der Koppelanordnung;
Fig. 4 einen Schnitt zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 entlang der
Schnittlinie B-B ;
Fig. 5 eine S chnittansicht zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A; Fig. 6 eine Ausführungsvariante der Stelleinrichtung;
Fig. 7 eine Variante zur Kopplungsanordnung; Fig. 8 eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 41 mit vier innen liegenden Spanngrundträgern 45 und acht außen liegenden Spanngrundträgern 5 1 ;
Fig. 9 eine Ansicht von unten auf die Ausführungsform gemäß Fig. 8. In der Figur 1 wird eine erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 01 beispielhaft skizziert. Zu erkennen ist zunächst einmal in Kreisform der Vorrichtungsträger 02 bzw. das Gehäuseoberteil 03 des Vorrichtungsträgers 02. Im Vorrichtungsträger 02 sind j eweils Führungsnuten in Form der Trägerführung 08a bis 08d vorhan- den. In diesen Führungsnuten sind die vier Spanngrundträger 06a bis 06d eingesetzt. Entlang der j eweiligen Trägerrichtungen 07a bis 07d sind die j eweiligen Spanngrundträger 06 in den Trägerführungen 08 verschiebbar. Weiterhin skizziert ist beispielhaft eine Spannbacke 1 l a auf dem Spanngrundträger 06a. Hierbei ist die Spannbacke 1 1 entlang von Backenfüh- rungen 1 2 parallel zu den Trägerführungen 06 verschiebbar. Insofern ist die Spannbacke 1 1 gleichfalls radial zur Drehachse verstellbar. Zur Sicherung der Lage der Spannbacke 1 1 relativ zum Spanngrundträger 06 weist die Backenführung auf ihrer Oberseite eine Rastverzahnung 13 auf. Insofern kann die Spannbacke 1 1 im Rastintervall der Rastverzahnung 1 3 auf dem Spanngrundträger 06 positioniert und fixiert werden.
Bei Betrachtung der Spannvorrichtung 01 in Fig. 1 sind zunächst keine relevanten Unterschiede zu einem gewöhnlichen Vierbackenfutter aus dem Stand der Technik zu erkennen. Dies wird vielmehr erst durch die erfindungsgemäße Bewegungsform und Antriebskopplung der Spann- grundträger 06 erreicht.
Hierzu zeigt Figur 2 eine Ansicht von unten auf das Beispiel der Spannvorrichtung 01 aus Fig. 1 . Zu erkennen ist wiederum zunächst einmal der Vorrichtungsträger 02, in diesem Fall das Gehäuseunterteil 04. Aus dem Vorrichtungstr äger 02 heräus ' ragend ' sind j eweils die ' vier ' Spann ' grun ' d " träger 06a bis 06d erkennbar. Die verdeckte Führung 08 zwischen dem Vorrichtungsträger 02 und den Spanngrundträgern 06 ist hierbei gestrichelt (Führungsnut im Vorrichtungsträger 02) bzw. punktiert (Spanngrundträger 06) zu Verdeutlichung einer möglichen Lage skizziert.
Erfindungsgemäßes Merkmal ist es, dass zwei Spanngrundträger 06a und 06b bzw. 06c und 06d über j eweils eine Außenwippe 1 5 a bzw . 1 5c gekoppelt sind. Hierbei ist eine Schwenkbarkeit der Außenwippen 1 5 sowie eine bewegliche Verbindung zwischen der Außenwippe 1 5 und den Spanngrundträgern 06 vorhanden. Somit wird offensichtlich, dass eine Verschiebung eines ersten Spanngrundträgers, beispielsweise 06a, zur Mitte bzw. zur Drehachse hin über ein Schwenken der Außenwippe 1 5 a zu einer Verschiebung des gekoppelten Spanngrundträgers 06b nach außen führt.
