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Patent Searching and Data


Title:
CLAMPING FIXTURE FOR CLAMPING A WORKPIECE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/007161
Kind Code:
A1
Abstract:
In a clamping fixture (1) for clamping a workpiece (10), wherein the clamping fixture has at least one clamping device (4) and at least one guiding device working together with the clamping device, wherein the clamping device can be moved axially along the guiding device, wherein the clamping device has a radial profiling (6), wherein the guiding device has an opposing profiling (7), corresponding to the radial profiling of the clamping device, and wherein, when there is an axial movement of the profiling of the clamping device along the opposing profiling of the guiding device, the clamping device is forced in a substantially radial direction, and thereby clamps the workpiece in place, less susceptibility to wear, and consequently a longer operational service life, is obtained by the clamping device being formed in at least two parts.

Inventors:
HEYN STEFAN (DE)
MONTANDON JEAN-CLAUDE (CH)
Application Number:
PCT/EP2011/003500
Publication Date:
January 19, 2012
Filing Date:
July 13, 2011
Export Citation:
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Assignee:
PRAEZ SMECHANIK HEYN GMBH (DE)
HEYN STEFAN (DE)
MONTANDON JEAN-CLAUDE (CH)
International Classes:
B25B5/14; B25B11/00
Foreign References:
BE531504A1954-09-15
US2080906A1937-05-18
US2777048A1957-01-08
US4405075A1983-09-20
US3709546A1973-01-09
GB2307939A1997-06-11
US4277197A1981-07-07
DE2522465A11976-12-09
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
VERSCHT, Thomas, K. (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Spannvorrichtung (1) zum Spannen eines Werkstücks (10), wobei die Spannvorrichtung (1) wenigstens eine Spanneinrichtung (4) und wenigstens eine mit der Spannein- richtung zusammenarbeitende Führungseinrichtung aufweist, wobei die Spanneinrichtung (4) axial entlang der Führungseinrichtung verschiebbar ist, wobei die Spanneinrichtung (4) eine radiale Profilierung (6) aufweist, wobei die Führungseinrichtung eine der radialen Profilierung der Spanneinrichtung entsprechende Gegenprofilierung (7) aufweist, und wobei bei einer axialen Verschiebung der Profilierung (6) der Spannein- richtung (4) entlang der Gegenprofilierung (7) der Führungseinrichtung die Spanneinrichtung (4) in im Wesentlichen radialer Richtung gedrückt wird und dadurch das Werkstück (10) eingespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung wenigstens zweiteilig ausgebildet ist. 2. Spann Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (4) ein Spannelement (14), welches die Profilierung (6) der Spanneinrichtung (4) aufweist, und ein mit dem Spannelement (14) verbundenes weiteres Element aufweist. 3. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Element ein Hubelement (24) zur axialen Verschiebung des Spannelements ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Element mit dem Spannelement über eine Schwenkeinrichtung verbunden ist.

5. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkeinrichtung ein Gelenk (8), und vorzugsweise ein Stiftlager, ist.

6. Spannvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet. dass das Spannelement (14) mit dem weiteren Element über eine Verbindungseinrichtung verbunden ist, wobei die Verbindungseinrichtung das Spannelement (14) und das weitere Element im Wesentlichen axialsteif verbindet und eine radiale Verschwenkung des Spannelements (14) gestattet.

7. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Spann- dement (24) mit dem weiteren Element ferner über ein Vorspannelement verbunden ist, wobei das Vorspannelement das Spannelement und das weitere Element zueinander vorspannt.

8. Spannvorrichtung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Vor- spannelement eine Federeinrichtung (9) ist.

9. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (1) ferner ein Vorspannelement aufweist, welches die Profilierung (6) der Spanneinrichtung (4) gegen die Gegenprofilierung (7) der Führungsein- richtung vorspannt.

10. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung und das Vorspannelement radial und/oder axial zueinander versetzt angeordnet sind.

1 1. Spann Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement als Druckring ausgebildet ist.

12. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 1 1, dadurch gekennzeich- net, dass das Spannelement (14) und das weitere Element aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.

13. Spannvorrichtung (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spannelements (14) eine hohe Verschleißfestigkeit besitzt.

