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Die
Erfindung betrifft ein Spannmittel für die Aufnahme eines Drehlings,
wobei das Spannmittel eine Hülse
besitzt und in der Hülse
bewegbare Backen angeordnet sind und die Backen zum Fixieren beziehungsweise
Festhalten des Drehlings gegen diesen anstellbar sind.
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Vorgenannte
Spannmittel sind zum Beispiel als Bohrfutter für die Aufnahme von Werkzeugen oder
aber auch als Spannmittel für
das Aufspannen von rotatorisch zu bearbeitenden Werkstücke bekannt.
Rotatorisch gehaltene Werkzeuge oder Werkstücke werden im Zusammenhang
in dieser Anmeldung als Drehling bezeichnet.
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Aus
dem Stand der Technik ist ein Bohrfutter bekannt, bei dem die Spannbacken
mittels eines koaxial am Futterkörper
drehbar und axial unverschiebbar geführten Stellringes zentrisch
zur Futterachse verstellbar ist. Der Aufbau des Bohrfutters ist
dabei mechanisch sehr kompliziert, wobei beispielsweise ein Drehling
nicht optimal bis zum Spannende bearbeitbar ist, da sich dieses
Ende innerhalb des Bohrfutters befindet.
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Es
ist weiterhin ein Spannfutter, insbesondere Gewindeschneidfutter
bekannt, welches beispielsweise für das Spannen von Gewindebohrern
gut geeignet ist. Auch dieses Spannfutter vermag einen Drehling
nicht so zu spannen, daß er
bis zum Spannende hin bearbeitbar ist. Im Weiteren ist auch hier ein
relativ komplizierter und damit störanfälliger Aufbau des Spannfutters
gegeben.
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Aus
der Druckschrift
DE
81 22 325 U1 ist ein Spannmittel in Form eines Spannfutters
für die
Aufnahme von Drehlingen bekannt, bei dem das Spannmittel eine Hülse besitzt
und in der Hülse
bewegbare Backen angeordnet sind. Die Backen zum Fixieren beziehungsweise
Festhalten des Drehlings sind gegen diesen anstellbar, wobei die
Backen rechtwinklig zur Drehlingsachse an den Drehling anstellbar
sind.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe dieser Erfindung, ein
Spannmittel zur Verfügung
zu stellen, welches eine exaktere Bearbeitung des Drehlings bis
zum Rand des Spannmittels ohne zusätzlichen Justageaufwand beim
Um- beziehungsweise Nachspannen des Drehlings erlaubt.
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Gelöst wird
die Aufgabe der Erfindung durch ein Spannmittel für die Aufnahme
eines Drehlings, wobei das Spannmittel eine Hülse besitzt und in der Hülse bewegbare
Backen angeordnet sind und die Backen zum Fixieren beziehungsweise
Festhalten des Drehlings gegen diesen anstellbar sind, wobei die
Backen rechtwinklig zur Drehachse anstellbar sind, das Spannmittel
eine Führung
für die
Backen besitzt und die Führung
radial zur Drehlingsachse angeordnet ist, welches sich dadurch auszeichnet,
dass die Führung
in einer Bohrung der Backen sitzt und als Bolzen ausgebildet ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird
erreicht, daß keine
resultierende axiale Komponente auf den Drehling übertragen
wird und so dessen Relativposition zu einem Bearbeitungswerkzeug
vor und nach dem Festspannen die gleiche ist. Hieraus resultiert,
daß kein
Nachjustieraufwand nötig
ist.
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Günstigerweise
ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß das Spannmittel eine Führung für die Backen
besitzt. Vorteilhafterweise ist diese Führung rechtwinklig zur Drehlingsachse
orientiert, wodurch sich eine exakt rechtwinklige Bewegung der Backen
leicht ableiten lässt.
Geschickterweise sind dabei die Spannbacken derart angeordnet, daß sie in der
Spannstellung, egal welcher Durchmesser eines Drehlings gespannt
wird, mit dem Rand des Spannungsmittels, der zum Drehling weist,
deckungsgleich ist beziehungsweise diesen überragt. Dadurch ist es gegeben,
daß ein
Drehling bis zum Spannmittel hin bearbeitbar ist und daß beispielsweise
die beim Stand der Technik auftretenden Schwingungen aufgrund eines
größeren Abstandes
vom Bearbeitungswerkzeug zum Spannmittel komplett vermieden werden.
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Es
steht insgesamt eine größere Bearbeitungsfläche zur
Verfü gung.
Zudem zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung durch einen wesentlich unkomplizierteren
und einfacheren Aufbau aus. Dies führt zu Einsparungen bei der
Herstellung eines solchen Spannmittels. Dies führt allerdings auch zu nicht
unerheblichen Einsparungen aufgrund geringerer Störanfälligkeit
des erfindungsgemäßen Spannmittels.
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Die
Erfindung erreicht dieses Ergebnis durch zwei erfindungsgemäße Alternativen.