Zum Ausgleich des zwangsläufig vorhandenen Winkelversatzes innerhalb der Bewegung der Spanngrundträger 06 entlang ihrer Verschiebbarkeit in Trägerrichtung 07 sind zwischen den Außenwippen 1 5 und den j eweiligen Spanngrundträgern 06 Ausgleichselemente 1 9 zwischengeordnet. Insofern wird die Bewegung der Spanngrundträger 06 über den mit einem Bolzen angekoppeltem Ausgleichselement 19 auf die wiederum mittels Bolzen angekoppelte Außenwippe 1 5 übertragen. Weiterhin ist die Außenwippe 1 5 in diesem Ausführungsbeispiel mittels eines Bolzens drehbar an einem Seitenschieber 1 6 gelagert. Insofern kann die Außenwippe 1 5 relativ gegenüber dem S eitenschieber 1 6 geschwenkt werden. Die Seitenschieber 1 6 sind wiederum j eweils in Schieberführungen 1 7 gelagert. Wenngleich dies nicht zwingend erfor- derlich ist, verbessert dies jedoch die Stabilität der gesamten Ausführungsform. Hierbei sind die j eweiligen S eitenschieber 1 6a bzw. 16b in Schubrichtung 1 8a bzw. 1 8b verschiebbar.
Als Antriebsvariante wird für dieses Ausführungsbeispiel der Spannvorrichtung 01 eine Stellspindel 21 eingesetzt. Hierbei durchdringt die Stellspindel 21 den ersten Seitenschieber 1 6a mit einem Linksgewinde 22 sowie den zweiten gegenüberliegenden Seitenschieber 1 6c mittels eines Rechtsgewindes 23. Insofern ist es offensichtlich, dass eine Drehbewegung der Stellspindel 21 zu einer gegenläufigen Bewegung der Seitenschieber 1 6a und 1 6b aufeinander zu bzw. voneinander weg führt. Zur Sicherstellung der symmetrisch übereinstimmenden Lage der Seitenschieber 1 6 und somit zugleich auch der gekoppelten Spanngrundträger 06 in Ausgangsstellung wird die Stellspindel 21 mittig und senkrecht zur Drehachse zentriert bzw. positioniert. Insofern ist sichergestellt, dass beide Seitenschieber 16 j eweils den gleichen Abstand zur Drehachse aufweisen. Durch die Kopplung mittels schwenkbarer Außenwippe 1 5 und über die Kopplung der Ausgleichselemente 1 9 weisen somit die Spanngrundträger 06 bei einer gedanklichen Vernachlässigung der Schwenkbarkeit der Außenwippe 1 5 den gleichen Abstand zur Drehachse auf. Weiterhin zu erkennen ist eine Begrenzungsanordnung 09a bis 09d bezüglich j edes Spanngrundträgers 06a bis 06d. Realisiert wird in diesem Ausführungsbeispiel die Begrenzungsanordnung 09 derart, dass der Spanngrundträger 06 gleichfalls auf der Rückseite eine Ausnehmung im Gehäuseunterteil 04 durchgreift. Hierbei weist die Ausnehmung in Trägerrichtung 07 j eweils zwei Anschlagsflächen auf, gegen die der durchdringende Teil der Spanngrundträger 06 am Ende des Stellwegs anschlägt. Mittels eines übereinstimmenden Abstands der Anschlagsflächen zur Drehachse wird sichergestellt, dass am Ende der beiden Stellwege nach innen sowie nach außen ein weitestgehend übereinstimmender Abstand der Spanngrundträger 06 zur Drehachse vorliegt. Insofern wird bei gleicher Positionierung der Spannbacken 1 1 auf den Spanngrundträgern 06 eine übereinstimmende Positionierung der Spannflächen im Abstand zur Drehachse realisiert. Somit wird die Aufnahme von
Werkstücken auf eine möglichst zentrische Lage deutlich begünstigt, so dass eine Orientierung an dem Abstand zu den Spannflächen erfolgen kann. Zur nochmaligen Verdeutlichung der Lage der Spanngrundträger 06 im Vorrichtungsträger 02 skizziert Figur 3 die Spannvorrichtung 01 unter Weglassen der Kopplungsanordnung sowie des Gehäuseunterteils 04. Insofern ist gleichfalls in dieser Ansicht von unten das Gehäuseoberteil 03 des Vorrichtungsträgers 02 zu erkennen. Sternförmig verlaufen die um 90° j eweils versetzten Trägerführungen 08 , in denen die einzelnen Spanngrundträger 06 verschiebbar gelagert sind.