14. Spann Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spannelements (14) gehärteter Werkzeugstahl, gehärterter Pulverstahl oder Hartmetall ist.

15. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (1) zum Innenspannen vorgesehen ist.

16. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Spannelement (14) als Spanndorn, als Lamellenspanndom oder als Spreizkronenmitnehmer ausgebildet ist.

17. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (1) zum Außenspannen vorgesehen ist.

18. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Spannelement (14) als Spannzange oder als Spannfutter ausgebildet ist.

19. Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung der Profilierung (6) und der Gegenprofilierung (7) derart ist, dass eine anwendungsspezifischer Spannablauf, welcher wenigstens zwei Spannzustän- de aufweist, vorgesehen ist.

20. Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Spannzustände wenigstens ein leichteres und ein festeres Spannen aufweisen.

Description:
Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks, wobei die Spannvorrichtung wenigstens eine Spanneinrichtung und wenigstens eine mit der Spanneinrichtung zusammenarbeitende Führungseinrichtung aufweist, wobei die Spanneinrichtung axial entlang der Führungseinrichtung verschiebbar ist, wobei die Spanneinrichtung eine radiale Profilierung aufweist, wobei die Führungseinrichtung eine der radialen Profilierung der Spanneinrichtung entsprechende Gegenprofilierung aufweist, und wobei bei einer axialen Verschiebung der Profilierung der Spanneinrich- tung entlang der Gegenprofilierung der Führungseinrichtung die Spanneinrichtung in im Wesentlichen radialer Richtung gedrückt wird und dadurch das Werkstück eingespannt wird.

Im Stand der Technik sind derartige Spannvorrichtungen bzw. Spannwerkzeuge seit langem bekannt. Ein beispielhaftes Anwendungsgebiet solcher Spannvorrichtungen besteht in dem Halten von Werkstücken während einer Bearbeitung. Die Bearbeitung kann dabei ein Schleifprozess, beispielsweise ein Außenrundschleifen, sein. Selbstverständlich können aber auch andere Arten der Bearbeitung, wie z.B. eine Dreh- oder Fräsbearbeitung, mit oder ohne eine Endbearbeitung, wie beispielsweise Honen, Schleifen, Läppen und dergleichen, sein. Beim Spannen von Werkstücken unterscheidet man ganz allgemein zwischen Innenspannen und Außenspannen. Beim Innenspannen wird das Werkstück innerhalb desselben in einer Ausnehmung davon gehalten und die Spannung wird durch eine radial nach außen wirkende Kraft erzeugt. Beim Außenspannen wird das Werkstück an dessen Außenumfang gehalten und die Spannwirkung wird durch eine radial nach innen wirkende Kraft erzeugt.

Bei den bekannten Spannvorrichtungen ist nachteilig, dass die Spanneinrichtung, welche beispielsweise einen Spreizkronenmitnehmer aufweist, ein Verschleißteil ist, welches oft ausgewechselt werden muss, wobei dann der Herstellungsprozess unterbrochen ist. Grundsätzlich kann zwar ein Verschleißen der Spanneinrichtung durch geeignete Materialauswahl minimiert werden, dies ist allerdings bei dem Spannwerkzeug gemäß dem Stand der Technik nicht einfach. Zum einen muss das Material hart und stabil sein, wobei es aber aufgrund der Spreizspannungsfunktion auch über eine gewisse Elastizität verfügen muss. Dabei ist die Elastizität der Spanneinrichtung erforderlich, um ein Spannen und selbsttätiges Lösen zu ermöglichen. Diese Materialanforderungen sind gegensätzlich, so dass bezüglich des Materials der Spanneinrichtung in der Praxis im- mer ein Kompromiss zwischen Verschleißfestigkeit und Elastizität gefunden werden muss. Die Spanneinrichtung ist in der Regel auch relativ lang, da nur so die gewünschte Elastizität bei gleichzeitiger Materialhärte erzielt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und insbesondere eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie eine geringere Verschleißanfälligkeit und damit längere Betriebslebensdauer besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Spanneinrichtung wenigstens zweiteilig ausgebildet ist.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die zweiteilige Ausbildung der Spanneinrichtung die konstruktiven Freiheitsgrade erhöht sind. Insbesondere kann der Teil der Spanneinrichtung, welcher die Profilierung aufweist, aus einem geeigneten verschleißfesten Material hergestellt sein, so dass sich die Lebensdauer erhöht, und weniger Unterbrechungen im Produktionsprozess durch Austauschvorgänge erforderlich sind.

