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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken
zur Huberweiterung für ein bestehendes Spannfutter einer
Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen
zum zentrischen Spannen bzw. zum zentrischen Greifen von Werkstücken,
beispielsweise das Spannen eines rotationssymmetrischen Werkstücks
auf einer Drehmaschine bzw. das Greifen eines Werkstücks
von einem Industrieroboter sind in einer Vielzahl unterschiedlicher
Ausführungsformen bekannt.
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Dabei
erfolgt der Greif- bzw. Spannvorgang durch eine lineare Verschiebung
der Greif- bzw. Spannbacken in der Vorrichtung.
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Beispielsweise
beansprucht die Druckschrift
DE 36 27 918 A1 einen zentrisch greifenden
Dreifingergreifer, welcher ein in einem Gehäuse angeordnetes
Getriebe umfasst, wobei eine in einem Führungskanal verschiebbare
Greifbacke mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit angetrieben wird
und über eine seitlich angeordnete Linearverzahnung mit
einem Zahnrad in Verbindung steht, wobei das Zahnrad jeweils ein
weiteres Zahnrad an der zweiten und dritten Greifbacke drehend antreibt
und dadurch die beiden Greifbacken linear verschiebt.
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Nachteilig
bei dieser Ausführungsform einer Greifvorrichtung ist,
dass der Greifbereich der Greifbacken aufgrund der verwendeten Bewegungsmechanik
nicht dazu ausgelegt ist, Werkstücke mit großen
bzw. kleinen Durchmessern mit einer einzigen Vorrichtung zu greifen.
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Liegt
der Durchmesser eines zu greifenden Werkstücks zum Beispiel über
dem maximalen Greifbereich der eingesetzten Greifbacken, kann das Werkstück
lediglich durch einen zeitaufwendigen Wechsel der Greifbacken mit
einem größeren Greifbereich, durch Versetzen oder
Drehen der Greifbacken in der Führung oder durch den Austausch
der gesamten Vorrichtung aufgenommen werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zum Greifen bzw. Spannen
von Werkstücken derart weiterzubilden, dass die Rüstzeit
beim Spannen von unterschiedlichen Werkstücken mit großen
und kleinen Durchmessern vermindert wird.
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Diese
Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken
zur Huberweiterung für ein bestehendes Spannfutter einer
Maschine umfasst ein Gehäuse zur Anordnung eines Getriebes und
mindestens zwei Spannmitteln, die mittels des Getriebes eine lineare,
auf einen Mittelpunkt gerichtete Bewegung ausführen.
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Es
können Werkstücke, vorzugsweise rotationssymmetrische
Werkstücke zentrisch gespannt werden, wobei die Spannmittel
beim Öffnen und Schließen eine synchrone Linearbewegung
ausführen.
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Der
Kern der Erfindung liegt darin, dass die Vorrichtung eine erste
Außenebene außerhalb des Gehäuses und
eine erste und zweite Innenebene innerhalb des Gehäuses
umfasst, wobei in der ersten Außenebene mindestens zwei
Spannmittelschlitten vorgesehen sind, welche ein Gewinde aufweisen
und in die erste Innenebene hineinragen und welche in der ersten
Innenebene mit jeweils mindestens einer Gewindestange im Eingriff
stehen, wobei die Gewindestange wiederum mit jeweils einem Zahnkranz
in der zweiten, darunter liegenden Innenebene im Eingriff steht
und wobei eine Betätigung des Zahnkranzes in der zweiten
Innenebene zur Bewegung der Spannmittel mittels mindestens eines
Aktuators erfolgt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung können
Werkstücke mit kleinen sowie mit großen, beispielsweisen über
den maximalen Spanndurchmesser herkömmlicher Spannvorrichtungen
hinausgehende Durchmessern gespannt werden, wodurch ein Umrüsten
bzw. ein Austausch der Spannmittel oder der gesamten Vorrichtung
entfällt.
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Darüber
hinaus kann das Spannen von Werkstücken mit unterschiedlichen
Spanndurchmessern aufgrund der erfindungsgemäßen
Spannmechanik schnell ausgeführt werden, wodurch die Rüstzeit
kurz gehalten werden kann.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass das Gehäuse Durchbrüche auf der Rückseite
in Richtung des bestehenden Spannfutters, insbesondere zur Betätigung
des mindestens einen Aktuators aufweist, wobei vorzugsweise die
Durchbrüche für eine Aufnahme einer linearen Bewegung
des bestehenden Spannfutters vorgesehen sind. Das Gehäuse
kann mit der Unterseite des Gehäuses auf einem bestehenden
Spannfutter einer Maschine befestigt werden, wobei die Anzahl der
Durchbrüche auf die Anzahl der vorhandenen Spannbacken
des bestehenden Spannfutters angepasst ist. Dadurch kann der Aktuator
der erfindungsgemäßen Vorrichtung direkt mit einer
Spannfutterbacke des bestehenden Spannfutters verbunden werden,
wodurch die lineare Bewegung der Spannfutterbacke direkt auf den
Aktuator übertragen wird.