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Zunächst wird
vorgesehen, daß die
Resultierende der Anstellbewegung der Backe rechtwinklig zur Drehlingsachse
ist.
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In
einer ersten erfindungsgemäßen Variante wird
zum Beispiel die axiale Lage des Drehlings derart kompensiert, daß der Drehling
absolut auf der gleichen Position bleibt. In einer anderen Variante
der Erfindung ist vorgesehen, daß auf die Backen nur eine Bewegungskomponente
rechtwinklig zur Drehlingsachse (beziehungsweise dessen Rotationsachse)
wirkt, wodurch keine axiale Komponente besteht, die dann gegebenenfalls
zu kompensieren ist.
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Erfindungsgemäß wurde
entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung gefunden, daß es von Vorteil
ist, wenn die zum Drehling weisenden Enden der Backen in der gespannten
Stellung für
den größten Durchmesser
des Drehlings mit dem Rand des Spannmittels, das zum Drehling weist,
deckungsgleich sind beziehungsweise diesen leicht überragen.
Dabei ist mit ”leicht überragen” lediglich
ein Abstand von wenigen Millimetern im Bereich von 0,5 bis maximal
5 mm gemeint. Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung gelingt es,
daß eine
sehr gute Führung
des Drehlings für
den Bearbeitungsvorgang erreicht wird. Die Spannung ist dabei derart,
daß der Drehling
nicht zu Schwingungen während
des Bearbeitungsvorgangs neigen kann, da der Abstand zu den Spannbacken
beziehungsweise zum Spannmittel insgesamt äußerst gering gehalten ist.
Des weiteren steht ein optimaler Bereich für die Bearbeitung des Drehlings
zur Verfügung.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen sind die Spannbacken
jeweils nach innen, bezogen auf den Rand des Spannmittels, versetzt
und zwar relativ weit, so daß die
dort eingespannten Drehlinge während
der Bearbeitung zu Schwingungen neigen. Der Bearbeitungsbereich
für den
Drehling wird dabei um mindestens diesen Abstand eingeschränkt. Im
weiteren ist auch eine Sichtkontrolle beim Nachspannen beziehungsweise
Umspannen nur äußerst erschwert
möglich. Insofern
beseitigt die erfindungsgemäße Lösung gleich
eine Reihe von Nachteilen der aus dem Stand der Technik bekannten
Spannmittel. Die aus dem Stand der Technik bekannten Spannmittel
mit radial beziehungsweise rechtwinklig zur Drehlingsachse anstellbaren
Backen sind zudem aus schließlich
für Bohr-
beziehungsweise Gewindeschneidmaschinen geeignet und dienen regelmäßig dazu,
den Schaft der Bohrer beziehungsweise Gewindebohrer, Fräser oder
dergleichen zu spannen. Für
die Bearbeitung von Drehlingen, beispielsweise zur spanabhebenden Bearbeitung
wie Drehen, Schleifen, Polieren oder dergleichen, sind die aus dem
Stand der Technik bekannten technischen Lösungen nicht geeignet. Zudem
zeichnet sich die jetzt gefundene Lösung nach der Erfindung durch
eine wesentlich vereinfachte Bauweise aus, was die Störanfälligkeit
des Spannmittels insgesamt erheblich reduziert. Gleichzeitig wird
der Aufwand für
die Herstellung eines solchen Spannmittels nicht unerheblich reduziert.
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Des
weiteren ist erfindungsgemäß eine axial bewegbare
Schubhülse
vorgesehen, deren axiale Bewegung zu einer radialen Anstellbewegung
der Backen führt.
Im Gegensatz zu den Anordnungen nach dem Stand der Technik werden
nicht die Backen axial an der kegelartigen Innenwand einer Hülse entlangbewegt,
sondern eine Schubhülse
wird axial zurückgezogen
und durch dessen Bewegen eine radiale Anstellbewegung der Backen
umgesetzt. Dabei führen
die Backen nur eine Bewegung mit radialen Komponenten (bezüglich der
Drehlingsachse) aus.
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Günstig ist
es hierbei, daß nach
einer Variante der Erfindung zwischen den Backen, bevorzugt auf der
Führung,
eine Feder vorgesehen ist und die Backen gegen die Kraft dieser
Feder aufeinander zubewegbar sind. Die Feder einerseits und die
Schubhülse
andererseits bewirken ein sich aufeinander ab stützendes System. Dadurch ist
die radiale Lage der Backen exakt definiert, wenn diese nämlich an
der Schubhülse
anliegen.
