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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spann- oder Greifeinrichtung mit einem Grundkörper aus einem formsteifen Material und mehreren Spannbacken, die in Backenführungen an der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers verschiebbar angeordnet und durch einen in dem Grundkörper untergebrachten Stellmechanismus gemeinsam verstellbar sind. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Betätigungseinrichtung für eine solche Spann- oder Greifeinrichtung.
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Spann- und Greifeinrichtungen dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. In der Automationstechnik werden sie an Greiferanordnungen eingesetzt, um Bauteile zu fixieren. In der Spanntechnik finden sie beispielsweise als Spannfutter für Werkzeugmaschinen Verwendung, um die zu bearbeitenden Werkstücke zu spannen. Die herkömmlichen Spannfutter besitzen dabei einen formsteifen Grundkörper, der eine zentrale Aufnahme für die Werkstücke aufweist, sowie mehrere Spannbacken, die in radialen Backenführungen des Grundkörpers angeordnet und über einen Antrieb gemeinsam verstellbar sind. Dabei unterscheidet man zwischen Handspannfuttern, bei denen der Antrieb manuell betätigt wird, und sogenannten Kraftspannfuttern, bei denen die von den Spannbacken auf das Werkstück ausgeübten Spannkräfte motorisch oder hydraulisch erzeugt werden. Sowohl bei Handspannfuttern, als auch bei Kraftspannfuttern ist der Antrieb häufig als Keilstangenmechanismus ausgebildet, der nach dem Prinzip sich gradlinig bewegender Keilstangen arbeitet, die quer zu den Führungsnuten für die Spannbacken vorgesehenen Keilstangentaschen bewegbar geführt sind. Die Keilstangen, welche gemeinsam angetrieben werden, sind mit den Spannbacken über Schrägverzahnungen derart gekoppelt, dass die Bewegungen der Keilstangen in den Keilstangentaschen radiale Spannbewegungen der Spannbacken umgesetzt werden.
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Die bekannten Spanneinrichtungen haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Insbesondere im Spannfutterbereich ist es jedoch wünschenswert, das Einsatzspektrum weiter zu erhöhen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spann- oder Greifeinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass sie mit hoher Flexibilität einsetzbar ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Spann- oder Greifeinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass an der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers eine Betätigungseinrichtung mit einem Gehäuse und einem darin axial bewegbar geführten Kolben vorgesehen ist, wobei an dem Kolben und wenigstens einer der Spannbacken miteinander in Eingriff stehende Kupplungsmittel ausgebildet sind, welche zur Umsetzung einer radialen Stellbewegung der Spannbacke in eine Axialbewegung des Kolbens zusammenwirken.
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Der Erfindung liegt somit die Überlegung zugrunde, die Spann- oder Greifeinrichtung mit einer Betätigungseinrichtung auszurüsten, welche über die Spannbacken betätigt werden kann. Die Betätigungseinrichtung besitzt ein Gehäuse, das lösbar an der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers fixiert und insbesondere festgeschraubt ist, und einen in dem Gehäuse axial bewegbar geführten Kolben, der mit wenigstens einer der Spannbacken derart gekoppelt ist, dass er durch eine radiale Stellbewegung der Spannbacke axial bewegt werden kann. Die Hubbewegung des Kolbens kann dann in gewünschter Weise genutzt werden.
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In bevorzugter Weise ist an dem Gehäuse der Betätigungseinrichtung ein Spanndorn gehalten, der an seinem Außenumfang eine zylindrische Spannfläche besitzt, wobei der Kolben mit dem Spanndorn in der Weise gekoppelt ist, dass der Spanndorn im Bereich der Spannfläche radial aufgeweitet wird, um ein Bauteil zu spannen, wenn der Kolben in einer Spannrichtung axial bewegt wird. Bei dieser speziellen Ausgestaltung kann ein herkömmliches Spannfutter genutzt werden, um auch kleine Bauteile von deren Innenseite her über den Spanndorn zu fixieren. Auf diese Weise wird der Spannbereich des Spannfutters deutlich erweitert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kupplungsmittel in der Form von miteinander in Eingriff stehenden Keilnuten und Keilhaken ausgebildet sind, die zueinander korrespondierende Schrägflächen aufweisen, welche zur Umsetzung einer radialen Stellbewegung der Spannbacke in eine Axialbewegung des Kolbens zusammenwirken. Es kommt damit eine Keilhakenkopplung zum Einsatz, wie sie auch bei Kraftspannfuttern verwendet wird, um eine Axialbewegung eines Spannkolbens in eine radiale Bewegung der Spannbacken umzusetzen. Zweckmäßigerweise ist dabei der Keilhaken an der wenigstens einen Spannbacke und die korrespondierende Keilnut in dem Kolben ausgebildet.
