DE102015206388B4

DE102015206388B4 - Vorrichtung zum Halten eines Werkstückes

Info

Publication number: DE102015206388B4
Application number: DE102015206388.7A
Authority: DE
Inventors: Erich Pfandl
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-04-11
Also published as: CN106041147B; CN106041147A; AT517009A2; DE102015206388A1; AT517009B1; AT517009A3

Abstract

Vorrichtung zum Halten eines Werkstückes (43) zur Drehbearbeitung, aufweisend: ein erstes Klemmelement (1); mindestens ein zweites Klemmelement (1), wobei das erste und das zweite Klemmelement (1) entlang einer Führungsnut (37) oder Führungsschiene (37) in radialer Richtung (5) aufeinander zubewegbar sind, wobei das erste Klemmelement (1) und das zweite Klemmelement (1) an einer sich in einer Radialebene (22) erstreckenden Stirnseite (19) jeweils eine erste Eingriffsstruktur (7) und mindestens eine zweite Eingriffsstruktur (9) an verschiedenen Radialpositionen (r1, r2, ..., rn) aufweisen, mit welchen das Stirnende von Werkstücken (43) mindestens zweier verschiedener Größen durch aufeinander Zubewegen des ersten Klemmelementes (1) und des zweiten Klemmelementes (1) in radialer Richtung (5) zum Halten in Eingriff gebracht werden kann, und wobei die erste Eingriffsstruktur (7) ein erstes erhabenes Kreisringsegment (7) und die zweite Eingriffsstruktur (9) ein zweites erhabenes Kreisringsegment (9) umfasst und die Stirnseiten der beiden Kreisringsegmente (7, 9) in einer radialen Ebene liegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten eines Werkstückes und weiterhin ein Verfahren zum Halten eines ersten und eines zweiten Werkstückes, insbesondere zur Drehbearbeitung.
Bestimmte Erzeugnisse, wie etwa Dichtungen, können durch Drehbearbeitung von Kunststoffwerkstücken hergestellt werden. Die Kunststoffwerkstücke können dabei z.B. sogenannte Halbzeuge sein, d.h. vorgefertigte Gegenstände. Z.B. kann ein Halbzeug ein (dickwandiges) Kunststoffrohr sein, welches durch Drehbearbeitung (d.h. Bearbeitung während eines Drehens des Halbzeuges) zum Herausschneiden bzw. Herausstechen von Dichtungsringen benutzt werden kann. Während einer Drehbearbeitung muss das Halbzeug oder allgemein gesprochen das Werkstück fixiert werden. Dazu werden herkömmlicherweise Spannbacken in einem Backenfutter verwendet. Dabei werden mehrere Spannbacken radial nach innen bewegt, um eine Außenoberfläche des Halbzeuges, z.B. eine zylinderförmige Außenoberfläche, von mehreren Seiten radial zu kontaktieren und durch Verspannung zu fixieren. Abhängig von dem Durchmesser des Halbzeuges müssen herkömmlicherweise verschiedene Backengrößen verwendet werden. Wenn Halbzeuge verschiedener Größen bearbeitet werden müssen, so müssen nach Abnehmen des ersten Halbzeuges, dessen Bearbeitung beendet werden soll, die zugehörigen Spannbacken ebenfalls von der Drehbearbeitungsmaschine entfernt werden. Danach müssen entsprechend der Größe des zweiten Halbzeugs angepasste Spannbacken in die Drehbearbeitungsmaschine eingesetzt werden und erst danach kann das zweite Halbzeug durch Verschieben der weiteren Spannbacken relativ zueinander für die weitere Bearbeitung fixiert werden. Z.B. sind für einen Durchmesserbereich von etwa 30 mm bis 400 mm des Halbzeugs bisher bis zu 18 Spannbackengarnituren verwendet worden. Dabei besteht eine Spannbackengarnitur aus drei baugleichen Backen, die jeweils ausgebildet sind, eine Außenoberfläche des Halbzeuges, z.B. eine zylinderförmige Außenoberfläche, zu kontaktieren und eine Presskraft auszuüben, um das Halbzeug zu fixieren.
