DE102016114428B3

DE102016114428B3 - Clamping jaw and chuck with a plurality of jaws

Info

Publication number: DE102016114428B3
Application number: DE102016114428.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Buddenberg
Original assignee: M Juergensen & Co KG GmbH
Current assignee: M Juergensen & Co KG GmbH
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2036-08-05

Abstract

Spannbacke (10) mit einem eine Spannfläche (20) ausbildenden ersten Abschnitt (30) und einem zur Befestigung der Spannbacke (10) an einem Spannfutter (100) oder einer Grundbacke eingerichteten zweiten Abschnitt (40), dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung zwischen dem ersten Abschnitt (30) und dem zweiten Abschnitt (40) wenigstens abschnittsweise eine tangential verlaufende Fuge (50) angeordnet und wenigstens ein sich am ersten Abschnitt (30) und am zweiten Abschnitt (40) abstützender Aktor (60) zum Spreizen der Fuge (50) vorgesehen ist.Clamping jaw (10) with a first section (30) forming a clamping surface (20) and a second section (40) provided for fastening the clamping jaw (10) to a chuck (100) or a base jaw, characterized in that in the radial direction between the first section (30) and the second section (40) arranged at least in sections a tangential joint (50) and at least one on the first section (30) and the second section (40) supporting the actuator (60) for spreading the joint ( 50) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannbacke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Spannfutter mit einer Mehrzahl von Spannbacken. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Spannbacke mit einem eine Spannfläche ausbildenden ersten Abschnitt und einem zur Befestigung der Spannbacke an einem Spannfutter eingerichteten zweiten Abschnitt.The invention relates to a clamping jaw according to the preamble of claim 1 and a chuck with a plurality of clamping jaws. In particular, the invention relates to a clamping jaw with a first section forming a clamping surface and a second section provided for fastening the clamping jaw to a chuck.

Derartige Werkzeug-Spannsysteme sind beispielsweise aus der DE 37 21 521 A1 und der US 6 179 530 B1 bekannt.Such tool clamping systems are for example from the DE 37 21 521 A1 and the US Pat. No. 6,179,530 B1 known.

Beim Spannen von rohrförmigen Bauteilen mit handelsüblichen Kraftspannfuttern tritt bisweilen das Problem auf, dass die Zentriergenauigkeit trotz vorheriger Feinbearbeitung der weichen Spannbacken auf der Drehmaschine für die geforderte Rundlauftoleranz des Werkzeugs oder Werkstücks nicht ausreicht.When clamping tubular components with commercially available power chucks sometimes the problem arises that the centering accuracy despite prior fine machining of the soft clamping jaws on the lathe for the required concentricity tolerance of the tool or workpiece is not sufficient.

Zur Abhilfe dieses Problems sind daher aus offenkundiger Vorbenutzung bereits Außenspannbacken mit Einrichtungen zur radialen Feinjustierung des zu bearbeitenden Werkstücks bekannt.To remedy this problem, it is therefore already known from prior public use external clamping jaws with devices for radial fine adjustment of the workpiece to be machined.

Diese bekannten Spannbacken sind jedoch nur für die Außenspannung konzipiert, wobei selbst nach einer Umkonstruktion des Spannfutters auf Innenspannung zusätzlich, insbesondere bei über das Futter hinaus reichenden Werkstücken, das Bedienelement der nun innenliegenden Spannbacke für die Feinjustierung nicht zugänglich wäre.However, these known jaws are designed only for the outside tension, and even after a redesign of the chuck on internal tension in addition, especially in over the chuck reaching out workpieces, the control of the now internal jaw for fine adjustment would not be accessible.

Schließlich sind die bekannten Außenspannbacken mit einer radialen Feinjustierung auch nicht zur Verwendung mit weichen Segmentspannbacken zur breitflächigen Spannung dünnwandiger, verformungsempfindlicher Werkstücke geeignet.Finally, the known outer clamping jaws with a radial fine adjustment are also not suitable for use with soft segment clamping jaws for wide-area tension thin-walled, deformation-sensitive workpieces.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spannbacke mitsamt Spannfutter zu schaffen, die als Innenspannbacke eine radiale Feinjustierung der Spannflächen zur Verbesserung der Zentriergenauigkeit ermöglicht und insbesondere auch für die Bearbeitung dünnwandiger, verformungsempfindlicher Werkstücke geeignet ist. The object of the invention is therefore to provide a clamping jaw together with the chuck, which allows as inner clamping jaw a radial fine adjustment of the clamping surfaces to improve the centering accuracy and in particular for the processing of thin-walled, deformation-sensitive workpieces is suitable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Spannbacke mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird auch durch das Spannfutter mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst. Die Unteransprüche geben jeweils vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.This object is achieved by the jaw with the features of claim 1. The object is also achieved by the chuck with the features of claim 7. The dependent claims give each advantageous embodiments of the invention.