Ferner ist bevorzugt, dass die Spanneinrichtung ein Spannelement, welches die Profilie- rung der Spanneinrichtung aufweist, und ein mit dem Spannelement verbundenes weiteres Element aufweist. Diese bevorzugte zweiteilige Ausbildung separiert konstruktiv das Spannelement von einem weiteren Element, welches dann je nach kinematischer Ausgestaltung der Spannvorrichtung dem Antrieb oder dem Halten des Spannelements dienen kann.

Vorteilhafterweise ist das weitere Element ein Hubelement zur axialen Verschiebung des Spannelements. Das Hubelement kann aus einem besonders zähen Material herge- stellt sein, während das Material des Spannelements in Bezug auf eine hohe Verschleißfestigkeit ausgewählt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das weitere Element mit dem Spann- element über eine Schwenkeinrichtung, vorzugsweise ein Gelenk, verbunden. In einer konstruktiv bevorzugten Ausbildung ist das Gelenk ein Stiftlager. Durch die Schwenkeinrichtung wird eine Hebelwirkung zwischen dem Spannelement und dem weiteren Element vorgesehen, wodurch ein Vorspannen der Profilierung des Spannelements auf die Gegenprofilierung im betriebsgemäßen Spannzustand möglich wird. Die Schwenk- einrichtung unterstützt dabei sowohl das Spannen als auch das Entspannen des Werkstücks.

Vorteilhafterweise ist das Spannelement mit dem weiteren Element über eine Verbindungsseinrichtung verbunden, wobei die Verbindungseinrichtung das Spannele- ment und das weitere Element im Wesentlichen axialsteif verbindet und eine radiale Verschwenkung des Spannelements zulässt. Die Verbindungseinrichtung ist wie zuvor beschrieben vorzugsweise ein Gelenk, insbesondere ein Schwenkgelenk.

Ferner ist bevorzugt, dass das Spannelement mit dem weiteren Element ferner über ein Vorspannelement verbunden ist, wobei das Vorspannelement das Spannelement und das weitere Element zueinander vorspannt. Das Vorspannelement ist vorzugsweise eine Federeinrichtung, vorzugsweise eine Druckfeder, welche insbesondere bei asymmetrisch angeordnetem Verbindungelement für eine stabile relative Positionierung von Spannelement und weiterem Element, d.h. insbesondere dem Hubelement, sorgt. Die Federeinrichtung sorgt dabei auch für eine Vorspannung der Profilierung auf die Gegenprofilierung.

Ferner ist bevorzugt, dass die Spann Vorrichtung ferner ein Vorspannelement aufweist, welches, insbesondere ohne axiale Verschiebung der Profilierung der Spanneinrichtung entlang der Gegenprofilierung der Führungseinrichtung, die Profilierung der Spanneinrichtung gegen die Gegenprofilierung der Führungseinrichtung vorspannt. Das Vorspannelement stellt daher einen Betriebszustand der Spannvorrichtung zum Beladen und Entladen eines Werkstücks sicher, indem für eine definierte Anlage von Profilie- rung/Gegenprofilierung gesorgt wird, so dass in der Ausgangsstellung bezüglich Profi- lierung/Gegenprofilierung kein radialer Druck auf ein Werkstück ausgeübt wird. Damit wird nur durch die Bewegung der Profilierung an der Gegenprofi lierung ein radialer Druck erzeugt. Dabei ist das Vorspannelement vorzugsweise ein Druckring. Der Druckring ist vorzugsweise angrenzend zu der Profilierung/Gegenprofilierung bzw. zum Endabschnitt des Spannelements angeordnet um besonders für lange, dünne Teile optimale Hebelverhältnisse zu gewährleisten. Vorteilhafterweise sind das Spannelement und das weitere Element aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Dabei ist bevorzugt, dass das Material des Spannelements eine hohe Verschleißfestigkeit besitzt. Hierdurch wird die Verschleißbeständigkeit der Spanneinrichtung erhöht. Im Unterschied zum Stand der Technik muss bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Spannelements kein Kompromiss bezüglich der Materi- alauswahl mehr gemacht werden, das es aufgrund der erfindungsgemäßen zweiteiligen Konstruktion nicht mehr elastisch sein muss.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Spannvorrichtung zum Innenspannen vorgesehen. In einem bevorzugten Anwendungsfall ist dabei das wenigs- tens eine Spannelement als Spanndorn, als Lamellenspanndorn oder als Spreizkronenmitnehmer ausgebildet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Spannvorrichtung zum Außenspannen vorgesehen. In einem bevorzugten Anwendungsfall ist dabei das wenigstens eine Spannelement als Spannzange oder als Spannfutter ausgebildet.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen offenbart. Die Erfindung, sowie weitere Merkmale, Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten derselben, wird bzw. werden nachfolgend anhand einer Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben bzw. entsprechende Elemente. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und zwar unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patent- ansprüchen oder deren Rückbeziehung. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine stark schematische Längsschnittdarstellung eines ersten Ausfuhrungsbeispiels einer Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Innenspannen eines Werkstücks;