Es ist beobachtet worden, dass bisherige Verfahren zum Halten eines Werkstückes bzw. insbesondere eines Halbzeuges ein relativ großes Sortiment von Spannbackengarnituren erfordert, was somit eine Drehbearbeitungsvorrichtung bzw. ein Drehbearbeitungsverfahren sehr komplex und kostspielig macht. Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Halten eines Werkstückes, insbesondere eines Halbzeuges, insbesondere zur Drehbearbeitung, bereitzustellen, welche eine hohe Flexibilität zum Halten verschieden großer Werkstücke hat und gegenüber dem Stand der Technik eine geringere Komplexität aufweist. Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Halten verschieden großer Werkstücke bzw. Halbzeuge bereitzustellen, welches gegenüber herkömmlichen Verfahren vereinfacht ist, eine Zeitersparnis bereitstellt und somit einen Durchsatz erhöht.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche spezifizieren besondere Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Halten (insbesondere Fixieren zur Drehbearbeitung) eines Werkstückes (insbesondere eines Halbzeuges, insbesondere eines zylinderförmigen Halbstückes, insbesondere eines dickwandigen Kunststoffrohres) bereitgestellt. Dabei weist die Vorrichtung ein erstes Klemmelement (welches eine Kontaktfläche zum Übertragen einer Presskraft auf einen Teil des Werkstücks aufweist) und mindestens ein zweites (insbesondere genau drei Klemmelemente oder vier Klemmelemente oder mehr als vier Klemmelemente) Klemmelement auf. Dabei weisen das erste Klemmelement und das zweite Klemmelement an einer sich in einer Radialebene erstreckenden Stirnseite jeweils eine erste Eingriffsstruktur und mindestens eine zweite Eingriffsstruktur (oder eine Mehrzahl von zweiten Eingriffsstrukturen) an verschiedenen Radialpositionen auf. Mit der ersten bzw. der zweiten Eingriffsstruktur kann ein Ende eines Werkstückes (insbesondere eines Halbzeuges) mindestens zweier verschiedener Größen durch aufeinander Zubewegen des ersten Klemmelementes und des zweites Klemmelementes in radialer Richtung zum Halten in Eingriff gebracht werden.
Dazu können die erste Eingriffsstruktur und die mindestens eine zweite Eingriffsstruktur besonders strukturiert bzw. profiliert sein, um ein stabiles In-Eingriff-Bringen und damit Halten des Werkstückes zu gewährleisten. Das erste Klemmelement und das zweite Klemmelement können sich entlang einer Führungsnut oder Führungsschiene auf einer Rückseite der jeweiligen Klemmelemente in radialer Richtung aufeinander zu bewegen. Das aufeinander Zubewegen der Klemmelemente (insbesondere dreier Klemmelemente) kann in synchronisierter Weise erfolgen, sodass die Bewegungen gleichzeitig und mit gleicher Geschwindigkeit erfolgen. Das erste Klemmelement und das zweite Klemmelement können z.B. Kreissegmente umfassen, z.B. ein Kreissegment von 90° oder ein Kreissegment von 120°. Auf der jeweiligen Stirnseite können die Klemmelemente jeweils eine Mehrzahl von Eingriffsstrukturen aufweisen, welche zum in Eingriff stehen mit Werkstücken verschiedener Größen verwendet werden können. Die Stirnseite der Klemmelemente kann dabei profiliert sein und eine Rückseite der Klemmelemente kann dabei eine Nut oder eine Führungsschiene zum relativ zueinander Bewegen der Klemmelemente in radialer Richtung aufweisen.