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In
einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ist es vorgesehen, dass der Aktuator als Drehring ausgebildet ist.
Der als Drehring ausgebildete Aktuator steht im Eingriff mit jeweils
einem an einer Gewindestange angeordneten Zahnrad, wodurch eine
Bewegung des Spannmittelschlittens ausgeführt wird. Die
Bewegung des Zahnkranzes erfolgt in einer ersten Innenebene, wobei
die Bewegung des mit dem Zahnkranz im Eingriff stehenden Zahnrades in
einer zweiten Innenebene des Gehäuses erfolgt.
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Überdies
ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass das Spannmittel zur Ausübung einer Spannkraft auf
ein zu haltendes Teil am Spannmittelschlitten angeordnet ist. Der Spannmittelschlitten
kann unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen, wobei
die Spannmittel zur Ausführung einer Spannkraft auf ein
zu haltendes Werkstück bzw. an den zu spannenden Durchmesser des
Werkstückes sowie an die Form des Werkstückes
angepasst werden können.
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Es
ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass
die Vorrichtung an ein bestehendes Spannfutter anbaubar bzw. in
die bestehende Spannmechanik integrierbar ist. Die für
die Vorrichtung erforderliche Bewegungsmechanik (Getriebe) kann
in einem separaten Gehäuse angeordnet werden, welches an
einem bestehenden Spannfutter befestigt werden kann. Die Integration
der erforderlichen Bewegungsmechanik (Getriebe) zum Spannen von
Werkstücken in ein vorhandenes Spannfutter ist ebenfalls
möglich. Die integrierte Ausführungsform der Vorrichtung
vermindert die Größe und das Gewicht gegenüber
der Ausführungsform eines separaten Gehäuses.
Des Weiteren ist es von Vorteil, dass eine auf einem bestehenden
Spannfutter befestigte Vorrichtung von diesem betätigt
werden kann, wodurch eine separate Betätigung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung entfällt.
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Darüber
hinaus ist es in einer weitere Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Grundplatte umfasst, auf welcher der
außen laufende Zahnkranz drehbar angeordnet ist. Die Grundplatte
ist auf dem bestehenden Spannfutter befestigt, wobei der drehbar
angeordnete Zahnkranz mit dem als Aktuator ausgebildeten Drehring
verbunden ist. Durch ein manuelles Drehen des Drehrings können über
die in den jeweiligen Ebenen angeordneten Bewegungselemente die
Spannmittelschlitten linear bewegt werden.
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In
einer über dies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, dass der Spannmittelschlitten mit der Gewindestange
in der ersten Innenebene einen Schneckenantrieb bildet, wobei das
Ende der Gewindestange mit einem Zahnrad drehfest verbunden ist,
welches mit dem Zahnkranz in der zweiten Innenebene im Eingriff
steht. Ausgehend von dem Zahnkranz wird eine Drehbewegung in der
zweiten Innenebene in eine Drehbewegung in der ersten Innenebene
des Gehäuses gewandelt, welche wiederum in eine Linearbewegung
der Spannmittelschlitten in der ersten Außenebene gewandelt
wird. Vorteil ist, dass die Vorrichtung mit klein bauenden Abmessungen
durch manuelles Drehen des Drehrings eine Linearbewegung der Spannmittelschlitten ausführt,
um Werkstücke innerhalb eines großen Durchmesserbereiches
zu spannen.
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Es
ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass
der Drehring mittels eines Antriebes oder manuell drehbar ist und
eine Linearbewegung der Spannmittelschlitten erzeugt. Der Drehring
kann von Außen manuell verdreht werden, wodurch über
die entsprechend angeordneten Bewegungselemente in den jeweiligen
Ebenen der Spannmittelschlitten verschiebbar ist. Der Drehring ist ebenfalls
durch einen Antrieb, beispielsweise ein Linearmotor mit Wegmesssystem
drehbar anzutreiben, wobei der Antrieb innerhalb des Gehäuses
der Vorrichtung angeordnet sein kann.