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Es besteht durchaus die Möglichkeit, herkömmliche Spann- oder Greifeinrichtungen und insbesondere Spannfutter mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Betätigungseinrichtung nachzurüsten. Dementsprechend ist die vorstehend genannte Aufgabe erfindungsgemäß weiterhin durch eine Betätigungseinrichtung gelöst, die mit einem Gehäuse, welches an der vorderen Stirnfläche eines Grundkörpers einer Spann- oder Greifeinrichtung fixierbar ist, einem Kolben, der in einem Kolbenraum des Gehäuses axial bewegbar geführt ist, und einem Spanndorn, der an der vorderen Stirnfläche des Gehäuses gehalten ist und an seinem Außenumfang eine zylindrische Spannfläche definiert, wobei der Kolben mit dem Spanndorn in der Weise gekoppelt ist, dass der Spanndorn im Bereich der Spannfläche radial aufgeweitet wird, um ein Bauteil zu spannen, wenn der Kolben in einer Spannrichtung axial bewegt wird, und wobei an dem Kolben ein Kupplungsmittel in der Form eines Keilhakens oder einer Keilnut vorgesehen ist, das mit einem entsprechenden Kupplungsmittel einer in dem Grundkörper einer Spann- oder Greifeinrichtung verschiebbar angeordneten Spannbacke in Eingriff bringbar und derart ausgestaltet ist, dass eine radiale Stellbewegung der Spannbacke in eine Axialbewegung des Kolbens umgesetzt wird.
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Dabei kann vorgesehen sein, dass von der vorderen Stirnfläche des Gehäuses ein konusförmiger Vorsprung axial abragt und der Spanndorn ringförmig ausgebildet und auf den konusförmigen Vorsprung geschoben ist, wobei der Spanndorn eine konusförmige Innenfläche besitzt, die zu der Konusform des Vorsprungs derart korrespondiert, dass der Spanndorn radial aufgeweitet wird, wenn er entlang des Vorsprungs axial in Richtung des Gehäuses verstellt wird.
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Die Kupplung zwischen dem Kolben und dem Spanndorn kann in der Weise erfolgen, dass in dem Gehäuse eine zentrale Bohrung vorgesehen ist, welche sich von dem Kolben bis zur Oberseite des konusförmigen Vorsprungs erstreckt, wobei die Bohrung von einem Stellglied axial durchsetzt wird, welches mit dem Kolben verbunden, insbesondere verschraubt ist und an seinem aus dem Vorsprung ragenden Endbereich einen Kopf aufweist, welcher an der Oberseite des Spanndorns anliegt.
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Des Weiteren kann der Stellmechanismus zur Betätigung der Spannbacken in an sich bekannter Weise als ein Keilstangenmechanismus ausgebildet sein. Dieser kann hydraulisch oder motorisch betätigt werden, alternativ ist jedoch ein manuell betätigbarer Stellmechanismus vorgesehen.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine als Spannfutter ausgebildete Spann- oder Greifeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht, wobei das Gehäuse der Betätigungseinrichtung zum Teil weggelassen ist;
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2 das Spannfutter aus 1 in einer Teil-Längsschnittansicht durch eine Spannbacke bei betätigtem Spanndorn;
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3 das Spannfutter aus 2 bei nicht betätigtem Spanndorn;
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4 eine Spannbacke des Spannfutters aus 1 in perspektivischer Ansicht; und
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5 einen Kolben der Betätigungseinrichtung des Spannfutters aus 1 in perspektivischer Ansicht.
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In der 1 ist eine Spann- und/oder Greifeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, die hier in Form eines Handspannfutters ausgebildet ist, das beispielsweise zum Spannen von Werkstücken an Drehmaschinen eingesetzt werden kann. Zu dem Spannfutter gehört ein Grund- oder Futterkörper 1 aus einem formsteifen Material, der eine zylindrische Grundform mit einer zentralen Bohrung 1a besitzt und an einer nicht dargestellten Arbeitsspindel, beispielsweise einer Drehmaschine, befestigt werden kann. An der vorderen Stirnseite des Grundkörpers 1 sind drei radiale Backenführungen 2 vorgesehen, die gleichmäßig über den Umfang verteilt, d. h. mit jeweils 120° Versatz gegeneinander angeordnet sind. In die Backenführungen 2 sind Spannbacken 3 eingesetzt, die hier einteilig ausgebildet sind, jedoch auch aus einer Grundbacke und einer daran anschraubbaren Aufsatzbacke bestehen können.
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Zur gemeinsamen Verstellung der Spannbacken 3 in den Backenführungen 2 ist ein Antrieb vorgesehen, der als Keilstangenmechanismus ausgebildet ist. Zu diesem Antrieb gehören drei Keilstangen 4, die jeweils einer der Spannbacken 3 zugeordnet und in Keilstangentaschen 5 des Grundkörpers 1 quer zu den Backenführungen 2 geführt sind. Die Keilstangen 4 sind miteinander verbunden und können über diesen gemeinsam in an sich bekannter Weise manuell verstellt werden.