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Bei
einer Rückzugsbewegung
der Schubhülse
(zum Beispiel für
das Freigeben des Drehlings) drückt
die Feder dabei die Backen entsprechend auseinander und erleichtert
das Ein- und Ausführen
des Drehlings. Günstigerweise
umfaßt
dabei die Schubhülse
die Backen. Die Federn beziehungsweise Führungen sind dabei bevorzugt
radial zur Drehlingsachse angeordnet. Dies bewirkt, neben den bereits
beschriebenen positiven Effekten, daß man auf eine Federlagerung
der Schubhülse
komplett verzichten kann. Da die Federn auf Druck belastbar sind
und Schubhülse
und Backen jeweils konisch und korrespondierend zueinander ausgebildet
sind, bewirkt der Druck der Federn neben dem Auseinanderdrücken der
Backen gleichzeitig das Zurückdrücken der Schubhülse. Insofern
wird durch diese erfindungsgemäße Variante
der Aufwand für
die Herstellung weiter reduziert.
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Vorteilhafterweise
ist bei einer erfindungsgemäßen Variante
die Schubhülse
zumindest teilweise mit schrägen
Innenflächen
ausgestatten, die mit entsprechend geneigten Außenflächen der Backen zusammenwirkt.
Diese bezüglich
der Drehlingsachse schräge
Anordnung der Innenfläche
beziehungsweise der Außenfläche ist
eine elegante Variante, wie die axiale Bewegung der Schubhülse in eine
Radialbewegung der Backen umzusetzen ist. Dabei bewegen sich die
Backen gleichartig, da für
alle Backen eine gleiche Ausgestaltung gewählt ist. Dadurch wird ein möglichst
konzentrisches Spannen des Drehlings erreicht.
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Für die Ausgestaltung
dieser schrägen
Innenfläche
bestehen mehrere Varianten. Diese können zum Beispiel kegelartig
oder konusartig ausgebildet sein. Alternativ ist nur eine Schräge an einem ansonsten
zylindrischen, halbzylindrischen beziehungsweise prismatischen Gegenstand
vorgesehen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Schubhülse wenigstens
eine Führungsnut
für wenigstens
eine der Backen aufweist. Damit ist es gegeben, daß die Backen
in der Schubhülse
noch exakter geführt
sind und insbesondere verdrehfrei gegenüber der Hülse beziehungsweise der Schubhülse sind.
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Es
wurde weiterhin gefunden, daß es
von Vorteil ist, wenn die Schubhülse
für jede
der Backen mit einer Führungsnut,
bevorzugt einer Schwalbenschwanznut, T-Nut, einer Kerbe, einer prismatisch gestalteten
Nut oder der gleichen, versehen ist. Wird die Führungsnut beispielsweise als
Schwalbenschwanznut oder T-Nut ausgeführt, ist es möglich, die
Führung
mit Bolzen und Federn gegebenenfalls einzusparen, da dadurch schon
eine ausreichende und exakte Führung
gegeben ist.
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Entsprechend
einer weiteren erfindungsgemäßen Variante
ist es vorgesehen, daß die
Backen Mittel aufweisen, die korrespondierend zur Führungsnut
ausgebildet sind und mit diesen zur Führung der Backen in der Schubhülse zusammenwirken.
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Die
Erfindung schlägt
auch vor, daß zumindest
eine der Führungsnuten
als Schmiernut zur Schmierung von Backe und Schubhülse ausgestaltet ist.
Die Führungsnuten
erfüllen
dabei gleichzeitig mehrere Aufgaben, nämlich zum einen die exakte Führung der
Backen in der Schubhülse,
zum zweiten die Schmierung von Schubhülse und Backen und zum dritten
den Abtransport von anfallenden Verschmutzungen, wie beispielsweise
Abrieb beim Schleifen, anhaftende Späne einer spanabhebenden Bearbeitung
oder dergleichen.
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Die
Backen weisen entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung der
Erfindung Mittel auf, die korrespondierend zur Führungsnut ausgebildet sind und
mit diesen zur Führung
zusammenwirken. Von Vorteil ist es dabei, wenn das oder die Mittel
durch eine Feder, einen Stift, Bolzen oder dergleichen angegeben
ist.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist dadurch angegeben, daß die Führungsnut
in wenigstens einer der Backen und die dazu korrespondierenden Mittel an
oder in der Schubhülse
vorgesehen sind. Damit wird das Prinzip der kinematischen Umkehr
verwirklicht, was von der Erfindung ebenfalls umfaßt ist.
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Die
zum Drehling weisenden Enden der Backen sind entsprechend einer
weiteren Variante der Erfindung in der Spannstellung für den größten Durchmesser
des Drehlings deckungsgleich mit dem Ende beziehungsweise dem zum
Drehling weisenden Rand der Schubhülse angeordnet, beziehungsweise überragen
diesen leicht. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der
Bearbeitungsbereich für den
Drehling möglichst
nahe an das Spannmittel herangeführt
werden muß.
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Für einen
möglichst
leichtgängigen
Lauf ist vorgesehen, daß die
Innenfläche
der Schubhülse und/oder
die Außenfläche der
Backen durch Rollen auf der Außenfläche beziehungsweise
auf der Innenfläche
gelagert ist. Diese Rollenlagerung führt nicht nur zu einer möglichst
leichtgängigen
Bedienung, sie reduziert auch einen ansonsten möglichen Verschleiß der aufeinander
gleitenden Flächen,
wobei zu beachten ist, daß hier
eine erhebliche Spannkraft einzuprägen ist. Natürlich ist
es möglich,
gemäß einer
Variante der Erfindung, die Backenaußenfläche direkt auf der Schubhülseninnenfläche zu lagern
und gleiten zu lassen.