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Überdies
ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass eine Bewegung des Drehrings um eine Drehstrecke C eine Bewegung
des Spannmittels um eine Linearstrecke D erzeugt, wobei je nach
Ganghöhe der Gewindestange eine Untersetzung C > D bzw. Übersetzung
D > C erfolgt. Das
Maß der Ganghöhe kann an die jeweilige Spannaufgabe
angepasst werden, wobei eine Gewindestange mit einer großen
Ganghöhe eine schnelle Linearbewegung der Spannmittelschlitten ausführt.
Eine Gewindestange mit geringer Ganghöhe hat den Vorteil,
dass ein feinfühliges Bewegen bzw. Spannen der Spannmittel
möglich ist.
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Weitere
Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung
der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen hervor.
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Dabei
zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit Drehring als Aktuator;
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2:
eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 2.
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In 1 ist
eine perspektivische Explosions-Darstellung einer Vorrichtung 1 zum
Spannen von Werkstücken dargestellt, welche ein Gehäuse 4A,
eine Grundplatte 21, eine Gehäusewand 5A und Deckplatten 6, 6A und 6B umfasst.
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Die
Vorrichtung 1 ist in der hier dargestellten Ausführungsform
der 1 zur Befestigung auf einem vorhandenen Spannfutter 2 einer
Maschine vorgesehen. In einer nicht dargestellten Ausführungsform
der Erfindung kann die nachfolgend beschriebene Bewegungsmechanik
in die Spannmechanik eines bestehenden Spannfutters integriert werden.
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Die
im Folgenden erwähnten Ebenen sind der 2 besser
zu entnehmen.
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In 1 ist
eine Vorrichtung 1 gezeigt, wobei die im Gehäuse 4A angeordnete
Bewegungsmechanik zur verbesserten Darstellung außerhalb
der Deckplatten 6, 6A, 6B dargestellt
ist.
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Der
in 1 verwendete Aktuator ist als Drehring 5A ausgebildet,
welcher als außen laufender Zahnkranz 29 mit der
als Drehring 5A ausgebildeten Gehäusewand 5 verbunden
ist, wobei der Zahnkranz 29 zusammen mit dem Drehring 5A gegenüber
der Grundplatte 21 drehbar ist. Das Gehäuse 4A ist
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 1 durch
entsprechende Befestigungsmittel auf einem bestehenden Spannfutter 2 einer
Maschine befestigt. Die Grundplatte 21 weist im Bereich
der Spannfutterbacken 3 jeweils einen Durchbruch 28 auf,
welcher zur Aufnahme einer linearen Hubbewegung der im bestehenden
Spannfutter 2 verschiebbar angeordneten Spannfutterbacken 3 vorgesehen
ist.
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Die
Spannfutterbacken 3 sind mit jeweils einer Schlittenführung 27 über
entsprechende Befestigungsmittel 15 verbunden, wobei die
Spannfutterbacken 3 mit den daran befestigten Schlittenführungen 27 während
des Spannvorgangs eines Werkstückes auf eine ortsfeste
Position eingestellt sind.
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Die
Schlittenführung 27 umfasst zwei sich gegenüberliegend
angeordnete Führungsnuten 30, welche eine Führung
der Spannmittelschlitten 13 vorsehen. An der zum Drehring 5A gerichteten
Stirnfläche der Schlittenführung 27 ist
ein Lagerbock 31 mit einer Lagerbuchse zur drehenden Lagerung
einer Gewindestange 26 angeordnet.
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Die
Gewindestange 26 ist an dem zum Drehring 5A gerichteten
Ende mit einem Zahnrad 23 verbunden, welches im kämmenden
Eingriff mit dem Zahnkranz 29 steht.
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Ausgehend
von einer Drehbewegung des Drehrings 5A überträgt
der Zahnkranz 29 eine Drehbewegung auf das Zahnrad 23,
welches wiederum eine Drehbewegung auf die Gewindestange 26 überträgt.
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Die
Gewindestange 26 bildet zusammen mit einem im Spannmittelschlitten 13 angeordneten
Gewinde (nicht dargestellt) einen Schneckenantrieb, welcher die
Drehbewegung der Gewindestange 26 in eine lineare Bewegung
des Spannmittelschlittens 13 wandelt.
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Der
Spannmittelschlitten 13 ist mit einem Spannmittel 14 verbunden,
welches beispielsweise in Form eines Zylinderstiftes oder einer
Spannbacke ausgebildet sein kann. Der Spannmittelschlitten 13 ragt
teilweise durch die Deckplatten 6, 6A und 6B des Gehäuses 4A in
die erste Außenebene 18A des Gehäuses 4A,
in welcher der Spannvorgang eines Werkstückes durch die
lineare Bewegung der Spannmittelschlitten 13 erfolgt.