Fig. 2A eine schematische Längsschnittdarstellung eines beispielhaften Werkstücks zur Erläuterung eines ersten Verfahrensschritts von dessen Außenbearbeitung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;

Fig. 2B eine schematische Längsschnittdarstellung des Werkstücks der Fig. 1A zur

Erläuterung eines zweiten Verfahrensschritts von dessen Außenbearbeitung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;

Fig. 3 eine stark schematische Längsschnittdarstellung eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels einer Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Außenspannen eines Werkstücks;

Fig. 4 eine stark schematische Längsschnittdarstellung eines dritten Ausfuhrungsbeispiels einer Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Innenspannen eines Werkstücks; und

Fig. 5 eine stark schematische Längsschnittdarstellung eines vierten Ausfuhrungsbeispiels einer Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Außenspannen eines Werkstücks.

Anhand der stark schematischen Darstellungen der Figuren 1 , 3. 4 und 5 werden im Folgenden vier bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der vorliegenden Erfindung näher erläutert. Die Fig. 2A und 2B dienen der Erläuterung eines Anwendungsfalls einer Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Spannvorrichtung bzw. Spannwerkzeug gezeigt, welches in seiner Ge- samtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Das mittels der Spannvorrichtung 1 einzuspannende Werkstück ist mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Ein beispielhafter Anwendungsfall eines einzuspannenden Werkstücks 10 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2A und 2b näher erläutert. In der Fig. 1 , welche den Anwendungsfall des Innenspannens näher darstellt, weist daher das Werkstück 10 eine zentrale axiale Ausnehmung 13 auf, in welcher das Werkstück 10 im eingespannten Zustand gehalten wird. Innerhalb des Werkzeuggrundkörpers 2 ist eine Ausnehmung 3 vorgesehen, in welcher die Spanneinrichtung 4 axial beweglich gelagert ist. Die Bewegungsrichtung der Spanneinrichtung 4 ist in Fig. 2 durch den Doppelpfeil angezeigt, und verläuft parallel zu der zentralen Längs- oder Symmetrieachse A-A der Spannvorrichtung 1 oder des Werkstücks 10. Die Spanneinrichtung 4 ist erfindungsgemäß zweiteilig ausgebildet und weist ein Spannelement 14 und ein Hubelement 24 auf. Das Hubelement 24 wird vorzugsweise von einer (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung, welche beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch sein kann, angetrieben. Das Spannelement 14 und das Hubelement 24 sind im Wesentlichen als zylindrische Hülsen ausgebildet und um einen Halteteil 5, welcher vorzugsweise als Aufnahmedorn ausgebildet ist, der Spannvorrichtung 1 angeordnet.