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Es
ist von Vorteil, daß an
die Schubhülse eine
Zugstange angreift. Durch die Zugstange wird das Spannmittel betätigt, da
diese auf die Schubhülse
wirkt und durch eine Axialbewegung der Zugstange die Backen geöffnet oder
geschlossen werden. Die Ausgestaltung mit einer Zugstange hat dabei
den Vorteil, daß diese
Anordnung einfach mechanisch zu realisieren ist.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß die
Zugstange beziehungsweise die Schubhülse in der Hülse durch
ein Axiallager gelagert ist. Auch diese Anordnung dient dazu, einerseits
den Verschleiß aufeinander
gleitender Bauteile zu minimieren und andererseits das Spannmittel
möglichst
leichtgängig
zu halten.
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In
einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung
wird vorgeschlagen, daß die
Zugstange an einer Spindel aufmontierbar, insbesondere aufschraubbar ist.
Eine solche Anordnung hat insbesondere den Vorteil, daß durch
das Aufschrauben des Spannmittels auf die Spindel sich die Hülse an dem
Spindelkopf abstützt
und durch ein Weiterdrehen des auf der Zugstange angeordneten Gewindes
die Zugstange gegenüber
der Hülse
derart bewegt, daß dadurch eine
Spannkraft auf die Backen einprägbar
ist. Eine solche Anordnung kann dabei direkt bei der Montage der
Spannmittel auf die Spindel erfolgen oder aber in einer erfindungsgemäßen Variante
durch ein Zwischenstück
erfolgen. Zum Beispiel wird die Zugstange auf einem montierbaren
Spindelkopf aufmontiert, wobei sich dann die Hülse gegen den Spindelkopf abstützt und
so die Backen feststellt. Danach wird dann die Einheit von Spindelkopf
mit Spannmittel auf der Spindel für die Bearbeitung montiert.
Der Vorteil ist, daß dadurch
bereits der festgespannte Drehling zur Verfügung steht.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß das Spannmittel
zwei aufeinander zu bewegbare Backen aufweist. Im Gegensatz zu der
Lösung
nach dem Stand der Technik, wo eine Vielzahl von einzelnen Backen
eingesetzt werden, erlaubt dieser erfindungsgemäße Vorschlag die Ausbildung
von zwei verhältnismäßig stabilen
Backen, die insbesondere bei Belastung nicht zu einem ”Ausschnabeln” neigen.
Es wird nämlich
bei zu filigranen Bauteilen beobachtet, daß sich diese, wenn sie gespannt
werden, im Randbereich ungünstig
verformen. Die Ausgestaltung von zwei aufeinanderzu bewegbaren Backen
erleichtert dabei erheblich die Herstellung des erfindungsgemäßen Spannmittels.
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Die
Anzahl der einzelnen Bauteile bleibt gering. Die Größe der einzelnen
Bauteile verbleibt in einer Dimension, daß auch entsprechende Kräfte auf diese
ausgeübt
werden können.
Auch ist die Anordnung mit zwei im wesentlichen symmetrisch bewegbaren
Backen, die aufeinander zu- und natürlich auch wegbewegbar sind,
einfach realisierbar, da sich das zu haltende Werkstück, der
Drehling, zwischen den beiden Backen des Spannmittels befindet.
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Dabei
ist es von Vorteil, daß die
Backen eine prismatisch ausgestaltete Anlagefläche aufweisen. Die prismatische
Ausgestaltung wird durch eine V-Form der Anlagefläche erreicht,
wodurch bewirkt wird, daß der
Drehling an insgesamt vier Seiten an nur zwei Backen anliegt. Hieraus
resultiert eine sehr effektive Halterung, die auch einen großen Spannbereich
des Aufnahmebereichs unterschiedlicher Durchmesser ermöglicht.
Darüber
hinaus erreicht diese Anordnung ein sehr genaues Spannen des Drehlings.
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Entsprechend
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist nur eine der
Backen mit einer prismatisch gestalteten Anlagefläche versehen.
Dabei ergibt es sich, daß es
von Vorteil ist, wenn zumindest eine der Backen in einer sogenannten
schwimmenden Lagerung gelagert ist, um sich dem Radius der Drehlings
jeweils anzupassen beziehungsweise für eine genau in der Drehlingsachse
zentrierte Lagerung zu sorgen. Diese Ausgestaltung kann zur Verringerung
des Herstellungsaufwandes für
das Spannmittel führen.
Eine ausreichend exakte Zentrierung und Spannung ist trotzdem gegeben.