Die Klemmelemente können z.B. aus Metall, insbesondere aus Aluminium gefertigt, insbesondere gedreht und/oder gefräst sein. Die verschiedenen Radialpositionen sind dabei in der Radialrichtung gemessen und die Radialebene kann durch eine Vielzahl von Radialrichtungen, die bei einer gleichen Axialposition liegen, definiert sein. Die Eingriffsstrukturen stehen nicht mit einer außenseitigen Oberfläche des Werkstückes, insbesondere nicht mit einer zylinderförmigen Außenoberfläche eines Rohres in Eingriff, sondern mit einem (geeignet strukturierten) Stirnende des Werkstückes. Das Werkstück kann dazu an seinem Stirnende einen Adapter angebracht haben. Der Adapter kann Strukturierungen aufweisen, welche denen der jeweiligen Eingriffsstruktur komplementär sein können. Die verschiedenen Größen der Werkstücke können z.B. durch verschiedene Durchmesser des Werkstückes definiert sein. Die Durchmesser der verschiedenen durch die Vorrichtung fixierbaren Werkstücke können sich dabei um einen Faktor 5 bis 15, insbesondere 8 bis 12, insbesondere ungefähr 10 unterscheiden. Dadurch kann die Anzahl der erforderlichen Spannbackengarnituren auf eine (einzige) Spannbackengarnitur, nämlich ein erstes und mindestens ein zweites Klemmelement (welche auch als erste Spannbacke und mindestens eine zweite Spannbacke bezeichnet werden können) reduziert werden. Die Klemmelemente bzw. Backen können am Backenfutter montiert bleiben, auch wenn nach Bearbeiten eines ersten Werkstückes einer ersten Größe nachfolgend ein zweites Werkstück einer zweiten Größe, die z.B. fünf Mal bis zehn Mal größer ist als die Größe des ersten Werkstückes, bearbeitet werden soll. Ferner können die Kosten für die Haltemittel bzw. Spannmittel sinken, weil nunmehr lediglich eine Spannbackengarnitur, d.h. ein erstes Klemmelement und mindestens ein zweites Klemmelement, benötigt wird. Ferner können die Stückkosten im laufenden Betrieb sinken, da die Zeit für das Backenwechseln gespart wird. Damit kann ein höherer Durchsatz der Drehbearbeitung erreicht werden. Ferner kann es zu einer zusätzlichen Kundenbindung kommen, da die Kunden, welche die Drehmaschine erwerben, auch das entsprechend vorbereitete Halbzeug verwenden müssen, d.h. einen entsprechenden Adapter erwerben müssen, welcher sodann an das Halbzeug angebracht werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird lediglich eine einzige Spannbackengarnitur für eine Vielzahl von verschieden großen Werkstücken verwendet. Dabei können sowohl die Spannbacken als auch das Halbzeug mit Rillen versehen sein. Die Abmessungen der Rillen von Spannbacken und Halbzeug können dabei aufeinander abgestimmt sein. Insbesondere können die Profilierungen bzw. Strukturierungen der Spannbacken auf der Stirnseite und eines Adapters auf dem Halbzeug komplementär zueinander sein. Die Rillen im Halbzeug können beispielsweise durch Drehen und/oder Fräsen hergestellt werden. Alternativ kann das Halbzeug mit einem Kunststoffadapter an einem Stirnende versehen werden und der Kunststoffadapter kann entweder schon vorher Rillen aufweisen oder die Rillen können ohne zusätzliche Kosten am bereits angebrachten Halbzeug eingebracht werden. Zum Halten bzw. Einspannen des Halbzeuges bzw. Werkstückes können die drei Spannbacken (d.h. z.B. das erste Klemmelement und das mindestens eine zweite Klemmelement) nach innen bewegt werden, wodurch das Halbzeug eingeklemmt wird.
Die erste Eingriffsstruktur kann ein erstes erhabenes (von einer Radialebene hervorstehendes) Kreisringsegment (z.B. 90°- oder 120°-Kreisringsegment, möglicherweise mit Unterbrechungen für etwaige Befestigungsschrauben) umfassen und die zweite Eingriffsstruktur kann ein zweites erhabenes Kreisringsegment umfassen, sodass zwischen dem ersten und dem zweiten Kreisringsegment insbesondere eine Rille (bzw. Vertiefung bzw. Nut) gebildet ist. In die Rille bzw. Nut kann z.B. eine komplementäre Struktur, welche auf der Stirnseite des Halbzeuges bzw. auf einem damit verbundenen Adapter vorhanden ist, in Eingriff gebracht werden. Ein Kreisringsegment kann leicht durch Fräsen entlang einer Umfangsrichtung hergestellt werden. Weiterhin kann ein Kreisringsegment ein stabiles Halten ermöglichen.
Eine radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche (mit welcher das betreffende Kreisringsegment in Kontakt mit einer komplementären Struktur des Halbzeuges bzw. des Adapters stehen kann) des ersten und/oder des zweiten Kreisringsegments kann relativ zu einer Normalen (eine Senkrechte) der Radialebene um einen Innenneigungswinkel geneigt sein, sodass das jeweilige Kreisringsegment radial nach innen überhängt. Damit kann ein besonders fester Sitz des Werkstückes durch Verspannen erreicht werden. Ferner kann ein Lösen eines Werkstückes erleichtert sein, da das Werkstück durch radiales auseinander Bewegen der Klemmelemente leicht aus den jeweiligen Eingriffsstrukturen herausfallen kann. Somit kann das Verspannen bzw. Herauslösen eines Werkstückes vereinfacht und verbessert werden.