Grundsätzlich bietet die erfindungsgemäß ausgestaltete Spannbacke eine Alternative zu den herkömmlich als Außenspannbacken verwendeten Spannbacken, da aufgrund der dehnbaren Fuge eine über die Spannfläche harmonisch und gleichmäßig verlaufende Druckänderung bewirkt werden kann. Besonders vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Spannbacke nach der Erfindung jedoch zur Innenspannung von Werkstücken (oder Werkzeugen).In principle, the clamping jaw designed according to the invention offers an alternative to the clamping jaws conventionally used as outer clamping jaws, since due to the expansible joint, a pressure change which is smooth and uniform over the clamping surface can be effected. However, the embodiment of the clamping jaw according to the invention is particularly advantageous for internal clamping of workpieces (or tools).

Erfindungsgemäß ist also eine Spannbacke mit einem eine Spannfläche ausbildenden ersten Abschnitt und einem zur Befestigung der Spannbacke an einem Spannfutter oder einer Grundbacke eingerichteten zweiten Abschnitt vorgesehen, wobei in radialer Richtung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt wenigstens abschnittsweise eine tangential verlaufende Fuge angeordnet und wenigstens ein sich am ersten Abschnitt und am zweiten Abschnitt abstützenden Aktor zum Spreizen der Fuge vorgesehen ist.According to the invention, therefore, a clamping jaw is provided with a first section forming a clamping surface and a second section adapted for fastening the clamping jaw to a chuck or a base jaw, wherein at least sections a tangential groove is arranged in the radial direction between the first section and the second section and at least an actuator supported on the first section and on the second section is provided for spreading the joint.

Bevorzugt sind der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt einteilig ausgebildet, wobei sich die besonders bevorzugt symmetrisch angeordnete Fuge in axialer Richtung durch die Spannbacke erstreckt und der Spannbacke in radialer Richtung eine Druckelastizität verleiht.Preferably, the first portion and the second portion are integrally formed, wherein the particularly preferably symmetrically arranged joint extends in the axial direction through the clamping jaw and gives the clamping jaw in the radial direction a compressive elasticity.

Bevorzugt ist der Aktor als hydraulisch betriebener Aktor ausgebildet, sodass eine konstante Spannung zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt aufgebaut und gehalten werden kann.Preferably, the actuator is designed as a hydraulically operated actuator, so that a constant voltage between the first portion and the second portion can be constructed and maintained.

Hierfür sind speziell ein mit dem Aktor verbundener mit einem hydraulischen Fluid gefüllter Kanal und ein Druck auf das Fluid ausübendes Stellglied vorgesehen. Das Stellglied ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung als eine in einem Innengewinde des Kanals schraubende Schraube ausgebildet.For this purpose, a connected to the actuator with a hydraulic fluid-filled channel and a pressure exerted on the fluid actuator are specifically provided. The actuator is formed according to a further advantageous embodiment as a screw in an internal thread of the channel screw.

Für die Verwendung als Innenspannbacke ist das Stellglied insbesondere an der rückseitigen axialen Fläche des ersten Abschnitts angeordnet, sodass auf dieses auch bei eingespanntem Werkstück zugegriffen werden kann.For use as an inner clamping jaw, the actuator is arranged in particular on the rear axial surface of the first portion, so that it can be accessed even when clamped workpiece.

Zur materialschonenden Bearbeitung ist die Spannbacke schließlich bevorzugt als Segmentbacke ausgebildet.For material-saving processing, the clamping jaw is finally preferably designed as a segment jaw.

Erfindungsgemäß ist auch ein Spannfutter mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Spannbacke vorgesehen. Vorteilhaft ist jedoch jede der Spannbacken erfindungsgemäß ausgestaltet.According to the invention, a chuck with at least one clamping jaw according to the invention is also provided. Advantageously, however, each of the jaws designed according to the invention.

Das Spannfutter ist bevorzugt derart eingerichtet, dass die beim Spannfutter verwendeten Spannbacken als Innenspannbacken wirken.The chuck is preferably set up such that the clamping jaws used in the chuck act as internal clamping jaws.