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Selbstverständlich ist
es erfindungsgemäß auch vorgesehen,
daß beide
Backen schwimmend in dem Spannmittel beziehungsweise in der Schubhülse gelagert
sind. Dies dient ebenfalls dem zuvor beschriebenen Rationalisierungseffekt,
wenn das Spannmittel zur Bearbeitung von bestimmten Drehlingen vorgesehen
ist, für
deren Bearbeitung es ausreicht, eine derartige Spannung vorzunehmen.
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Die
Erfindung schlägt
weiterhin vor, daß die Hülse, die
Schubhülse
und/oder die Backen zumindest teilweise derart kegelartig ausgebildet
sind, daß der
zum Drehling weisende Bereich der Hülse sich kegelartig verringert.
Dadurch ist ein bestimmter Überdeckungsbereich
für Bearbeitungswerkzeuge, wie
beispielsweise schleifende oder polierende Werkzeuge, in dem am
Spannmittel angrenzenden Bereich gegeben. Das Bearbeitungswerkzeug kommt
dadurch nicht so schnell mit dem Spannmittel in Kontakt, wodurch
Beschädigungen
vermieden werden können.
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Erfindungsgemäß ist es
selbstverständlich auch
gegeben, daß die
Backen zumindest teilweise kegelartig ausgebildet sind, derart,
daß ein
Ergreifen des Drehlings nahe am Bearbeitungsbereich ermöglicht ist.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Anlagefläche gezahnt
ausgebildet ist und die beiden Backen derart zueinander angeordnet
sind, daß der
Zahn der Anlagefläche
der ersten Backe mit dem zwischen den Zähnen sich erstreckenden Freiraum
der zweiten Backe hineinragt. Die Anordnung ist derart geschickt
gewählt,
daß auch über einen
weiten Spannbereich mit dem gleichen Spannmittel gearbeitet werden
kann. Gerade das Zusammenwirken mit dem prismatisch ausgebildeten Backen
erlaubt es, mit ein und demselben Spannmittel verhältnismäßig kleine,
wie auch verhältnismäßig große Drehlinge
(zum Beispiel mit Durchmessern von 1 bis 16 mm) zuverlässig, bei
hoher Wiederholgenauigkeit zu spannen. Erreicht wird dies dadurch, daß auch bei
kleinen, wie auch bei großen
Durchmessern 2 mal 2 Anlageflächen
aufgrund der prismatischen Anordnung zur Verfügung stehen. Dabei stehen die
Zähne der
beiden Backen ”auf
Lücke”, derart, daß sich zwischen
den Zähnen
einer Backe jeweils ein Freiraum ergibt, in den dann der Zahn der
anderen Backe eingreift. Hieraus resultiert ein großer Vorteil
des Spannmittels, da auch Kleinserien oder auch chaotische Bearbeitung
von Werkstücken
mit unterschiedlichen Durchmessern ohne einen Kompletttausch des
Spannmittels mit der Erfindung möglich ist.
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In
einer erfindungsgemäßen Weiterentwicklung
ist vorgesehen, daß in
dem Spannmittel eine Spülung
vorgesehen ist und die Spülung
von der Spindel weg nach vorne, insbesondere durch den von den Anlageflächen zumindest
teilweise definierten Spannbereich erfolgt. Gerade die Verzahnung
erlaubt ein sehr effektives Reinigen des Spannmittels durch eine
Innenspülung.
Die Verzahnung erlaubt es, dem Spülmittel eine Vielzahl von Wegen
zu nehmen und so effektiv hereintransportierte Späne oder
Verschmutzung herauszutransportieren. Im Ergebnis verschmutzt das
erfindungsgemäße Spannmittel nicht
so leicht, insbesondere führt
die Verschmutzung bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht so leicht
zu einem Ausfall des Spannmittels, da die verwendeten Bauteile entsprechend
größer dimensioniert
sind und filigranere Bauteile naturgemäß leichter durch Schmutz blockierbar
sind.
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In
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Vorderenden
der Backen gegenüber
der Hülse
in Richtung des Drehlings vorstehen. Hierdurch werden Störkonturen
beim Bearbeiten gering gehalten. Dadurch wird erreicht, daß die durch
die Hülse
bedingte unter Umständen
erhebliche Kontur (aufgrund ihres Durchmessers) möglichst weit
von dem Bearbeitungswerkzeug gehalten ist und so nicht stört. Dabei
steht trotzdem eine ausreichender Spannbereich, also eine verhältnismäßig große Anlagefläche der
Backen an dem Drehling zur Verfügung.
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Es
ist von Vorteil, daß eine
Einstellanordung für
die Taumellage der Backen vorgesehen ist. Ein Taumel resultiert
dadurch, daß die
Drehlingsachse nicht parallel ist zur Rotationsachse.