Eine radial nach außen gerichtete Oberfläche des ersten und/oder des zweiten Kreisringsegments kann relativ zu einer Normalen der Radialebene um den (gleichen) Innenneigungswinkel geneigt sein, sodass die radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche im Wesentlichen parallel zu der radial nach außen gerichteten Oberfläche des jeweiligen Kreisringsegments orientiert ist. Dadurch kann ein Herauslösen des Werkstückes (insbesondere mit aufgesetztem Adapter) erleichtert sein. Ferner kann so eine Herstellung der Kreisringsegmente bzw. der Rillen dazwischen in einfacher Weise z.B. durch Fräsen erreicht werden.
Die Vorrichtung kann ferner einen Adapter aufweisen, welcher insbesondere aus Kunststoff gefertigt sein kann, welcher an einer Stirnseite des Werkstücks, insbesondere mittels Reibschweißens (ein Rotieren relativ zueinander, sodass Wärme erzeugt wird, welche schließlich ein Schweißen von Kunststoff hervorruft), angebracht ist, aufweisen, wobei der Adapter mindestens eine Hervorstehung (oder mehrere Hervorstehungen, insbesondere ebenfalls Kreisringsegmente, welche jedoch komplementär zu den Rillen der Klemmelemente sind) aufweist. Mit der Hervorstehung bzw. mit den mehreren Hervorstehungen kann die erste oder die zweite Eingriffsstruktur (je nach Größe des Werkstücks) in Eingriff gebracht werden. Der Adapter kann auf einfache Weise an das Werkstück angebracht werden und kann einen stabilen Sitz bzw. Halt nach Verspannen der Klemmelemente gewährleisten.
Eine radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche des Kreisringsegments kann eine scharfe Kante mit der axial gerichteten Stirnseite des Kreisringsegments bilden, wobei die scharfe Kante in Eingriff mit einem Adapterrillengrund des an das Werkstück angebrachten Adapters gebracht werden kann. Die scharfe Kante kann z.B. nach oder durch eine radiale Verschiebung der Klemmelemente aufeinander zu, einen Kunststoff des Adapters verformen, was einen stabilen Sitz und einen stabilen Halt erzeugen kann.
Mehrere Eingriffsstrukturen können radial gleich beabstandet auf jedem Klemmelement vorhanden sein und können insbesondere mit mehreren Hervorstehungen eines jeweiligen Adapters von Werkstücken verschiedener Größen in Eingriff gebracht werden. Damit kann ein Halten einer Vielzahl von Werkstücken verschiedener Größen unterstützt werden. Eine Tiefe der Rille (in Axialrichtung senkrecht zu der Radialrichtung) kann zwischen 0,8 und 1,2, insbesondere 0,9 und 1,1 mal einer radialen Ausdehnung der Rille betragen. Die Tiefe kann insbesondere zwischen 3 mm und 5 mm betragen. Eine radiale Ausdehnung der Kreisringsegmente kann zwischen 0,8 und 1,2, insbesondere 0,9 und 1,1 mal einer radialen Ausdehnung der Ringe betragen. Dabei kann die radiale Ausdehnung der Kreisringsegmente insbesondere zwischen 3 mm und 5 mm betragen.
Das Klemmelement (insbesondere jedes Klemmelement) kann z.B. aus Aluminium gefertigt sein und die erste und die zweite Eingriffsstruktur (bzw. alle Eingriffsstrukturen) können durch Drehen und Fräsen herausgearbeitet sein bzw. hergestellt sein. Das erste Klemmelement kann z.B. einen Krümmungsradius von zwischen 10 mm und 20 mm, insbesondere zwischen 13 mm und 17 mm haben und das zweite Klemmelement kann einen Krümmungsradius von zwischen 100 mm und 300 mm, insbesondere zwischen 150 mm und 250 mm aufweisen. Damit können Werkstücke verschiedener Größen, die sich z.B. um einen Faktor 10 in der Größe unterscheiden, sicher gehalten werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Halten eines ersten und eines zweiten Werkstücks bereitgestellt, wobei die Werkstücke insbesondere zur Drehbearbeitung nacheinander gehalten werden können. Dabei weist das Verfahren auf: Aufstecken des ersten Werkstückes auf ein erstes Klemmelementes und ein zweites Klemmelement, aufeinander Zubewegen des ersten Klemmelementes und des zweiten Klemmelementes in radialen Richtungen, in-Eingriff-Bringen jeweils einer an einer sich in einer Radialebene erstreckenden Stirnseite angeordneten ersten Eingriffsstruktur des ersten Klemmelementes und des zweiten Klemmelementes mit einem an eine Stirnseite des ersten Werkstücks angebrachten ersten Adapter, Lösen des ersten Werkstückes durch voneinander Wegbewegen des ersten Klemmelementes und des zweiten Klemmelementes in radialen Richtungen, Aufstecken des zweiten Werkstückes, welches einen mindestens doppelt, dreifach, vierfach, fünffach, sechsfach, siebenfach, achtfach, neunfach oder zehnfach so großen Durchmesser aufweist wie das erste Werkstück, auf das erste Klemmelementes und das zweite Klemmelement, aufeinander Zubewegen des ersten Klemmelementes und des zweiten Klemmelementes in radialen Richtungen, in-Eingriff-Bringen jeweils einer an der sich in der Radialebene erstreckenden Stirnseite angeordneten zweiten Eingriffsstruktur des ersten Klemmelementes und des zweiten Klemmelementes mit einem an eine Stirnseite des zweiten Werkstücks angebrachten zweiten Adapter.
