DE102015222785B3 - tensioning device - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird ein Spannmittel (12) in Art eines Innenspannmittels zum Festlegen von Werkstücken, insbesondere zum Zwecke der Rotationsbearbeitung dieser Werkstücke. Das Spannmittel (12) verfügt über ein in Axialrichtung (2) erstrecktes Gehäuse (20). An diesem Gehäuse (20) des Spannmittels sind schräggestellte Führungsflächen (22) vorgesehen. Das Spannmittel (12) verfügt weiterhin über eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Spannsegmenten mit Spannflächen (32) zur Anlage am Werkstück. Die Spannsegmente verfügen über Gleitflächen (34), mit denen sie an den Führungsflächen (22) des Gehäuses anliegen, so dass die Spannsegmente bei einer axialen Verlagerung gegenüber den Führungsflächen (22) zwischen einer radial eingefahrenen und einer radial ausgefahrenen Stellung verlagert werden. Zur axialen Verlagerung der Spannsegmente sind diese über eine Bajonettkupplung mit einem zentralen Zugorgan (45) koppelbar. Die Spannsegmente sind als Spannsegmenteinheiten (30) ausgebildet, die jeweils zusätzlich zur Spannfläche (32) und zur Gleitfläche (34) auch eine Bajonettkopplungsfläche (42) als Teil der Bajonettkupplung aufweisen.Proposed is a clamping means (12) in the manner of an internal clamping means for fixing workpieces, in particular for the purpose of rotational machining of these workpieces. The tensioning means (12) has a housing (20) which extends in the axial direction (2). At this housing (20) of the clamping means inclined guide surfaces (22) are provided. The clamping means (12) further has a plurality of circumferentially distributed clamping segments with clamping surfaces (32) for contact with the workpiece. The clamping segments have sliding surfaces (34), with which they rest against the guide surfaces (22) of the housing, so that the clamping segments are displaced in an axial displacement relative to the guide surfaces (22) between a radially retracted and a radially extended position. For the axial displacement of the clamping segments they can be coupled via a bayonet coupling with a central tension member (45). The clamping segments are designed as clamping segment units (30), which in addition to the clamping surface (32) and the sliding surface (34) also have a bayonet coupling surface (42) as part of the bayonet coupling.
Description
ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKAREA OF APPLICATION AND PRIOR ART
Die Erfindung betrifft ein Spannmittel in Art eines Innenspannmittels nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Spanneinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.The invention relates to a clamping means in the manner of an internal clamping means according to the preamble of claim 1 and a clamping device according to the preamble of claim 7.
Erfindungsgemäße Spannmittel dienen dem Festlegen eines Werkstücks, insbesondere zur Rotationsbearbeitung. Hierfür weisen die Spannmittel mehrere bezogen auf eine Axialrichtung bzw. eine Rotationsrichtung umlaufend angeordnete Spannsegmente auf, die ihrerseits über nach außen weisende Spannflächen verfügen. Die Spannsegmente können gemeinsam axial verlagert werden, wobei sie aufgrund ihrer Anlage an den schräg gestellten Führungsflächen des Gehäuses hierdurch radial ein- oder ausgefahren werden. Dies dient dem Zweck, durch radiales Ausfahren den Spannzustand herzustellen und durch radiales Einfahren ihn wieder zu lösen.Inventive clamping means serve to fix a workpiece, in particular for rotational machining. For this purpose, the clamping means a plurality of clamping segments arranged circumferentially with respect to an axial direction or a direction of rotation, which in turn have outwardly facing clamping surfaces. The clamping segments can be displaced axially together, whereby they are due to their investment in the inclined guide surfaces of the housing radially in or extended. This serves the purpose of producing the clamping state by radial extension and to release it again by radially retracting.
Bei bekannten Spannmitteln ist üblicherweise vorgesehen, dass die Spannsegmente gemeinsam eine Einheit bilden, wobei zwischen den Spannsegmenten verformbare Abschnitte vorgesehen sind, die das Aufweiten dieser gemeinsamen Einheit gestatten. Die Spannsegmente bilden somit einen gemeinsam handhabbaren Spannring, der im montierten Zustand einen Spannkonus umgibt, an dem die genannten schräg gestellten Führungsflächen vorgesehen sind.In known clamping means is usually provided that the clamping segments together form a unit, wherein between the clamping segments deformable sections are provided which allow the expansion of this common unit. The clamping segments thus form a jointly manageable clamping ring, which surrounds a clamping cone in the mounted state, on which the said inclined guide surfaces are provided.