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Im
Ergebnis beschreibt der rotierende Drehling dann einen Kegel. Eine
Bearbeitung des so eingespannten Drehlings führt unweigerlich zu Verschleiß oder sogar
zu einer Beschädigung
des Werkzeuges. Die Taumellage kann dadurch eingestellt werden,
daß zum
Beispiel rechtwinklig zur Drehlingsachse ein Exzenter vorgesehen
ist, dessen Drehung die Backenausrichtung entsprechend beeinflusst
und so ein mögliches
Taumeln kompensiert. Es können aber
auch mehrere Stellglieder, zum Beispiel Einstellschrauben oder dergleichen,
vorgesehen sein, die in gleicher Weise wirken, nämlich eine Ausrichtung der
Backen zur Kompensation des Taumelns erreichen.
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Des
weiteren ist eine Rundlaufkompensationsanordnung vorgesehen. Diese
Rundlaufkompensationsanordnung eliminiert eine möglicherweise auftretende Unwucht.
Die Unwucht erfolgt zum Beispiel dadurch, daß der Schwerpunkt des rotierenden Systems
nicht auf der Rotationsachse liegt. Entsprechende Lagerbeschädigungen
oder Fehlbearbeitungen können
resultieren. Durch die Rundlaufkompensation wird auch sichergestellt,
daß die
Drehlingsachse nicht nur parallel zur Spindelrotationsachse, sondern
auch mit dieser konzentrisch verläuft.
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Erreicht
wird dies zum Beispiel durch eine Anordnung derart, daß die Rundlaufkompensationsanordnung
mehrere an der Hülse
bezüglich
des Umfanges bevorzugt äquidistant
angeordnete Stellglieder aufweist. Geschickterweise werden dabei
zum Beispiel drei Stellglieder mit einem angulären Abstand von 120° vorgesehen.
Durch Einstellung der Stellglieder ist die axiale Anordnung exakt
definierbar.
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Als
sehr günstig
hat es sich in der erfindungsgemäßen Variante
herausgestellt, wenn als Stellglieder Piezoaktoren oder Piezomotoren
vorgesehen sind. Sie erlauben eine Rundlaufkompensation im 1/1000
Millimeterbereich.
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In
der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:
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1a, 2a in
einem vertikalen Schnitt das erfindungsgemäße Spannmittel je in einer
unterschiedlichen Stellung;
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1b, 2b weitere
Schnittdarstellungen zu 1a beziehungsweise 2a gemäß der Erfindung;
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3a eine
Seitenansicht einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Spannmittels
und
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3b eine
Vorderansicht nach 3a gemäß der Erfindung.
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4a–f verschiedene
Ansichten einer weiteren Ausführungsform
des Spannmittels nach der Erfindung;
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5a–f verschiedene
Ansichten einer nächsten
Variante eines Spannmittels nach der Erfindung.
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Das
Spannmittel 1 ist insbesondere mit Hilfe von 1a wie
folgt ausgestaltet.
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Das
Spannmittel 1 besteht aus einer Hülse 10, die an ihrem
vorderen Ende konisch zusammenlaufend ausgebildet ist. An ihrem
hinteren Ende ist eine Abdeckung 11 vorgesehen, die die
Hülse abschließt.
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Die
Hülse umschließt die beiden
Backen 2. Die in 1 gezeigte
Ausgestaltung zeigt ein geöffnetes
Spannmittel. Zwischen den beiden Backen 2, der ersten Backe 21 und
der zweiten Backe 22 ist es möglich einen nicht gezeigten
Drehling, zum Beispiel ein Werkzeug oder ein Werkstück einzuführen und mit
dem Spannmittel festzuhalten. Die Drehlingsachse ist mit der Bezugsziffer 30 gekennzeichnet.
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Für die beiden
Backen 2 ist eine Führung 4 vorgesehen.
Die Orientierung der Führung 4 ist
so gewählt,
daß diese
exakt radial bezüglich
der Drehlingsachse 30 ausgerichtet ist. Hieraus resultiert,
daß auch
die Backen 2 ohne einen axialen Bewegungsanteil exakt radial
gegen den Drehling gemäß der Anstellbewegung 20 angestellt
werden. Die Führung 4 sitzt
dabei in einer Bohrung der Backen 2, wobei die Führung 4 zum
Beispiel als Gewindestab oder als Bolzen ausgebildet ist und die
Schubhülse 5 in
einem Langloch durchdringend in der Hülse 10 gelagert und gehalten
ist.
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Geschickterweise
ist zwischen den beiden Backen 21, 22 eine Feder 40 vorgesehen.
In dem hier gewählten
Ausführungsbeispiel
sitzt diese Feder 40 auf der Führung 4 und drückt die
beiden Backen 21, 22 in die geöffnete Stellung derart, daß die Außenflächen 23 der
Backen 2, 21, 22 an der Schubhülse 5 anliegen.
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Zwischen
der Hülse 10 und
den Backen 2 ist eine axial (bezüglich der Drehlingsachse 30)
bewegbare Schubhülse 5 vorgesehen.
Die Bewegungsmöglichkeit
der Schubhülse 5 ist
durch den Pfeil 50 angedeutet. Im Vergleich zwischen 1a und 2a wird
die Funktion der Schubhülse 5 klar.