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Die
Deckplatten 6, 6A, 6B werden mittels Distanzhülsen 7 beabstandet
zur Grundplatte 21 angeordnet, wobei die segmentartig ausgebildeten Grundplatten 6, 6A, 6B mittels
Befestigungsmitteln befestigt sind.
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Der
Drehring 5A kann durch eine manuelle Drehung (per Hand)
gedreht werden, wodurch der mit dem Drehring 5A verbundene
Zahnkranz 29 in der zweiten Innenebene 20A des
Gehäuses 4A eine Drehbewegung ausführt.
Das Drehen des Zahnkranzes 29 erzeugt eine Drehbewegung
des Zahnrades 23 in der ersten Innenebene 19A des
Gehäuses 4A. Durch die Drehbewegung des Zahnrades 23 wird
die im Lagerbock 31 drehend gelagerte Gewindestange 26 gedreht,
wodurch der Spannmittelschlitten 13 aufgrund eines darin
angeordneten Gewindes in den Führungsnuten 30 der
Schlittenführung 27 linear bewegt wird (Schneckenantrieb).
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Es
ist denkbar, dass ein Antrieb des Drehrings 5A mittels
eines Motors 25, vorzugsweise mit einem Wegmesssystem erfolgt,
welcher eine kontinuierliche, automatische Drehbewegung des Drehrings 5A ausführt.
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Eine
Bewegung des Drehrings 5A um eine Drehstrecke erzeugt eine
Bewegung des Spannmittels 14 um eine Linearstrecke, welche
je nach Ganghöhe der Gewindestange 26 eine Untersetzung
bzw. eine Übersetzung bereitstellt.
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Darüber
hinaus weist die Grundplatte 21 vorzugsweise eine zentrale
Bohrung (kein Bezugszeichen) auf, welche als Energiedurchführung
zur Energieversorgung eines Motorantriebes oder als mechanische
Durchführung verwendbar ist.
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In 2 ist
eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung 1 nach 1 dargestellt,
wobei der Aktuator in der vorliegenden Ausführungsform
als Drehring 5A ausgebildet ist. Innerhalb des Gehäuses 4A führen die
entsprechenden Bewegungselemente eine Übertragung der Bewegung
aus, ausgehend von dem Zahnkranz 29 in der zweiten Innenebene 20A,
welcher eine Drehbewegung auf Zahnrad 23 in der ersten
Innenebene 19A des Gehäuses 4A überträgt.
Die mit dem Zahnrad 23 in der zweiten Innenebene 20A in
Verbindung stehende Gewindestange 26 überträgt eine
Drehbewegung auf den Spannmittelschlitten 13.
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Aufgrund
der Anordnung der erforderlichen Bewegungselemente in unterschiedlichen
Ebenen des Gehäuses 4A ist die Vorrichtung 1 in
einem großen Spannbereich zum schnellen Spannen von Werkstücken
auf einer Maschine einsetzbar und trotzdem kompakt.
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Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten Ausführungsformen
beschränkt, sie umfasst vielmehr all diejenigen Ausgestaltungen,
die vom erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Spannfutter
- 3
- Spannfutterbacke
- 4
- nicht
belegt
- 4A
- Gehäuse
- 5
- nicht
belegt
- 5A
- Drehring
- 6
- Deckplatte
- 6A
- Deckplatte
- 6B
- Deckplatte
- 7
- Distanzhülse
- 8
- nicht
belegt
- 9
- nicht
belegt
- 10
- nicht
belegt
- 11
- nicht
belegt
- 12
- nicht
belegt
- 13
- Spannmittelschlitten
- 14
- Spannmittel
- 15
- Befestigungsmittel
(Gewindeschraube)
- 16
- nicht
belegt
- 17
- nicht
belegt
- 18
- nicht
belegt
- 18A
- erste
Außenebene
- 19
- nicht
belegt
- 19A
- erste
Innenebene
- 20
- nicht
belegt
- 20A
- zweite
Innenebene
- 21
- Grundplatte
- 22
- nicht
belegt
- 23
- Zahnrad
- 24
- Zylinderstift
- 25
- Motor
- 26
- Gewindestange
- 27
- Schlittenführung
- 28
- Durchbruch
- 29
- Zahnkranz
- 30
- Führungsnut
- 31
- Lagerbock
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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