Zur Kopplung der Spannsegmente mit dem gemeinsamen Zugorgan ist üblicherweise eine Zughülse vorgesehen, die innenseitig der besagten Einheit aus Spannsegmenten angeordnet ist und axial verlagerbar ist. Diese Zughülse steht im Eingriff mit der Einheit aus Spannsegmenten. Wird die Zughülse als Ganzes axial verlagert, so führt dieser Eingriff dazu, dass die Spannsegmente entlang der Führungsflächen in einer überlagerten radialen und axialen Bewegung gemeinsam bewegt werden.For coupling the clamping segments with the common tension member usually a tension sleeve is provided, which is arranged on the inside of the said unit of clamping segments and is axially displaceable. This tension sleeve is engaged with the unit of clamping segments. If the tension sleeve is displaced axially as a whole, this engagement results in that the tension segments are moved together along the guide surfaces in a superimposed radial and axial movement.
Die Zughülse ist üblicherweise zum Zwecke des Lösens mit einem Zugorgan in Form einer Zugstange über eine Bajonettkopplung verbunden.The tension sleeve is usually connected for the purpose of loosening with a tension member in the form of a pull rod via a bayonet coupling.
Ein solcher Aufbau mit Zughülse und einer Einheit aus zusammengefügten Spannsegmenten ist für größere Durchmesser, innerhalb derer gespannt werden soll, zweckmäßig. Probleme ergeben sich insbesondere bei kleinen Spanndurchmessern, da der die Führungsfläche zur Verfügung stellende Spannkonus bei solchen geringen Durchmessern zu dünn wird und daher die gewünschte Steifigkeit vermissen lässt. Dies gilt umso mehr, wenn innerhalb dieses Spannkonus mit Führungsflächen noch die genannte Zughülse geführt sein muss.Such a construction with a tension sleeve and a unit of assembled clamping segments is expedient for larger diameters within which it is to be tensioned. Problems arise in particular with small clamping diameters, since the clamping surface providing the guide surface becomes too thin at such small diameters and therefore lacks the desired rigidity. This applies all the more, if within said clamping cone with guide surfaces nor said pulling sleeve must be performed.
Aus dem Dokument
AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spannmittel zur Verfügung zu stellen, welches bei kleinen Bohrungsdurchmessern ein sicheres Spannen gestattet.The object of the invention is to provide a clamping means available, which allows for small bore diameters secure clamping.
Ein erfindungsgemäßes Spannmittel ist zu diesem Zweck folgendermaßen ausgestaltet. Das Spannmittel verfügt über ein in Axialrichtung erstrecktes Gehäuse und vorzugsweise über eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Spannsegmenten mit Spannflächen zur Anlage am Werkstück. Am Gehäuse des Spannmittels sind schräggestellte Führungsflächen vorgesehen, und die Spannsegmente verfügen über Gleitflächen, mit denen sie an den Führungsflächen des Gehäuses anliegen, so dass die Spannsegmente bei einer axialen Verlagerung gegenüber den Führungsflächen zwischen einer radial eingefahrenen und einer radial ausgefahrenen Stellung verlagert werden. Zur axialen Verlagerung der Spannsegmente sind die Spannsegmente über eine Bajonettkupplung mit einem zentralen Zugorgan koppelbar.An inventive clamping means is designed for this purpose as follows. The clamping means has an axially extending housing and preferably a plurality of circumferentially distributed clamping segments with clamping surfaces for engagement with the workpiece. Inclined guide surfaces are provided on the housing of the tensioning means, and the tensioning segments have sliding surfaces with which they bear against the guide surfaces of the housing, so that the clamping segments are displaced in an axial displacement relative to the guide surfaces between a radially retracted and a radially extended position. For axial displacement of the clamping segments, the clamping segments can be coupled via a bayonet coupling with a central tension member.
Die Spannsegmente sind als Spannsegmenteinheiten ausgebildet, die jeweils zusätzlich zur Spannfläche und zur Gleitfläche auch eine Bajonettkopplungsfläche als Teil der Bajonettkupplung aufweisen.The clamping segments are designed as clamping segment units, which in addition to the clamping surface and the sliding surface also have a bayonet coupling surface as part of the bayonet coupling.