In 2a ist die Schubhülse nach links zurückgezogen. Durch
die Führung 4 können die
Backen 2 nicht ausweichen, die sich verjüngenden,
schrägen
Innenflächen 51 der
Schubhülse 5 liegen
an den schrägen Außenflächen 23 der
Backen 21, 22 derart an und drücken diese exakt entlang der
Radialen, entlang der Führung 4,
zusammen.
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Um
die Schubhülse
axial zu bewegen ist auf dem dem Drehling abgewandten Ende der Schubhülse eine
Zugstange 6 angeordnet. Günstigerweise besitzt die Zugstange 6 ein
Innengewinde 60, wodurch es möglich ist das gesamte Spannmittel 1 zum
Beispiel auf einer Spindel zu montieren.
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Günstigerweise
ist die an dem Drehling anliegende Anlagefläche 24 nicht gerade
ausgebildet, sondern, wie insbesondere in 1b, 2b zu
sehen, prismatisch. Diese prismatische oder auch V-förmige Ausgestaltung erlaubt
es, daß,
obwohl nur zwei Backen vorgesehen sind, den Drehling an vier Seiten
zu führen
und zu fixieren. Das Spannen des Drehlings ist dadurch deutlich
effektiver und erfolgt mit einer besseren Wiederholgenauigkeit.
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Des
Weiteren ist die Anlagefläche 24 gezahnt
ausgebildet. Dies führt
dazu, daß insbesondere
die neben der prismatischen Anlagefläche 24 sich anschließenden Backenbereiche 28 gegenseitig
einander eintauchen können,
wie dies zum Beispiel in 2b angedeutet
ist. Der Backenbereich 28 beschreibt dabei den Backenbereich,
der sich rechts von der prismatisch beziehungsweise V-förmig ausgebildeten
Anlagefläche 24 erstreckt.
Die Zahnung ist dabei so ausgebildet, daß zwischen zwei Zähnen 26 ein
Freiraum 25 zum Beispiel an der zweiten Backe 22 vorgesehen
ist, der gerade mit einem Zahn 26' an der ersten Backe 21 derart
zusammenwirkt, daß der
Zahn 26' in
den Freiraum 25 einzutauchen vermag. Diese Anordnung führt dazu,
daß mit
einer Ausgestaltung der Backe ein verhältnismäßig großer Durchmesserbereich der
Drehlinge abgedeckt werden kann.
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Durch
die schräge
Ausbildung der Innenfläche 51 und
der Außenfläche 23 wird
die axiale Rückzugsbewegung 50 der
Schubhülse 5 in
eine hierzu rechtwinklig, radiale Anstellbewegung 20 der
Backen 2 umgesetzt.
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Um
die Orientierung der Backen 2 im Spannmittel 1 einzustellen, insbesondere
um die Taumellage des Drehlings bezüglich der idealen Lage einzustellen
ist eine Einstellanordnung 7 vorgesehen. In dem in 1a beziehungsweise 2a gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Drehlingsachse 30 bereits optimal bezüglich der
Spindelachse orientiert und ein Taumeln durch die Einstellanordnung 7 bereits
kompensiert. Mit Hilfe der Einstellanordnung 7 ist es möglich, ein
Taumeln, also einen spitzwinkligen Versatz der Drehlingsachse bezüglich der
Spindelachse zu korrigieren, derart, daß die Drehlingsachse tatsächlich parallel
zur Spindelachse, wie gezeigt, orientiert ist.
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Mit
Hilfe der Einstellanordnung 7 ist es möglich die Taumellage der Drehlingsachse 30 auszurichten.
Um sicherzustellen, daß das
Spannmittel nicht mit Unwucht läuft,
was die Lager entsprechend belasten würde, ist eine Rundlaufkompensationsanordnung 8 vorgesehen.
Durch diese wird sichergestellt, daß die Drehlingsachse 30 tatsächlich konzentrisch
mit der Rotationsachse der Spindel verläuft.
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In
der in 3a, 3b gezeigten
Variante besteht die Rundlaufkompensationsanordnung 8 aus drei
Stellgliedern 81, 82, 83, die mit einem
angulären Abstand
von 120° am
Umfang der Schubhülse 5 vorgesehen
sind. Die Stellglieder 81, 82, 83 sind
dabei in der Lage jeweils eine radiale Komponente auf die Schubhülse 5 auszuüben, die
dann, da die Backen 2, 21, 22 an der
Schubhülse 5 anliegen
(über die
Außenfläche 23 und
Innenfläche 51),
diese Einstellbewegung unmittelbar auf den Drehling, der in der
prismatischen Anlagefläche 24 gespannt
gehalten ist, übertragen
wird. Gelagert sind dabei die Stellglieder 81, 82, 83 in
der Hülse 10.