Das Spannelement 14 weist einen aus dem Werkzeuggrundkörper 2 herausragenden Abschnitt 14a auf, welcher sich in seiner Dicke zu seinem von dem Werkzeuggrund- körper 2 abgewandten Ende hin radial nach innen erweitert. An der radial inneren Seite ist am von der Spannvorrichtung abgewandten Ende des Abschnitts 14a des Spannelements 14 somit eine kegelstumpfförmige Materialaussparung, welche in der Längsschnittansicht der Fig. 2 als Schräge erkennbar ist, ausgebildet, wodurch eine Profilierung 6 vorgesehen wird. Die Profilierung 6 liegt an einer damit zusammenarbeitenden Gegenprofilierung 7 des Halteteils 5 der Spannvorrichtung 1 an. Die Gegenprofilierung 7 ist als ein der kegelstumpfförrnigen Materialaussparung des Abschnitts 14a entsprechender Kegelstumpf ausgebildet, dessen Außenabmessungen etwas kleiner als die In- nenabmessungen der Profilierung 6 sind. Die Profilierung 6 ist in diesem Ausführungsbeispiel radial außerhalb von der Gegenprofilierung 7 angeordnet. Es sei bemerkt, dass die Profilierung 6 bzw. die Gegenprofilierung 7 ganz allgemein verschiedenste Formen haben können, welche ein Spannen bzw. Entspannen ermöglichen; sie sind daher nicht auf die dargestellte und beschriebene Kegelstumpfform beschränkt. In einer (nicht dargestellten) bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist entspricht die Form der Profilierung 6 bzw. der Gegenprofilierung 7 einer applikationsspezifischen Rampe. Durch die anwendungsspezifische Formgebung kann ein ganz spezieller Spannablauf realisiert werden. Beispielsweise kann hierdurch beim Spannvorgang zunächst ein Vorspannen, dann eine Anhalten an einem Festanschlag, und schließlich ein Fertigspannen realisiert werden.

Zur axialen Bewegung des Spannelements 14 ist das Hubelement 24 vorgesehen, welches über eine Verbindungseinrichtung in Form eines Gelenks 8 mit dem Spannelement 14 verbunden ist. Im Ausführungsbeispiel ist das Gelenk 8 ein Stiftgelenk. Das Gelenk 8 sorgt für eine im Wesentlichen axial feste Verbindung des Hubelements 24 mit dem Spannelement 14, erlaubt aber eine Drehbarkeit des Spannelements 14 in radialer Richtung, d.h. für den Spannvorgang. Um das Hubelement 24 und das Spannelement 14 zueinander vorgespannt zu halten, ist ein Vorspannelement in Form einer Federeinrich- tung 9 zwischen dem Hubelement 24 und dem Spannelement 14 vorgesehen. Die Federeinrichtung 9 ist radial außerhalb von dem Gelenk 8 vorgesehen. Bei der vorliegenden Erfindung ist daher das Spannelement 14 getrennt von dem Hub- oder Antriebselement 24 und mit diesem vorgespannt und gelenkmäßig verbunden. Die Federeinrichtung 9 sorgt für eine Vorspannung des Spannelements 14 und genauer von dessen die Profilierung 6 aufweisenden Abschnitt gegen den die Gegenprofilierung 7 aufweisenden Abschnitt des Halteteils 5 bzw. des Werkzeuggrundkörpers 2. Im Unterschied zum Stand der Technik wird daher die Spann- bzw. Entspannfunktion nicht mehr durch die Elastizität des Materials des Spannelements 14 erzeugt, sondern durch die Vorspann- kraft der als Druckfeder ausgebildeten Federeinrichtung 9. Somit wird der Nachteil des Standes der Technik, nämlich die notwendige Materialauswahl für das Spannelement 14, was die Verschleißfestigkeit des Spannelements 14 beeinträchtigt, überwunden. Der vornehmliche Zweck der Druckfeder 9, welche über das Gelenk 8 auf das Spannelement 14 wirkt, besteht darin, bei nicht angebrachtem Werkstück 10 die Pro filierung 6 an der Ggegenprofilierung 7 vorgespannt zu halten, so dass das Werkstück 10 einfach aufgesteckt bzw. ausgestossen werden kann. Der besondere Vorteil dieser zweiteiligen Ausbildung der Spanneinrichtung 4 besteht darin, dass für das Spannelement 14 und das Hubelement 24 jeweils optimale Materialien eingesetzt werden können, was die Lebensdauer des Spannelements 14 (bzw. auch des Hubelements 24) gegenüber einem Verschleiß extrem erhöht. Das Material des Spannelements 14 kann mit der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf hohe Ver- schleißfestigkeit ausgewählt werden und muss nicht mehr elastisch sein. Ebenfalls wird die gesamte Anordnung kompakter, da die Gesamtlänge der Spanneinrichtung 4 wesentlich kurzer sein kann.