Die Figur 4 zeigt in einem Teilschnitt entlang der S chnittlinie B-B (siehe Fig. 1 bis Fig. 3) die Anordnung des Spanngrundträgers 06a im Vorrichtungsträger 02. Zu erkennen ist zunächst einmal, dass in diesem Ausführungsbeispiel der Vorrichtungsträger 02 ein Gehäuseoberteil 03 sowie ein Gehäuseoberteil 04 umfasst. Im Gehäuseoberteil 03 ist hierbei die Führungsnut der Trägerführung 08 integriert. In dieser befindet sich mit beispielhaft übereinstimmender Kontur der Spanngrundträger 06, welcher seinerseits innerhalb der Kontur liegend eine Backenführung 12 aufweist. Innerhalb der Backenführung 1 2 kann die Spannbacke 1 1 entlang der Trägerrichtung 07 verschoben werden, wobei die Positionierung und Sicherung der Lage mittels einer Rastverzahnung 1 3 realisiert wird. Weiterhin ist zu erkennen, dass der Spanngrundträger 06 das Gehäuseunterteil 04 durchdringt und an dieser Durchdringung das Ausgleichselement 19 schwenkbar gelagert angebracht ist.
Einen weiteren Teilschnitt skizziert die Figur 5 entlang der Schnittlinie A-A (siehe Fig. 1 bis Fig. 3 ) mit der Kopplungsanordnung sowie dem Antrieb . Zu erkennen ist wiederum der Vorrichtungsträger 02 mit dem Gehäuseoberteil 03 und dem Gehäuseunterteil 04. Ansatzweise zu erkennen sind weiterhin beidseitig die Spanngrundträger 06a bzw. 06b. Diese sind j eweils über das Ausgleichselement 1 9a bzw. 1 9b schwenkbar mit der Außenwippe 1 5 a gekoppelt. Diese Außenwippe 1 5 a wiederum ist schwenkbar am Seitenschieber 1 6a angebracht. Der Antrieb für den Seitenschieber 1 6a erfolgt- in diesem -Ausführungsbeispiel-mittels-der- Stellspindel 21 , wobei diese ein entsprechendes Linksgewinde 22 im Seitenschieber 1 6a aufweist. Der Seitenschieber 1 6a wird weiterhin innerhalb der S chieberführung 17a gelagert, wenngleich die Lagerung der S eitenschieber 1 6 durch die Stellspindel 21 selber bereits hinreichend wäre. Alternativ zur Bewegung der Seitenschieber 1 6 durch eine Stellspindel eröffnet sich die Möglichkeit der Verwendung einer Keilführung. Dies zeigt beispielhaft die Figur 6, wobei hier lediglich auf die Umsetzung der Schieberbewegung eingegangen wird. Zu erkennen sind wiederum zunächst einmal beidseitig die Außenwippen 1 5 a und 1 5b. Diese sind j eweils auf den Seitenschiebern 3 1 a bzw. 3 1 c schwenkbar angeordnet. Die Bewegung der Seitenschieber 3 1 a bzw. 3 1 b, welche j eweils in entsprechenden Schieberführungen 32a bzw. 32b gelagert sind, wird realisiert durch gegenläufige Keilführungen 34a bzw. 34b . Der Antrieb erfolgt hierbei mittels des Keilelements 33 , welches wiederum durch die Stellspindel 36 verschoben werden kann. Folglich führt eine Verschiebung des senkrecht zu der Ausrichtung der Seitenschieber 3 1 angeordneten Keilelements 33 zu einer Abstandsveränderung in den Keilführungen 34 und somit zu einer Bewegung der Seitenschieber 3 1 aufeinander zu bzw. voneinander weg. Zur Verbesserung der Zentrierung beim Spannen von Werkstücken kann in vorteilhafter Weise eine Ausführungsform mit einer Ergänzung gemäß Figur 7 gewählt werden. Diese wiederum nur teilweise skizzierte Ausführungsform zeigt gleichfalls beidseitig die Außenwippen 1 5 a bzw. 1 5c. Unabhängig vom Antrieb der Außenwippen 1 5 wird in diesem Beispiel eine Kopplung der diagonal gegenüberliegenden Enden der Außenwippen 1 5a bzw. 1 5c vorgenommen. Dies erfolgt mittels Anordnung einer