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Günstigerweise
wirken die Stellglieder 81, 82, 83 zusammen
mit einer Unwuchterkennungsvorrichtung und bilden einen Steuer-Regel-Kreis. Die Unwuchterkennungseinrichtung
detektiert die anguläre
Position der Unwucht, die Steuerung regelt dann die Stellglieder
entsprechend zur Reduktion dieser Unwucht. Günstigerweise sind die Stellglieder 81, 82, 83 als
Piezoaktoren beziehungsweise Piezomotoren ausgebildet und erlauben
eine Kompensation bis zu wenigen 1/1000 mm. Hieraus resultiert eine
entsprechend hohe Bearbeitungsgenauigkeit des eingespannten Drehlings.
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Um
Störkonturen
des Spannmittels 1 zu minimieren ist vorgesehen, daß die vorderen
Enden 27 der Backen 2 gegenüber dem vorderen Ende der Hülse 10 beziehungsweise
der Schubhülse 5 vorstehen.
So wird erreicht, daß mit
einem relativ gering resultierenden Durchmesser der Drehling immer
noch erfaßt
und gespannt ist und die eigentliche Störkontur erst weiter hinten,
weit entfernt von der gewünschten Bearbeitungsposition
ist. Dadurch wird die Bearbeitungsmöglichkeit entsprechend erhöht.
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Die 4a bis 4f zeigen
verschiedene Ansichten einer weiteren Ausführungsform des Spannmittels
nach der Erfindung. Die bisher vorgestellten Bezugszeichen werden
dabei in gleicher Weise verwendet. Die in den 4 vorgestellte
Variante des Spannmittels 1 zeichnet sich dadurch aus,
daß die
Hülse 10 hier
etwas kürzer
ausgeführt
ist, derart, daß die
Schubhülse 5 mit
den Backen 21 und 22 aus dieser Hülse 10 herausragt.
Die Hülse 10 ist
dabei nicht kegelartig in Richtung des zu spannenden Drehlings abgeschrägt, sondern
vielmehr zylindrisch ausgebildet. Die Hülse ist allerdings insgesamt
etwas kürzer
ausgeführt,
als dies bei den in den 1 und 2 vorgestellten Varianten der Fall ist.
Der Vorteil der kegelartigen Verjüngung ist jedoch ebenfalls
gegeben, da die zum Drehling weisenden Seiten der Spannbacken und
der Schubhülse
kegelartig abgeflacht sind, wodurch die gegebenenfalls vorstehenden
Teile dieser Elemente dann ebenfalls einen Kegel bilden. Damit kann
ebenfalls relativ nah bis in den Bereich an das Spannmittel gearbeitet
werden. Die 4b läßt dabei am günstigsten
die Ausführungsform
erkennen, wonach nur eine der Backen 21 eine pris matisch
gestaltete Anlagefläche
aufweist. Der Zwischenraum zwischen Backe 21 und 22,
der durch die prismatisch gestaltete Anlagefläche entsteht, ist mit dem Bezugszeichen 310 gekennzeichnet.
Mit den Bezugszeichen 510 und 511 sind Führungsnuten bezeichnet,
die in der Schubhülse 5 vorgesehen
sind. Die Backen 21 und 22 besitzen dabei dazu
korrespondierende Führungsmittel,
die beispielsweise als Feder passend zu Nut ausgeführt sind.
Selbstverständlich
sind andere Varianten von der Erfindung dadurch ebenfalls umfaßt, so kann
beispielsweise eine Schwalbenschwanznut, eine T-Nut, eine Kerbe, eine
prismatisch gestaltete Nut oder dergleichen als Führungsmittel
insgesamt vorgesehen sein. Die Erfindung ist dabei auf keine der
Varianten eingeschränkt.
Die 4a zeigt dabei eine Seitenansicht der zuvor beschriebenen
Ausführungsform
der Erfindung. In der 4b ist ein Schnitt an der Linie
A-A dargestellt. Die 4c zeigt einen Schnitt an der
Linie B-B. Ebenfalls eine Schnittdarstellung an der Linie B-B ist
in der 4e und eine weitere Schnittdarstellung
an der Linie A-A in der 4f zu
sehen. Alle weiteren Bezugszeichen wurden bereits vorgestellt, so
daß auf
eine erneute Aufführung
verzichtet wird.
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Die 5a bis 5f zeigen
verschiedene Ansichten einer nächsten
Variante eines Spannmittels nach der Erfindung. Diese unterscheidet
sich von der vorher vorgestellten Variante der 4 lediglich dadurch,
daß beide
Spannbacken 21 und 22 prismatisch gestaltete Anlagenflächen aufweisen.
Alle anderen Bezugszeichen sind bereits vorgestellt worden. So sind
die Bereiche zwischen den prismatischen Anlageflächen mit den Bezugszeichen 310 und 311 bezeichnet.
Die Führungsmittel
beziehungsweise Nuten und Federn tragen wiederum die Bezugszeichen 510 und 511.
Die Schnittdarstellungen beziehen sich auch wieder auf die Linien
A-A beziehungsweise B-B.