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung ist demnach vorgesehen, dass von der eingangs genannten Zweiteilung einer axial beweglichen Zughülse und von Spannsegmenten, die axial und radial beweglich sind, abgewichen wird. Statt der Zughülse sind es die Spannsegmenteinheiten selbst, die mit ihrem rückwärtigen Ende die Bajonettkopplungsflächen zur Verfügung stellen und mit ihrem vorderen Ende die Spannflächen. Es werden dadurch zum einen Bauteile eingespart. Wichtiger noch ist es jedoch, dass durch diese Gestaltung besonders kleine Spannmittel möglich sind, da auf die innenseitig der Spannsegmente laufende Zughülse verzichtet werden kann.In the design according to the invention is therefore provided that deviates from the aforementioned division of an axially movable tension sleeve and clamping segments, which are axially and radially movable. Instead of the tension sleeve, it is the tension segment units themselves that provide the bayonet coupling surfaces with their rear end and the clamping surfaces with their front end. It saves on the one hand components. More important, however, is that particularly small clamping means are possible by this design, as can be dispensed with the inside of the clamping segments running tensile sleeve.
Die Aufgabe der Zughülse, die Bajonettkopplungsflächen zur Verfügung zu stellen, wird stattdessen durch die Spannsegmenteinheiten selbst übernommen. Jede der vorzugsweise drei Spannsegmenteinheiten verfügt über eine solche Bajonettkopplungsfläche, wobei zur Kopplung des Bajonetts zwischen diesen Bajonettkopplungsflächen Unterbrechungen vorgesehen sind. Hierdurch kann das Bajonett zusammengefügt werden, so dass die Bajonettkopplungsflächen an den Spannsegmenteinheiten anschließend an korrespondierenden Bajonettkopplungsflächen eines zentralen Zugorgans anliegen und durch dieses zum Zwecke des Spannens und Entspannens axial bewegt werden können.The task of the tension sleeve to provide the bayonet coupling surfaces is instead taken over by the tension segment units themselves. Each of the preferably three clamping segment units has such a bayonet coupling surface, wherein for coupling the bayonet Interruptions are provided between these bayonet coupling surfaces. In this way, the bayonet can be joined together, so that the bayonet coupling surfaces on the clamping segment units subsequently abut corresponding bayonet coupling surfaces of a central tension member and can be moved axially by this for the purpose of tensioning and relaxing.
Da bei einer axialen Verlagerung der Spannsegmenteinheiten diese als Ganzes auch radial verlagert werden, gilt dies auch für die Bajonettkopplungsflächen, die an ihnen vorgesehen sind. Diese werden also im gekoppelten Zustand mit korrespondierenden Bajonettkopplungsflächen auf Seiten eines Zugorgans radial gegenüber diesen korrespondierenden Bajonettkopplungsflächen verschoben. Aufgrund des sehr spitzen Winkels dieser Verlagerung ist dies jedoch für den Betrieb unschädlich.Since, in the case of an axial displacement of the clamping segment units, these are also displaced radially as a whole, this also applies to the bayonet coupling surfaces which are provided on them. These are thus moved in the coupled state with corresponding bayonet coupling surfaces on the side of a tension member radially relative to these corresponding bayonet coupling surfaces. However, due to the very acute angle of this shift, this is harmless to the operation.
Es wird als bevorzugt angesehen, wenn wie oben beschrieben mehrere Spannsegmenteinheiten Verwendung finden. Grundsätzlich ist jedoch auch die Verwendung nur einer Spannsegmenteinheit möglich. Diese ist dann zwar nicht mehr zur Zentrierung des Werkstücks geeignet, was jedoch in Abhängig des Anwendungsfalles akzeptabel sein kann. Bei einer Gestaltung des Spannmittels mit nur einer Spannsegmenteinheit sind vergleichsweise geringe Baumaße des Spannmittels möglich. Soweit im Rahmen dieser Beschreibung auf mehrere Spannsegmenteinheiten an einem Spannmittel Bezug genommen ist, sind dementsprechend auch Alternativen mit nur einer Spannsegmenteinheit mit offenbart.It is considered preferable if a plurality of clamping segment units are used as described above. In principle, however, the use of only one clamping segment unit is possible. Although this is then no longer suitable for centering the workpiece, but this may be acceptable depending on the application. In a design of the clamping means with only one clamping segment unit comparatively small dimensions of the clamping means are possible. As far as in the context of this description reference is made to several clamping segment units on a clamping means, alternatives with only one clamping segment unit are disclosed accordingly.
In der radial ausgefahrenen Stellung definieren die Spannflächen der Spannsegmente vorzugsweise einen Kreisdurchmesser von weniger als 20 mm, vorzugsweise von weniger als 15 mm.In the radially extended position, the clamping surfaces of the clamping segments preferably define a circular diameter of less than 20 mm, preferably less than 15 mm.