Mittenwippe 25 mit einer zur Drehachse übereinstimmenden Lagerung am Vorrichtungsträger 02, wobei die Mittenwippe 25 an den beiden Enden mit j eweils einem diagonal gegenüberliegenden Ende der Außen-· -wippen 1 5 a bzw— 1-5 c mittel s-z wischengeordneter Koppel elemente-26a bzw. 26c verbunden ist. Diese Koppelelemente 26 sind gleichfalls beidseitig schwenkbar gelagert. Insofern ist offensichtlich, dass ein Verschieben des Spanngrundträgers 06a an dem Ausgleichselement 1 9a zu einer übereinstimmenden Bewegung des gegenüberliegenden Ausgleichselements 1 9c und somit des Spanngrundträgers 06c führt. Auf- grund der Kopplung über die Außenwippen 1 5a bzw. 1 5 c kommt es zwangsläufig zu einer entgegengesetzten Bewegung der beiden weiteren Spanngrundträger 06b bzw. 06d. Durch den Einsatz der Mittenwippe 25 und der Koppelelemente 26a bzw. 26c wird ein zentrisches Spannen somit deutlich vereinfacht. Die erste Ausführungsform der Spannvorrichtung 01 mit vier Spanngrundträgern 06 stellt insofern eine grundlegende Ausführungsform mit j eweils zwei Außenwippen 1 5 und vier Spanngrundträgern 06 dar.
Gleichfalls ist es j edoch möglich, die Anzahl der Spanngrundträger 06 und der Außenwippen 1 5 zu erhöhen bzw. zu vervielfachen. Wenngleich es ebenso möglich wäre, beispielsweise drei Außenwippen mit sechs Spanngrundträgern einzusetzen, ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform für insbesondere große Spannvorrichtungen in der Figur 8 bzw. Figur 9 skizziert. In diesem Fall weist die Spannvorrichtung 41 vier innen liegende Spanngrundträger 45 a bis 45d sowie acht außen liegende Spanngrundträger 5 1 a bis 5 1 h auf. Insofern ist es nunmehr möglich, Werkstücke sowohl an vier Spannstellen als auch alternativ an zugleich acht Spannstellen zu spannen. Dies wird insbesondere dadurch begünstigt, dass hierbei eine zweistufige Kopplung der Spanngrundträger 45 bzw. 51 erfolgt. Zunächst einmal weist die Spannvorrichtung 41 wiederum einen Vorrichtungsträger 42 auf, wobei in diesem Fall auf der Oberseite Lastträgernuten 43 skizziert sind. Diese sind dazu bestimmt, im Falle schwerer Lasten eine Abstützung in Drehachsrichtung zu realisieren, ohne dass diese auf den einzelnen Spanngrundträgern 45 , 5 1 aufliegen. Insofern bleibt die freie Verschiebbarkeit der Spanngrundträger 45, 5 1 bzw. der j eweiligen Spannbacken gewährleistet. Zur Realisierung der Lastträger können beliebige Abstandselemente eingesetzt werden, welche entsprechend über die Lastträgernuten 43 fixiert werden können. Weiterhin weist die Spannvorrichtung 41 wiederum bei den j eweiligen Spanngrundträgern 45 bzw. 5 1 die erforderlichen Trägerführungen 46 bzw. 52 auf. Verdeutlicht wird dieses zweistufige Ausführungsbeispiel der Spannvorrichtung 41 in der Figur 9. Zu erkennen sind wiederum die inneren Spanngrundträger 45 a bis 45d, welche j eweils über innere Ausgleichselemente 49 mit den beiden inneren Außenwippen 47a bzw. 47c gekoppelt sind. Die inneren Außenwippen 47a bzw. 47c sind in einer mit der Ausführungsform der Spannvorrichtung 01 übereinstimmenden Weise mit inneren Seitenschiebern 48 a bzw. 48c verbunden. Demzufolge ist die Ausführungsform der inneren Spanngrundträger 45 bei der Spannvorrichtung 41 übereinstimmend mit dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 der Spannvorrichtung 01 gelöst. Ergänzt wird die Spannvorrichtung 41 in diesem Ausführungsbeispiel nunmehr dadurch, dass zu j edem inneren Spanngrundträger 45 eine neue Koppelanordnung mit zwei äußeren Spanngrundträgern 51 ergänzt wird. Zwei äußere Spanngrundträger 5 1 sind j eweils über ein äußeres Ausgleichselement 54 mit einer äußeren Außenwippe 53 verbunden. Die äußere Außenwippe 53 ist hierbei wiederum schwenkbar am inneren
Spanngrundträger 45 angebunden. Insofern stellt der innere Spanngrundträger 45 gleichfalls den Seitenschieber für die äußeren Spanngrundträger 5 1 dar.