Insbesondere können insgesamt drei Klemmelemente (auch Spannbacken genannt) verwendet werden oder es können insgesamt genau vier Klemmelemente verwendet werden. Bei dem Verfahren müssen die Klemmelemente nicht gewechselt werden, um nacheinander das erste und danach das zweite Werkstück zu halten. Lediglich das erste Werkstück und das zweite Werkstück müssen vor dem Halteprozess jeweils vorbereitet werden, sodass deren Stirnseite eine geeignete Profilierung enthält bzw. sodass ein geeigneter Adapter an der Stirnseite befestigt ist. Gegenüber einem herkömmlichen Verfahren ist ein Wechsel von Werkstücken verschiedener Größe beschleunigt, da die Klemmelemente bzw. Spannbacken nicht gewechselt werden müssen.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen begrenzt.
1a zeigt schematisch eine Stirnseitenansicht eines Klemmelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1b illustriert schematisch eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 1a des Klemmelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1c illustriert eine Detailansicht der 1b;
1d illustriert eine Draufsicht des in 1a illustrierten Klemmelements;
1e illustriert eine weitere Seitenansicht des in 1a illustrierten Klemmelements;
1f illustriert eine Rückansicht des in 1a illustrierten Klemmelements;
2 illustriert eine schematische perspektivische Ansicht des in 1a illustrierten Klemmelements, wobei die Stirnseite gezeigt ist;
3 illustriert eine Klemmelementgarnitur bestehend aus drei Klemmelementen, wie in 1a illustriert ist, in einer Stirnansicht; und
4 illustriert eine Vorrichtung zum Halten eines Werkstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche einen Verfahrensschritt eines Verfahrens zum Halten von verschiedenen Werkstücken gemäß Ausführungsformen der Erfindung ausführt.
1a illustriert ein Klemmelement 1 einer Vorrichtung zum Halten eines Werkstücks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, entlang einer axialen Richtung 3, entsprechend einer Stirnansicht, wobei die axiale Richtung 3 senkrecht auf einer radialen Richtung 5 steht. Somit ist in 1a die Stirnseite des Klemmelements 1 illustriert. Das Klemmelement 1 weist an der sich in der Radialebene erstreckenden Stirnseite mindestens eine erste Eingriffsstruktur 7 und mindestens eine zweite Eingriffsstruktur 9 an verschiedenen Radialpositionen r₁, r₂, r₃, ... r_n auf. Mit diesen Eingriffsstrukturen 7 und 9 kann ein Stirnende eines Werkstückes in Eingriff gebracht werden, wenn das Klemmelement 1 zusammen mit zwei anderen Klemmelementen 1 (siehe z.B. 3) radial nach innen aufeinander zu bewegt wird.
Das Klemmelement 1 weist ferner zwei Durchgangslöcher 11 auf, welche zum Befestigen des Klemmelements 1 z.B. an eine Führungsschiene verwendet werden können. In dem hier illustrierten Beispiel der 1a beträgt der Radius des Klemmelements 1 100 mm. Der Radius kann jedoch auch größer sein, beispielsweise 200 mm bzw. 150 mm bis 300 mm. Je nach Größen von Werkstücken, welche mittels des Klemmelements 1 gehalten werden sollen, kann der Radius entsprechend angepasst werden.