In Fig. 1 ist der Zustand des nicht gespannten Werkstücks 10 gezeigt, d.h. das Werk- stück 10 ist einfach auf den Endabschnitt 14a des Spannelements 14 aufgesteckt. Zum Spannen des Werkstücks 10 wird nun das Spannelement 14 in den Werkzeuggrundkörper 2 hineingefahren, d.h. gemäß der Darstellung der Fig. 1 nach links verschoben, so dass sich die Profilierung 6 entlang der Gegenprofilierung 7 nach links verschiebt. Aufgrund der vorgegebenen Zwangsanlage bzw. Formschluss der Profilierung 6 und der Gegenprofilierung 7wird der Endabschnitt 14a nach außen gebogen bzw. gedrückt und somit das Werkstück 10 fest eingespannt. Gemäß der Darstellung in der Zeichnung ist ein hülsenfbrmiger Endabsclinitt 14a (bei einer axialsymmetrischen Ausbildung) vorgesehen. Es können aber auch mehrere, insbesondere kronenartig ausgebildete, Endabschnitte 14a umfangsmäßig um das Halteteil 5 angeordnet sein, um einen Spreizkro- nenmitnehmer zu bilden.

Eine beispielhafte Anwendung einer Spannvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 2A und 2B näher erläutert. In Figuren 2A und 2B ist ein beispielhaftes Werkstück in Form eines rotationssymmet- rischen Körpers 100 schematisch dargestellt. Anhand der Figuren und 2A und 2B wird im Folgenden der Schleifprozess der Außenkontur 101 (vgl. Fig. 2B) des Körpers 100 näher erläutert. Es geht dabei um das Fertigschleifen der Außenkontur 101 des Körpers 100, wobei vorteilhafterweise zwei Operationen bzw. Verfahrensschritte in einer Aufspannung vorgesehen sind. Dabei besteht die Schleifaufgabe darin, dass die vollständige Außenkontur 101 des Körpers 100 hochpräzise, zeitsparend und effizient geschliffen werden muss. Die Außenkontur 101 weist einen ersten kurzen breiten Abschnitt 101a an dem von dem Ende 102 abgewandten Ende des Körpers 100 auf. Ferner weist die Außenkontur 101 einen sich an den Abschnitt 101 a in Richtung zu dem Ende 102 hin anschließenden zweiten langen schmäle- ren Abschnitt 101 b auf. Die zwei in ihren Querschnittsabmessungen gestuften Abschnitte 101a und 101 b sind zylinderförmige Abschnitte des Körpers 100, und verlaufen in Richtung zu dem Ende 102 hin, d.h. in der Darstellung der Zeichnung von links nach rechts. Der Körper 100 weist gegenüber dem Ende 102 eine zentrale Längsausnehmung 103 in Form einer Sacklochbohrung auf, welche parallel zur Längsachse des Körpers 100 verläuft.

Um nun die Außenkontur 101 des Körpers 100 fertig zu schleifen, wird der Körper 100, und genauer dessen Ausnehmung 103, auf einen (nicht gezeigten) Zentrierdorn gesteckt und ist dort drehbar gelagert. Der Körper wird dann am Abschnitt 101a der Außenkon- tur 101 mittels eines (nicht dargestellten) Innenringantriebs auf dem Zentrierdorn angetrieben. Der Körper 100 dabei wird durch Schrägstellung des Antriebsrings an die Zentrierung der Innenbohrung gepresst. In diesem ersten Verfahrensschritt wird dann durch eine (nicht gezeigte) Schleifscheibe eine Zentrierfase 104 (vgl. Fig. 1A) fliegend geschliffen. Die Zentrierfase 104 ist eine hochgenau geschliffene Kante an dem zu dem Ende 102 hinweisenden Ende des zweiten Abschnitts 101b. Zur Klarstellung sei bemerkt, dass sich am Rohkörper des Körpers 100 selbstverständlich noch keine Zentrierfase befindet. Die Zentrierfase 104 dient dazu, die nachfolgende Bearbeitung der gesamten Außenkontur 101 vorzubereiten, um diese möglichst exakt zu machen. Nach diesem ersten Verfahrensschritt, in welchem die Zentrierfase 104 geschliffen wird (vgl. Fig. 2A), findet nun das vollständige Außenrundschleifen des Körpers 100 statt (vgl. Fig. 2B). Dazu wird die Innenringantriebseinheit in die Ruheposition zurückver- schoben, und der Körper 100 wird an der Schleifscheibe hochgenau an der zuvor geschliffenen Zentrierfase 104 positioniert. Der Körper 100 wird durch einen am Zentrierdorn ausgebildeten Spreizkronenmitnehmer am Innendurchmesser innengespannt. Die vollständige Außenkontur 101 wird dann in einem Durchgang messgesteuert geschlif- fen, wobei der Körper 100 an dessen Ende 102 in einem (nicht gezeigten) Reitstock gehalten wird, so dass das Schleifen nicht mehr fliegend wie beim ersten Verfahrensschritt durchgeführt wird, sondern der Körper 100 fest eingespannt ist.