Das Spannfutter kann ein Dreibacken- oder Vierbackenfutter sein.The chuck can be a three-jaw or four-jaw chuck.

Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass das Stellglied außerhalb des Umfangs des Spannfutters angeordnet ist, sodass jederzeit ungehindert darauf zugegriffen werden kann. Finally, it is preferably provided that the actuator is arranged outside the circumference of the chuck so that it can be freely accessed at any time.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the attached drawings, particularly preferred. Show it:

1 eine Frontalansicht (A) und eine Seitenansicht (B) eines besonders bevorzugt ausgestalteten Spannfutters gemäß der Erfindung; 1 a front view (A) and a side view (B) of a particularly preferred designed chuck according to the invention;

2 eine rückseitige Ansicht des Spannfutters aus 1; 2 a back view of the chuck 1 ;

3 eine Draufsicht (A), eine erste geschnittene Ansicht (B) entlang der in 3A dargestellten Linie B-B und eine zweite geschnittene Ansicht (C) entlang der in 3 a top view (A), a first sectional view (B) along the in 3A illustrated line BB and a second sectional view (C) along the in

3B dargestellten Linie A-A; und 3B represented line AA; and

4 eine perspektivische Ansicht der besonders bevorzugt ausgestalteten Spannbacke aus 3. 4 a perspective view of the particularly preferred designed jaw 3 ,

1 zeigt eine Frontalansicht (A) und eine Seitenansicht (B) eines besonders bevorzugt ausgestalteten Spannfutters gemäß der Erfindung. 1 shows a front view (A) and a side view (B) of a particularly preferred designed chuck according to the invention.

Das Spannfutter 100 ist als Dreibackenfutter ausgebildet und weist entsprechend drei Spannbacken 10 auf, die am Spannfutter 100 zur Ausübung einer auf ein (nicht dargestelltes) Werkstück wirkenden (nach außen gerichteten) Innenspannung angeordnet sind.The chuck 100 is designed as a three-jaw chuck and has correspondingly three clamping jaws 10 on, on the chuck 100 for exerting an acting on a (not shown) workpiece (outwardly directed) internal stress are arranged.

Insbesondere sind die Spannbacken 10 als Segmentspannbacken ausgebildet und weisen jeweils auf deren außen angeordneten ersten Abschnitt 30 eine als Spannfläche 20 wirkende nach außen gerichtete Teilmantelfläche auf. Dieser erste Abschnitt 30 ist streckenweise von dem zur Befestigung der Spannbacke 10 am Spannfutter 100 eingerichteten zweiten Abschnitt 40 durch eine dehnbare Fuge 50 getrennt. Die Fuge 50 verläuft axial bevorzugt durch die gesamte Breite der Spannbacke 10 und ist dabei in Bezug auf die radiale Ausrichtung von erstem Abschnitt 30 und zweitem Abschnitt 40 tangential verlaufend. Insbesondere verläuft die Fuge 50 nahezu entlang der gesamten tangentialen Ausdehnung der Spannbacke 10.In particular, the jaws 10 formed as segment clamping jaws and each have on the outside arranged first section 30 one as a clamping surface 20 acting outward part of the lateral surface. This first section 30 is partially from the attachment of the jaw 10 on the chuck 100 furnished second section 40 through a flexible joint 50 separated. The joint 50 extends axially preferably through the entire width of the clamping jaw 10 and is with respect to the radial orientation of the first section 30 and second section 40 tangential. In particular, the gap runs 50 almost along the entire tangential extension of the jaw 10 ,

Die Fuge 50 wird tangential von Bereichen begrenzt, die den ersten Abschnitt 30 mit dem zweiten Abschnitt 40 verbinden. Dieses kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass der erste Abschnitt 30 und der zweite Abschnitt 40 als Einheit einstückig ausgebildet sind und die Fuge 50 in diese Einheit eingebracht ist.The joint 50 is tangentially bounded by areas that make up the first section 30 with the second section 40 connect. This can be easily achieved by having the first section 30 and the second section 40 are integrally formed as a unit and the joint 50 is introduced into this unit.

Die Fuge 50 verleiht der Spannbacke 10 in radialer Richtung eine gewisse Elastizität, die für eine gleichmäßige Druckausübung auf das Werkstück vorteilhaft ist.The joint 50 gives the jaw 10 in the radial direction a certain elasticity, which is advantageous for a uniform pressure on the workpiece.