1b illustriert eine Schnittansicht des in 1a illustrierten Klemmelements 1 entlang der Linie B-B. Dabei ist ersichtlich, dass die Eingriffsstrukturen 7 und 9 jeweils Kreisringsegmente bilden, welche erhaben sind, sodass sie zahnförmig hervorstehen. Wie in der Detailansicht 13 in 1c ersichtlich ist, ist zwischen den Kreisringsegmenten 7, 9 eine Rille 15 gebildet, wobei somit Material entfernt ist. Dabei ist die Rille 15 gegenüber einer Normalen 17 der Stirnseite 19 des Klemmelements 1 um einen Innenneigungswinkel α geneigt. Insbesondere ist eine radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche 21 des Kreisringsegments 9 relativ zu der Normalen 17 der Radialebene 22 um den Innenneigungswinkel α geneigt. Ebenso ist eine radial nach außen gerichtete Oberfläche 23 relativ zu der Normalen 17 der Radialebene 22 um den Innenneigungswinkel α geneigt. Somit ist die radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche 21 eines Kreisringsegments 7, 9 im Wesentlichen parallel zu der radial nach außen gerichteten Oberfläche 23 eines benachbarten Kreisringsegments 7, 9.
Eine radiale Ausdehnung 25 der Rille 15 beträgt im dargestellten Beispiel 4,47 mm, kann aber in anderen Ausführungsformen andere Werte annehmen. Eine radiale Ausdehnung der Stirnflächen der Kreisringsegmente 7, 9 ist mit Bezugszeichen 27 bezeichnet und kann im Wesentlichen der radialen Ausdehnung 25 der Rillen 15 entsprechen bzw. gleichen. Eine Tiefe der Rille 15 ist mit Bezugszeichen 29 bezeichnet und kann z.B. das 1,0- bis 1,5-fache der radialen Ausdehnung 25 der Rille 15 betragen. In der illustrierten Ausführungsform hat die Rille 15 einen Grund bzw. Boden, welcher halbkreisförmig im in 1 illustrierten Querschnitt ist. Eine derartige Rille kann leicht durch Fräsen hergestellt werden.
In 1c ist auch eine scharfe Kante 32 erkennbar, welche zwischen der radial nach innen gerichteten Eingriffskontaktfläche 21 und der Stirnfläche 19 eines Kreisringsegments 7 oder 9 gebildet ist.
1d illustriert das in 1a illustrierte Klemmelement 1 in einer Draufsicht, woraus eine Dicke 33 von z.B. etwa 23 bis 25 mm hervorgeht. Auf der Stirnseite 19 sind die Kreisringsegmente 7, 9 angeordnet und auf der Rückseite 35 ist in einem zentralen Bereich eine Führungsnut bzw. -schiene 37 eingearbeitet, um das Klemmelement 1 in radialer Richtung 5 zum Verspannen eines Werkstückes verschieben zu können.
1e illustriert eine weitere Seitenansicht des Klemmelements 1. 1f illustriert eine Rückansicht des in 1a in Stirnansicht illustrierten Klemmelements 1, wobei die Befestigungsöffnungen 11 und die Führungsnut bzw. -schiene 37 erkennbar sind, welche entlang der radialen Richtung 5 verläuft.
2 illustriert in einer schematischen perspektivischen Darstellung das Klemmelement 1, wobei im Wesentlichen die Stirnfläche 19 mit den Kreisringsegmenten 7, 9 erkennbar ist. Die Kreisringsegmente 7, 9 bilden jeweils ein Segment von 120° und sind teilweise aufgrund der vorhandenen Befestigungsdurchgangslöcher 11 unterbrochen. Die Kreisringsegmente 7, 9 sind in radialer Richtung 5 gleich beabstandet voneinander. In anderen Ausführungsformen können die Kreisringsegmente ungleichmäßig verteilt sein, wobei z.B. gewisse Radialbereiche des Klemmelements 1 unprofiliert verbleiben.
3 illustriert eine Klemmelementgarnitur bzw. Spannbackengarnitur mit drei Klemmelementen 1, wie sie in 1a bis 1f und 2 illustriert sind. In einer Vorrichtung zum Halten eines Werkstücks sind diese drei Klemmelemente 1 entlang der radialen Richtungen 5 aufeinander zu bewegbar und voneinander weg bewegbar, um ein Werkstück zu halten bzw. das Werkstück zu entlassen.