Insbesondere bei solch kleinen Spanndurchmessern ist die bauliche Gestaltung erfindungsgemäßer Art von Vorteil, da eine Schwächung des die Gleitflächen tragenden Gehäuses durch eine Zughülse vermieden wird.In particular, with such small clamping diameters, the structural design of the invention is advantageous since a weakening of the sliding surfaces bearing housing is avoided by a tension sleeve.
Die Spannsegmenteinheiten sind vorzugsweise im Bereich der Spannflächen in nach radial außen offenen Nuten des Gehäuses geführt.The clamping segment units are preferably guided in the region of the clamping surfaces in radially outwardly open grooves of the housing.
Gemäß dieser Variante ist somit vorgesehen, dass das Gehäuse im Bereich der Gleitflächen keine konische oder pyramidale Formgebung aufweist, sondern mit Nuten versehen ist, in denen die Spannsegmenteinheiten geführt sind. Der Grund dieser Nuten bildet somit die gehäuseseitigen Gleitflächen.According to this variant, it is thus provided that the housing has no conical or pyramidal shape in the region of the sliding surfaces, but is provided with grooves in which the clamping segment units are guided. The reason of these grooves thus forms the housing-side sliding surfaces.
Diese Gestaltung gestattet es, das Gehäuse im Bereich der Spannflächen der Spannsegmenteinheiten nur in geringem Maße durch die Nuten zu schwächen. Die Schwächung ist demzufolge erheblich geringer als sie wäre, wenn das Gehäuse im Bereich der Gleitflächen jene nicht am Grund von Nuten, sondern unmittelbar an der Außenseite vorsähe.This design makes it possible to weaken the housing in the region of the clamping surfaces of the clamping segment units only to a small extent by the grooves. The weakening is therefore considerably less than it would be if the housing provided in the region of the sliding surfaces not on the bottom of grooves, but directly on the outside.
Die Spannsegmenteinheiten sind vorzugsweise abschnittsweise in Durchbrechungen des Gehäuses geführt. Die Bajonettkopplungsflächen und die Spannflächen sind vorzugsweise auf einander gegenüberliegenden Seiten dieser Durchbrechungen an den Spannsegmenteinheiten vorgesehen.The clamping segment units are preferably performed in sections in openings of the housing. The bayonet coupling surfaces and the clamping surfaces are preferably provided on opposite sides of these openings on the clamping segment units.
Die genannte Gestaltung gestattet eine sehr kompakte Bauform. Das Gehäuse des Spannmittels weist für jedes Spannsegment eine Durchbrechung auf, welche gegenüber der Axialrichtung angestellt ist und in der jeweils eine Spannsegmenteinheit angeordnet ist. Im Bereich der Spannflächen geht diese Durchbrechung vorzugsweise in die oben beschriebene Nut zur Führung der Spannsegmenteinheiten über. Auf der den Spannflächen abgewandten Seite sind jenseits der Durchbrechungen die genannten Bajonettkopplungsflächen der Spannsegmenteinheiten vorgesehen.The said design allows a very compact design. The housing of the clamping means has an opening for each clamping segment, which is employed with respect to the axial direction and in each of which a clamping segment unit is arranged. In the area of the clamping surfaces, this opening preferably transitions into the above-described groove for guiding the clamping segment units. On the side facing away from the clamping surfaces, said bayonet coupling surfaces of the clamping segment units are provided beyond the apertures.
Die Anzahl der Spannsegmenteinheiten ist vorzugsweise ungerade und beträgt insbesondere vorzugsweise drei.The number of span segment units is preferably odd, and more preferably is three.
Eine ungerade Zahl von Spannsegmenteinheiten führt insbesondere im Zusammenhang mit oben genannter Gestaltung mit Nuten zur Führung der Spannsegmenteinheiten dazu, dass jeweils gegenüberliegend zu einer Spannsegmenteinheit das Material des Gehäuses nicht ebenfalls durch eine Nut geschwächt ist. Im Falle der bevorzugten Gestaltung mit drei Nuten weist das Gehäuse im Bereich dieser Nuten bezogen auf eine Querschnittsfläche drei um jeweils 120° versetzte Nuten auf, während gegenüberliegend zu den Nuten, ebenfalls jeweils um 120° versetzt, das Material des Gehäuses stehen geblieben ist und somit ein hohes Maß an Steifigkeit gewährleistet sowie ein radiales Ausweichen während des Spannvorgangs verhindert.An odd number of clamping segment units leads in particular in connection with the above-mentioned design with grooves for guiding the clamping segment units to the fact that each opposite to a clamping segment unit, the material of the housing is not weakened by a groove. In the case of the preferred design with three grooves, the housing in the region of these grooves relative to a cross-sectional area three offset by 120 ° grooves, while opposite to the grooves, also offset by 120 °, the material of the housing has stopped and thus ensures a high degree of rigidity and prevents radial deflection during the tensioning process.