Beim Spannen durch Verwendung der äußeren Spanngrundträger 51 erfolgt eine Übertragung der Bewegung zunächst einmal unter gedanklicher Vernachlässigung einer Ausgleichsbewegung durch die Außenwippen folgendermaßen: Eine Stellbewegung der inneren Seitenschieber 48 aufeinander zu führt durch die Übertragung mittels der Außenwippen 47a bzw. 47c, durch die Mitnahme mittels der inneren Ausgleichselemente 49a bis 49d, zu einer Mitnahme der inneren Spanngrundträger 45 a bis 45d in Richtung auf die Drehachse. Die Bewegung der inneren Spann- grundträger 45 auf die Drehachse zu führt gleichfalls wiederum als eine Art Seitenschieber zu einer Bewegung der angebundenen äußeren Außenwippen 53 und somit zur Mitnahme der gekoppelten äußeren Ausgleichselemente 54 und somit zur Verschiebung der äußeren Spanngrund- träger 51 gleichfalls in Richtung auf die Drehachse zu.
Ein Ausgleich hinsichtlich einer von einer Rundheit abweichenden Form kann nunmehr folgendermaßen erfolgen: Sofern beispielsweise bei einem Spannvorgang zunächst der äußere Spanngrundträger 5 1 f am Werkstück zur Anlage kommt, führt eine weitere Spannbewegung zu einem Voreilen des gekoppelten Spanngrundträgers 51 e aufgrund der einsetzenden
Schwenkbewegung der äußeren Außenwippe 53 e. Sofern als nächstes der äußere Spanngrundträger 5 1 e mittels dessen angebrachter Spannbacke am Werkstück zur Anlage kommt, wird die Bewegung zugleich des inneren Spanngrundträgers 45c blockiert. Folglich kann am entsprechenden inneren Ausgleichselement 49c keine weitere Verschiebung erfolgen. Die weitere Stellbewegung zum Spannen des Werkstücks führt nunmehr über ein Schwenken der inneren Außenwippe 47c zu einem Voreilen des gekoppelten zweiten inneren Spanngrundträgers 45 d. Insofern kann nunmehr ein weiteres Spannen erfolgen, bis gleichfalls die beiden weiteren äußeren Spanngrundträger 5 1 g und 5 1 h mittels der j eweiligen Spannbacken am Werkstück anliegen. Es ist offensichtlich, dass mittels dieser Lösung ein flexibles Spannen von unrunden und in der Geometrie nicht zylindrischen Werkstücken erfolgen und hierbei zugleich ein gleichmäßiger Spanndruck an allen Spannstellen aufgebracht werden kann. Somit können insbesondere Verformungen bei verformungsanfälligen Werkstücken vermieden werden. Bezugszeichenliste
Spannvorrichtung 31 Seitenschieber
Vorrichtungsträger 32 Schieberführung
Gehäuseoberteil 33 Keilelement
Gehäuseunterteil 34 Keilführung
35
Spanngrundträger 36 Antrieb
Trägerrichtung 37
Trägerfuhrung 38
B egrenzungsanordnung 39
40
Spannbacke 41 Spannvorrichtung
Backenführung 42 Vorrichtungsträger
Rastverzahnung 43 Lastträgernuten
44
Außenwippe 45 Innerer Spanngrundträger
Seitenschieber 46 Innere Trägerfuhrung
Schieberfiihrung 47 Innere Außenwippe
Schubrichtung 48 Innerer Seitenschieber
Ausgleichselement 49 Inneres Ausgleichselement
50
Stellspindel 51 Äußerer Spanngrundträger
Linksgewinde an Stellspindel 52 Äußere Trägerfuhrung
Rechtsgewinde an Stellspindel 53 Äußere Außenwippe
54 Äußeres Ausgleichselement
Mittenwippe 55
Koppelelement 56
57
58
59
60