Die drei in 3 illustrierten Klemmelemente 1 können z.B. gemeinsam in der Anordnung und Orientierung wie gezeigt hergestellt werden, um die Kreisringsegmente 7, 9 und Rillen 15 herzustellen. Dazu müssten die drei Klemmelemente 1 lediglich mit Hilfe der Befestigungsdurchgangslöcher in dieser so gezeichneten oder gezeigten Anordnung und Orientierung fixiert werden und in dieser Lage z. B. gefräst werden.
4 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung einen Teil einer Vorrichtung zum Halten eines Werkstücks 43 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 4 ist eine perspektivische Schnittdarstellung schräg zwischen einer axialen Richtung 3 und einer radialen Richtung 5. Bei dem Werkstück 43 handelt es sich um ein Halbzeug, insbesondere ein dickwandiges zylindrisches Kunststoffrohr, an dessen einen Stirnende ein Adapter 45 angebracht ist, welcher Hervorstehungen 47 aufweist. Die Hervorstehungen 47 stehen in Eingriff mit Kreisringsegmenten 9 des Klemmelements 1. Ein Werkstück kleinerer Ausdehnung, insbesondere eines kleineren Durchmessers, kann in Eingriff mit den Kreisringsegmenten 7 gebracht werden, nachdem z.B. die Bearbeitung des in 4 illustrierten Werkstücks 43 beendet ist.
Eine Vorrichtung 49 kann z.B. zum radialen Verschieben des Klemmelements 1 in radialer Richtung 5 vorgesehen sein. Bezugsziffer 51 bezeichnet ein Handspannfutter. Das Klemmelement 1 (auch als Alubacke bezeichnet) kann z.B. aus Aluminium hergestellt werden und durch Fräsen und Drehen so bearbeitet werden, um die Kreisringsegmente 7 und 9 sowie die Rillen 15 herzustellen.
Bezugszeichenliste

1: Klemmelement (Spannbacke)
3: axiale Richtung
5: radiale Richtung
7: Kreisringsegment bzw. Eingriffsstruktur mit kleinem Radius
9: Kreisringstruktur bzw. Eingriffsstruktur mit größerem Radius
r₁, r₂, ... r_n: Radialpositionen
11: Durchgangslöcher
13: Detailansicht
15: Rille
17: Normale der Stirnfläche
19: Stirnfläche des Klemmelements
21: radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche
22: Radialebene
23: radial nach außen gerichtete Oberfläche
25: radiale Ausdehnung der Rille
27: radiale Ausdehnung des Kreisringsegments
29: Tiefe der Rillen
32: scharfe Kante
33: Dicke
35: Rückseite des Klemmelements
α: Innenneigungswinkel
37: Führungsnut bzw. -schiene
43: Halbzeug
45: Adapter
47: Hervorstehung
49: Vorrichtung zum radialen Verschieben
51: Handspannfutter

Claims

Vorrichtung zum Halten eines Werkstückes (43) zur Drehbearbeitung, aufweisend: ein erstes Klemmelement (1); mindestens ein zweites Klemmelement (1), wobei das erste und das zweite Klemmelement (1) entlang einer Führungsnut (37) oder Führungsschiene (37) in radialer Richtung (5) aufeinander zubewegbar sind, wobei das erste Klemmelement (1) und das zweite Klemmelement (1) an einer sich in einer Radialebene (22) erstreckenden Stirnseite (19) jeweils eine erste Eingriffsstruktur (7) und mindestens eine zweite Eingriffsstruktur (9) an verschiedenen Radialpositionen (r₁, r₂, ..., r_n) aufweisen, mit welchen das Stirnende von Werkstücken (43) mindestens zweier verschiedener Größen durch aufeinander Zubewegen des ersten Klemmelementes (1) und des zweiten Klemmelementes (1) in radialer Richtung (5) zum Halten in Eingriff gebracht werden kann, und wobei die erste Eingriffsstruktur (7) ein erstes erhabenes Kreisringsegment (7) und die zweite Eingriffsstruktur (9) ein zweites erhabenes Kreisringsegment (9) umfasst und die Stirnseiten der beiden Kreisringsegmente (7, 9) in einer radialen Ebene liegen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei zwischen dem ersten und dem zweiten Kreisringsegment (7, 9) eine Rille (15) gebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche (21) des ersten und/oder des zweiten Kreisringsegments (7, 9) relativ zu einer Normalen (17) der Radialebene (22) um einen Innenneigungswinkel (α) geneigt ist, sodass das jeweilige Kreisringsegment (7, 9) radial nach innen überhängt.
Vorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei eine radial nach außen gerichtete Oberfläche (23) des ersten und/oder zweiten Kreisringsegments (7, 9) relativ zu einer Normalen (17) der Radialebene (22) um den Innenneigungswinkel (α) geneigt ist, sodass die radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche (21) im Wesentlichen parallel zu der radial nach außen gerichteten Oberfläche (23) des jeweiligen Kreisringsegments (7, 9) orientiert ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 3 oder 4, ferner aufweisend: einen Adapter (45), insbesondere aus Kunststoff gefertigt, welcher an einer Stirnseite des Werkstücks (43), insbesondere mittels Reibschweißens, anbringbar ist, wobei der Adapter (45) mindestens eine Hervorstehung (47) aufweist, mit welcher die erste oder die zweite Eingriffsstruktur (7, 9) in Eingriff gebracht werden kann.
Vorrichtung gemäß dem vorangehenden Anspruch, wobei die radial nach innen gerichtete Eingriffskontaktfläche (21) des Kreisringsegments (7, 9) eine scharfe Kante (32) mit der axial gerichteten Stirnseite (19) des Kreisringsegments (7, 9) bildet, wobei die scharfe Kante (32) in Eingriff mit einem Adapterrillengrund des an das Werkstück (43) angebrachten Adapters (45) gebracht werden kann.
Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mehrere Eingriffsstrukturen (7, 9) radial gleich beabstandet sind und insbesondere mit mehreren Hervorstehungen (47) des Adapters (45) von Werkstücken (43) verschiedener Größen in Eingriff gebracht werden können.
Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 7, wobei eine Tiefe (29) der Rille (15) zwischen 0,8 und 1,2, insbesondere 0,9 und 1,1, mal einer radialen Ausdehnung (25) der Rille (15) beträgt, wobei die Tiefe (29) insbesondere zwischen 3 mm und 5 mm beträgt, und/oder wobei eine radiale Ausdehnung (27) der Kreisringsegmente (7, 9) zwischen 0,8 und 1,2, insbesondere 0,9 und 1,1, mal einer radialen Ausdehnung (25) der Rille (15) beträgt, wobei die radiale Ausdehnung (27) der Kreisringsegmente (7, 9) insbesondere zwischen 3 mm und 5 mm beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Klemmelement (1) aus Aluminium gefertigt ist, wobei die erste und die zweite Eingriffsstruktur (7, 9) insbesondere durch Drehen und/oder Fräsen herausgearbeitet sind.
Verfahren zum Halten eines ersten Werkstücks (43) mit einem an der Stirnseite des ersten Werkstücks (43) angebrachten ersten Adapter (45) und eines zweiten Werkstücks mit einem an der Stirnseite des zweiten Werkstücks angebrachten zweiten Adapter zur Drehbearbeitung, aufweisend: Aufstecken des ersten Werkstückes (43) mit dem ersten Adapter (45) auf ein erstes Klemmelement (1) und ein zweites Klemmelement (1); in-Eingriff-Bringen jeweils einer an einer sich in einer Radialebene (22) erstreckenden Stirnseite (19) angeordneten ersten Eingriffsstruktur (7) des ersten Klemmelementes (1) und des zweiten Klemmelementes (2) mit dem Adapter (45); aufeinander Zubewegen des ersten Klemmelementes (1) und des zweiten Klemmelementes (1) in radialen Richtungen (5); Lösen des ersten Werkstückes (43) durch voneinander Wegbewegen des ersten Klemmelementes (1) und des zweiten Klemmelementes (1) in radialen Richtungen (5); Aufstecken des zweiten Werkstückes, welches einen mindestens doppelt, dreifach, vierfach, fünffach, sechsfach, siebenfach, achtfach, neunfach oder zehnfach so großen Durchmesser aufweist wie das erste Werkstück (43), auf das erste Klemmelement (1) und das zweite Klemmelement (1); in-Eingriff-Bringen jeweils einer an der sich in der Radialebene (22) erstreckenden Stirnseite (19) angeordneten zweiten Eingriffsstruktur (9) des ersten Klemmelementes (1) und des zweiten Klemmelementes (1) mit dem zweiten Adapter, und aufeinander Zubewegen des ersten Klemmelementes (1) und des zweiten Klemmelementes (1) in radialen Richtungen (5).