Zum Einstellen der Breite der Fuge ist – wie 2 zeigt – ein Stellglied 80 vorgesehen, das auf der Rückseite des Spannfutters 100 zugänglich ist. Hierfür sind die Spannbacken 10 so eingerichtet, dass der erste Abschnitt 30 jedenfalls so weit über den Außenumfang des Spannfutters 100 (also des Spannbackenträgers im engeren Sinne) hinausragt, dass das Stellglied 80 bedient werden kann.To set the width of the joint is - how 2 shows - an actuator 80 provided on the back of the chuck 100 is accessible. For this purpose, the jaws 10 set up the first section 30 anyway so far beyond the outer circumference of the chuck 100 (So the jaw carrier in the strict sense) protrudes, that the actuator 80 can be served.

Die Feinjustierung eines auf dem zuvor dargestellten Spannfutter 100 angeordneten Werkstücks wird anhand von 3 dargestellt, die eine Draufsicht (A), eine erste geschnittene Ansicht (B) entlang der in 3A dargestellten Linie B-B und eine zweite geschnittene Ansicht (C) entlang der in 3B dargestellten Linie A-A zeigt.The fine adjustment of a chuck on the previously shown 100 arranged workpiece is determined by 3 shown a plan view (A), a first sectional view (B) along the in 3A illustrated line BB and a second sectional view (C) along the in 3B shown line AA shows.

Die Spannbacke 10 weist – wie zuvor erläutert – einen die Spannfläche 20 tragenden ersten Abschnitt 30 und einen zweiten Abschnitt 40 zur Befestigung der Spannbacke 10 an einem Spannfutter 100 (oder einer Grundbacke, die mit dem Spannfutter 100 verbunden ist) auf. Die beiden Abschnitte 30, 40 sind größtenteils von einer Fuge 50 getrennt, die mithilfe des hydraulisch betätigten, als Zylinder ausgestalteten Aktors 60 gespreizt werden kann.The jaw 10 has - as previously explained - a the clamping surface 20 carrying first section 30 and a second section 40 for fixing the clamping jaw 10 on a chuck 100 (or a base jaw that fits with the chuck 100 connected). The two sections 30 . 40 are mostly from a fugue 50 separated by means of the hydraulically actuated, designed as a cylinder actuator 60 can be spread.

Hierfür ist der Aktor 60 mit einem eine Hydraulikflüssigkeit führenden Kanal 70 verbunden, der zu einem auf der Rückseite des ersten Abschnitts 30 der Spannbacke 10 führenden Stellglied 80 führt. Das Stellglied 80 ist insbesondere als Schraube ausgeführt, die in einem im Kanal angeordneten Außengewinde schraubt, sodass durch die Eindringtiefe des Stellglieds 80 im Kanal 70 der Aktor 60 bewegt und die Fuge 50 gespreizt wird.This is the actor 60 with a hydraulic fluid channel leading 70 connected to one at the back of the first section 30 the jaw 10 leading actuator 80 leads. The actuator 80 is in particular designed as a screw which screws in an arranged in the channel outer thread, so that by the penetration depth of the actuator 80 in the canal 70 the actor 60 moved and the fugue 50 is spread.

Wie dargestellt sind bevorzugt zwei Aktoren 60 mit zwei Kanälen 70 vorgesehen, wobei bevorzugt nur ein Stellglied 80 zur Betätigung beider Aktoren 60 bereitgestellt ist. Durch diese Ausgestaltung wird eine gleichmäßige Spreizung der Fuge 50 erreicht. As shown, two actuators are preferred 60 with two channels 70 provided, wherein preferably only one actuator 80 for actuating both actuators 60 is provided. By this configuration, a uniform spreading of the joint 50 reached.

4 zeigt schließlich eine perspektivische Ansicht der besonders bevorzugt ausgestalteten Spannbacke aus 3. 4 Finally, shows a perspective view of the particularly preferred designed jaw 3 ,

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung von Spannbacken 10 und Spannfutter 100 wird also eine zentrische Aufnahme für ein rotationsymmetrisches Werkstück mit hoher Rundlaufgenauigkeit erhalten.Due to the inventive design of clamping jaws 10 and chucks 100 Thus, a centric recording for a rotationally symmetrical workpiece with high concentricity is obtained.