Bei dem oben erläuterten Schleiiprozess wird daher der Körper 100 in einem ersten Verfahrensschritt (zur Schleifung der Zentrierfase) drehbar auf dem Zentrierdorn gelagert und dem zweiten Verfahrensschritt zum Fertigschleifen der gesamten Außenkontur 101 auf dem Zentrierdorn durch eine Spreizkronenspannung drehfest eingespannt. Die gesamte Bearbeitungszeit beider Operationen bzw. Verfahrensschritte beträgt dabei zwischen 15 und 25 Sekunden.

Das vorliegend in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist geeignet, um zur Bearbeitung der Außenkontur des Körpers 100 (vgl. Fig. 2A und 2B) verwendet zu werden. Die erste Operation zum Herstellen der Zentrierfase 104 wird bei entspanntem Spannelement 14 durchgeführt, und die zweite Operation wird bei gespanntem Spannelement 14 durchgeführt, d.h. der Abschnitt 14a des Spannelements 14 ist in den Werkzeuggrundkörper 2 eingefahren, um das Werkstück 10, d.h. den Körper 100, innenzuspannen.

Ganz grundsätzlich sei bemerkt, dass das Spannen des Werkstücks 10 durch eine Rela- tivbewegung der Profilierung 6 an der Gegenprofilierung 7 zustande kommt. Es kann daher ein Spannen des Werkstücks 10 durch eine Bewegung des Hubelements 24 in den Werkzeuggrundkörper 2 hinein (d.h. an der Darstellung der Fig. 2 nach links) erfolgen, ebenfalls kann aber auch ein Spannen des Werkstücks 10 durch eine Bewegung der Gegenprofilierung 7 aus dem Werkzeuggrundkörper 2 heraus (d.h. in der Darstellung der Fig. 2 nach rechts) erfolgen. In letzterem Fall ist als das Hubelement 24 und das Spannelement 14 statisch und wird nicht axial bewegt. In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt, welches zum Außenspannen dient und beispielsweise auch als Spannzange oder Spannfutter verwendet werden kann. Das in Fig. 3 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen ähnlich zu dem bereits oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, so dass, um Wiederholungen zu vermeiden, lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausfuhrungsbeispiel im Folgenden näher beschrieben werden. Das Spannelement 14, welches zusammen mit der Hubeinrichtung 24 die Spanneinrichtung 4 bildet, weist in Richtung weg von dem Werkzeuggrundkörper 2 eine radial nach außen zunehmende Verbreiterung auf, um eine kegel- stumpfförmige Profilierung 6 zu bilden. Die Profilierung 6 liegt an einer entsprechenden Gegenprofilierung 7 an. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, ist im vorliegenden Fall die Profilierung 6 ein Kegelstumpf und die Gegenprofilierung 7 ist eine kegelstumpfformige Ausnehmung. Die Gegenprofilierung 7 ist radial außerhalb der Profilierung 6 angeordnet. Der Innendurchmesser der Gegenprofilierung 7 ist etwas größer als der Außendurchmesser der Profilierung 6. Wie bereits beschrieben sorgt eine Bewegung des Hubelements 24 in den Werkzeugkörper 2 hinein, d.h. gemäß der Darstellung der Fig. 3 nach links, für eine Bewegung des Spannelements 14 in das Werkzeug 1 hinein, wodurch die Profilierung 6 an der Gegenprofilierung 7 entlang gleitet, und der äußere Endabschnitt 14a des Spannelements 14 nach Art einer Klemmbacke das Werkstück 10 festklemmt. Eine Bewegung des Hubelements 24 aus dem Werkzeugkörper heraus, d.h. gemäß der Darstellung der Fig. 3 nach rechts, sorgt dann für eine Entspannung des Abschnitts 