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Die Keilstangen 4 weisen jeweils eine Schrägverzahnung 6 an ihrer Oberseite auf, die mit einer entsprechenden Gegenverzahnung 7 an der zugeordneten Spannbacke 3 in Eingriff steht, um eine Bewegung der Keilstange 4 in der zugehörigen Keilstangentasche 5 in eine radiale Bewegung der Spannbacke 3 umzusetzen.
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An der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers 1 ist ferner eine Betätigungseinrichtung 8 vorgesehen. Diese umfasst ein Gehäuse 9, das auf der vorderen Stirnfläche des Grundkörpers 1 aufliegt und an dem Grundkörper 1 durch mehrere Schrauben 10 fixiert ist, und einen Kolben 11, welcher in einem Kolbenraum 9a des Gehäuses 9 axial bewegbar geführt und durch einen Passstift 12 gegen ein Verdrehen gesichert ist.
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In den 1 und 2 ist gut erkennbar, dass eine der Spannbacken 3 an ihrem radial nach innen gerichteten Endbereich einen Keilhaken 13 trägt, der in eine korrespondierende Keilnut 14 des Kolbens 11 eingreift. Der Keilhaken 13 und die Keilnut 14 weisen in an sich bekannter Weise zueinander korrespondierende Schrägflächen 13a, 14a; 13b, 14b auf, welche zusammenwirken, um eine radiale Stellbewegung der Spannbacke 3 in eine axiale Bewegung des Kolbens 11 umzusetzen. Konkret wird der Kolben 11 nach unten in Richtung des Grundkörpers 1 gezogen, wenn die Spannbacke 3 radial nach innen verstellt wird, und von dem Grundkörpers 1 nach oben weggedrückt, wenn die Spannbacke 3 nach außen verstellt wird.
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An der Oberseite des Gehäuses 9 der Betätigungseinrichtung 8 ist ein Spanndorn 15 gehalten, der an seinem Außenumfang eine etwa zylindrische Spannfläche 16 definiert. Konkret weist der Spanndorn 15 drei Spannsegmente 17, 18, 19 auf, die durch Vulkanisieren miteinander verbunden sind und jeweils einen Spannflächenabschnitt 16a, 16b, 16c bilden.
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Der Spanndorn 15 ist ringartig mit einer konusförmigen Innenfläche 20 ausgebildet und auf einen entsprechend konusförmigen Vorsprung 21 an der vorderen Stirnfläche bzw. Oberseite des Gehäuses 9 geschoben. An seiner Unterseite wird der Spanndorn 15 durch eine Halteplatte 22 abgestützt, die ebenfalls auf den konusförmigen Vorsprung 21 geschoben ist und an welcher der Spanndorn 15 drehsicher gehalten ist. Die Halteplatte 22 wiederum wird gegen ein Verdrehen durch einen Stift 23 gesichert, der in dem Gehäuse 9 und dem Kolben 11 gehalten und axial bewegbar geführt ist und mit seinem oberen Endbereich in eine Ausnehmung 24 an der Unterseite der Halteplatte 22 greift.
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Wie die 2 und 3 gut erkennen lassen, ist in dem Gehäuse 9 eine zentrale Bohrung 25 vorgesehen, welche sich von dem Kolbenraum 9a bis zur Oberseite des konusförmigen Vorsprungs 21 erstreckt. Diese Bohrung 25 wird von einem Stellglied 26 axial durchsetzt, welches mit dem Kolben 11 verschraubt ist und an seinem aus dem Vorsprung 21 ragenden Endbereich einen Kopf 26a aufweist, welcher an der Oberseite des Spanndorns 15 anliegt. Die Anordnung ist so getroffen, dass eine nach unten gerichtete Spannbewegung des Kolbens 11 aus der in 3 gezeigten oberen Stellung in die in 2 gezeigte untere Stellung dazu führt, dass der Spanndorn 15 durch das Stellglied 26 nach unten bewegt wird. Dabei werden die Spannsegmente 17, 18, 19 durch das Zusammenwirken der Konusflächen 20, 21 radial auseinandergedrückt, um ein auf den Spanndorn 15 geschobenes Bauteil zu fixieren.
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Wenn ein gespanntes Bauteil wieder gelöst werden soll, werden die Spannbacken 3 nach außen verstellt, so dass der Kolben 11 nach oben bewegt wird. Dabei wird auch der Stift 23 nach oben bewegt mit der Folge, dass die Halteplatte 22 und der Spanndorn 15 ebenfalls angehoben werden und entsprechend die Verbindung zwischen den Konusflächen 20, 21 gelöst wird.