Die Bajonettkopplungsflächen sind vorzugsweise an der Außenseite der Spannsegmenteinheiten vorgesehen.The bayonet coupling surfaces are preferably provided on the outside of the clamping segment units.
Durch nach außen weisende Bajonettkopplungsflächen sind diese auf einem vergleichsweise großen Kreisdurchmesser angeordnet, welcher außenseitig der Spannsegmenteinheiten angeordnet ist. Eine Kopplung hier mit Bajonettkopplungsflächen, die dem Zugorgan zugeordnet sind, ist baulich einfacher zu realisieren als bei nach innen gewandten Bajonettkopplungsflächen an den Spannsegmenteinheiten.By outwardly facing bayonet coupling surfaces, these are arranged on a comparatively large circle diameter, which is arranged on the outside of the clamping segment units. A coupling here with bayonet coupling surfaces, which are assigned to the tension member, is structurally easier to implement than with inwardly facing bayonet coupling surfaces on the tension segment units.
Nach innen gewandte Bajonettkopplungsflächen können allerdings von Vorteil sein, um eine besonders kompakte Bauweise des Spannmittels zu erzielen. However, inwardly facing bayonet coupling surfaces may be advantageous to achieve a particularly compact design of the clamping device.
Eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung verfügt über ein Spannmittel nach vorbeschriebener Art. Sie verfügt weiterhin über ein Zugorgan zur gemeinsamen Steuerung der Spannsegmenteinheiten. Zur Kopplung des Zugorgans mit den Spannsegmenteinheiten ist auf der Seite des Zugorgans ein Bajonettkopf mit Bajonettkopplungflächen zum Zusammenwirken mit den Bajonettkopplungsflächen an den Spannsegmenteinheiten vorgesehen.A tensioning device according to the invention has a tensioning means according to the type described above. It also has a tension member for the joint control of the tensioning segment units. To couple the tension member to the tension segment units, a bayonet head with bayonet coupling surfaces for cooperation with the bayonet coupling surfaces on the tension segment units is provided on the side of the tension member.
Eine solche Spanneinrichtung verfügt demnach über ein zentrales Zugorgan zur Kraftbeaufschlagung aller Spannsegmenteinheiten in gemeinsamer Art und Weise. Dieses Zugorgan weist seinerseits korrespondierend zu den Bajonettkopplungsflächen der Spannsegmenteinheit eine ebensolche Zahl von Bajonettkopplungsflächen auf. Wie es bei einer Bajonettverbindung üblich ist, werden die Bajonettkopplungsflächen, die dem Zugorgan zugeordnet sind, und die Bajonettkopplungsflächen, die an den Spannsegmenteinheiten vorgesehen sind, in Umfangsrichtung versetzt zueinander axial aufeinander zubewegt, um anschließend relativ zueinander verdreht zu werden, so dass dann bezogen auf die Umfangsrichtung die jeweiligen Bajonettkopplungsflächen in Anlage zueinander gelangen.Such a tensioning device accordingly has a central tension member for applying force to all tensioning segment units in a common manner. This tension member in turn corresponding to the bayonet coupling surfaces of the clamping segment unit on a same number of bayonet coupling surfaces. As is usual in a bayonet connection, the bayonet coupling surfaces, which are assigned to the tension member, and the bayonet coupling surfaces, which are provided on the clamping segment units, circumferentially offset from each other axially moved towards each other, and then rotated relative to each other, so then based on the circumferential direction of the respective bayonet coupling surfaces come into contact with each other.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das nachfolgend anhand der Figuren erläutert ist.Further advantages and aspects of the invention will become apparent from the claims and from the following description of a preferred embodiment of the invention, which is explained below with reference to the figures.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS
Die Spanneinrichtung
Die dargestellte Spanneinrichtung
Die technische Gestaltung des Spannmittels
Bezug nehmend auf
In den Durchbrechungen
Bezug nehmend auf
Nochmals Bezug nehmend auf
Die axiale Bewegung der Spannsegmenteinheiten
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