Die hydraulische Feinjustierung ermöglicht eine manuelle Bedienung insbesondere mit axial außerhalb des Spannfutterkörpers eingesetztem Stiftschlüssel. Durch Drehen des Stiftschlüssels wird mittels des Stellglieds 80 eine hydraulische Flüssigkeit verdrängt, die sich in den dargestellten Kanälen 70 verteilt. Die Aktoren 60 stützen sich auf den nah an der Verschraubung der Spannbacke 10 zur Grundbacke des Spannfutters 100 liegenden inneren Bereich der Spannbacke 10 ab. Der Kolbenhub bewirkt eine erwünschte Erweiterung des Spannradius um ein geringfügiges Maß. Die Erweiterung erfolgt durch elastische Dehnung des bevorzugt einteiligen, aber geschlitzten Spannbackenkörpers. Die hydraulische Übersetzung bewirkt eine Kraftumlenkung, -verteilung und -verstärkung und ist speziell so ausgelegt, dass eine Verdrehung des Stiftschlüssels um eine Umdrehung eine Aufweitung der Spannbacke um ca. 0,1 mm bewirkt – dieses entspricht etwa dem maximalen Bedarf an Feinjustierung. The hydraulic fine adjustment enables manual operation, in particular with a pin wrench inserted axially outside the chuck body. By turning the pin wrench is by means of the actuator 80 displaced a hydraulic fluid, which is reflected in the channels shown 70 distributed. The actors 60 rely on the close to the screwing of the jaw 10 to the base jaw of the chuck 100 lying inner region of the clamping jaw 10 from. The piston stroke causes a desired extension of the clamping radius by a small amount. The extension takes place by elastic stretching of the preferably one-piece, but slotted jaw body. The hydraulic transmission causes a power deflection, distribution and gain and is specially designed so that a rotation of the pin wrench by one revolution causes a widening of the jaw by about 0.1 mm - this corresponds approximately to the maximum need for fine adjustment.

Im ungespannten Grundzustand der Spannbacke 10 liegt eine einmalig bei Montage justierte und im Gewinde abgedichtete Druckschraube formschlüssig auf dem Aktor 60 auf und bewirkt eine Begrenzung des minimalen Spannradius. Der Rückhub nach Zurückschrauben des Stellglieds 80 erfolgt durch elastische Federkraft des Spannbackenkörpers 10, bei Bedarf unterstützt durch die Spannkraft des nächsten gespannten Werkstücks. In dieser Grundstellung werden die Backen 10 unter Vorspannung vor der Nutzung auf der Maschine überdreht. Die (nicht näher bezeichneten)Verschlussschrauben der Kanäle 70 dienen dem Befüllen und Entlüften des hydraulischen Systems.In the untensioned ground state of the clamping jaw 10 is a once adjusted during assembly and sealed in the threaded pressure screw form-fitting on the actuator 60 and causes a limitation of the minimum clamping radius. The return stroke after screwing back the actuator 80 done by elastic spring force of the jaw body 10 , if necessary supported by the clamping force of the next clamped workpiece. In this basic position, the cheeks 10 over-biased under load before use on the machine. The (unspecified) screw plugs of the channels 70 are used to fill and bleed the hydraulic system.

Claims

Clamping jaw ( 10 ) with - a clamping surface ( 20 ) forming the first section ( 30 ) and - one for fixing the clamping jaw ( 10 ) on a chuck ( 100 ) or a base jaw furnished second section ( 40 ), characterized in that in the radial direction between the first section ( 30 ) and the second section ( 40 ) at least in sections a tangential joint ( 50 ) and at least one on the first section ( 30 ) and the second section ( 40 ) supporting actuator ( 60 ) for spreading the joint ( 50 ) is provided.

Clamping jaw ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the actuator ( 60 ) is a hydraulically operated actuator.

Clamping jaw ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized by a with the actuator ( 60 ) connected to a hydraulic fluid-filled channel ( 70 ) and a pressure exerted on the fluid actuator ( 80 ).

Clamping jaw ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the actuator ( 80 ) one in an internal thread of the channel ( 70 ) screw is screwing.

Clamping jaw ( 10 ) according to one of claims 3 or 4, characterized in that the actuator ( 80 ) on the rear axial surface of the first section ( 30 ) is arranged.

Clamping jaw ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping jaw ( 10 ) is a Segmentbacke.

Chucks ( 100 ) with a plurality of clamping jaws, characterized by at least one clamping jaw ( 10 ) according to any one of the preceding claims.

Chucks ( 100 ) according to claim 7, characterized in that the clamping jaw ( 10 ) is an inner clamping jaw.

Chucks ( 100 ) according to one of claims 7 or 8, characterized in that the chuck ( 100 ) is a three-jaw or four-jaw chuck.

Chucks ( 100 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the actuator ( 80 ) outside the circumference of the chuck ( 100 ) is arranged.