14a, und zwar durch die Federwirkung des Federelements 9, und das Werkstück 10 wird freigegeben. In den Fig. 4 und 5 ist ein drittes bzw. viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Das dritte Ausführungsbei spiel (Fig. 4) entspricht im Allgemeinen dem bereits oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel und ist zum Innenspannen vorgesehen. Das vierte Ausführungsbeispiel (Fig. 5) entspricht im Allgemeinen dem bereits oben in Verbindung mit Fig. 3 beschrie- benen zweiten Ausführungsbeispiel und ist zum Aussenspannen vorgesehen. Es werden daher im Folgenden nur die Unterschiede zu den bereits beschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert, um Wiederholungen zu vermeiden. Der Unterschied der dritten und vierten Ausführungsbeispiele zu den ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispielen besteht in der Ausbildung des Vorspannelements 9'. Bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen ist das Vorspannelement 9 eine Druckfeder, welches für eine Anlage bzw. Vorspannung der Profilierung 6 und Gegenprofilierung 7 auch bei nicht vorhandenem Werk- stück 10 sorgt. Das Vorspannelement 9' weist zwar die gleiche Funktion wie das Vorspannelement 9 auf, ist aber gemäß dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel als Druckring, insbesondere als O-Ring, ausgebildet. Das Vorspannelement 9' ist nicht zwischen dem Hubelement 24 und dem Spannelement 14 angeordnet und verbindet diese beiden Teile nicht. Stattdessen ist das Vorspannelement 9' im dritten Ausführungsbei- spiel (Fig. 4) direkt außen um das Spannelement 14 herum axial nach innen (zu dem Werkzeuggrundkörper hinein) zu dem äußeren Endabschnitt 14a versetzt angeordnet. Der Druckring 9' ist in einer ringförmigen Nut eingesetzt und drückt durch seine Vorspannung nach innen die Profilierung 6 auf die Gegenprofilierung 7. Entsprechend ist bei dem vierten Ausführungsbeispiel (Fig. 5) der Druckring innen um das Spannelement 14 herum axial nach innen (zu dem Werkzeuggrundkörper hinein) zu dem äußeren Endabschnitt 14a versetzt angeordnet und drückt durch seine Vorspannung nach aussen (entgegengesetzt zu dem dritten Ausführungsbeispiel), so dass ebenfalls wieder die Profilierung auf die Gegenprofilierung 7 angedrückt bzw. vorgespannt wird. Die dritten und vierten Ausführungsbeispiele sind besonders bei Werkstücken 10, welche lange, dünne Teile sind, vorteilhaft, da die Druckring rein radial wirken und die Hebelverhältnisse besser als in der konstruktiven Ausgestaltung mittels Druckfeder (vgl. Fig. 1 und 3) sind.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen dersel- ben näher erläutert. Für einen Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass unterschiedliche Abwandlungen und Modifikationen gemacht werden können, ohne von dem der Erfindung zugrundeliegenden Gedanken abzuweichen. Bezugszeichenliste:

1 Spannvorrichtung oder Spannwerkzeug

2 Werkzeuggrundkörper

3 Ausnehmung

4 Spanneinrichtung

5 Halteteil

6 Profilierung

7 Gegenprofilierung

8 Verbindungseinrichtung oder Gelenk 9, 9' Vorspannelement oder Federeinrichtung

10 Werkstück

13 Ausnehmung

14 Spannelement

14a Endabschnitt

24 Hubelement

100 Körper

101 Außenkontur

101a erster Abschnitt

101b zweiter Abschnitt

102 Ende des Körpers

103 Längsausnehmung

104 Zentrierfase