DE102018104985B4 - Spannmembrane, Spannfutter für Innen- und Außenspannung sowie Grundkörper dafür - Google Patents

Spannmembrane, Spannfutter für Innen- und Außenspannung sowie Grundkörper dafür Download PDF

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Abstract

Spannmembrane (2) zum Einspannen eines Werkstückes (3) entlang einer Längsachse (X-X) umfassend- einen elastisch verformbaren und in der Längsachse (X-X) gewölbten Membrankörper (20) mit einer Rückseite (21) und einer Stirnseite (22),- mindestens eine Abstützfläche (30), die von der Rückseite (21) zugänglich angeordnet ist, und- mindestens zwei um die Längsachse (X-X) im Umfang verteilte radial verlaufende Schlitze (35),- wobei sich die mindestens zwei Schlitze (35) von einem offenen Ende (36) auf einer Mantelfläche (23, 24) zu einem Schlitzende (37) in dem Membrankörper (20) erstrecken und den Membrankörper (20) in der Längsachse (X-X) vollständig durchdringen,- wobei zwischen den mindestens zwei Schlitzen (35) mindestens eine Spannbacke (40) mit mindestens einer Spannfläche (43) gebildet ist, und- wobei die mindestens eine Spannbacke (40) wenigstens ein Mittel (45) zum Einleiten einer Axialkraft aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannmembrane, einen Grundkörper zum Halten und Betätigen der Spannmembrane, sowie ein Spannfutter für eine Innen- und Außenspannung eines Werkstückes, das einen automatischen Spannbacken-Schnellwechsel ermöglicht und ein Höchstmaß an Präzision beim Einspannen des Werkstückes gewährleistet.
  • Aus dem Stand der Technik sind Spannfutter in unterschiedlichen Ausgestaltungen für eine Vielzahl von Anwendungen vorbekannt. Typischerweise umfassen Spannfutter einen Grundkörper mit einer zu einer Drehachse einer Werkzeugmaschine zentrischen Aufnahmeöffnung, in die ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Werkstück von einer Stirnseite her axial einsteckbar ist. An dem Grundkörper sind typischerweise drei oder mehrere radial zustellbare Spannbacken angeordnet, die mittels eines Synchronkörpers betätigt werden. Durch den Synchronkörper werden die Spannbacken bei einer Zustellung gleichmäßig auf das Werkstück zugestellt, wodurch das Werkstück möglichst koaxial in der Aufnahmeöffnung für die Bearbeitung ausgerichtet und arretiert ist.
  • Aus DE 10 2011 075 568 A1 ist ein Membranspannfutter für eine Werkzeugmaschine vorbekannt, welches eine erste Spannmembrane und eine zweite Spannmembrane umfasst, die jeweils eine Mehrzahl von Spannbacken aufweisen. Durch die zwei Spannmembranen soll eine hohe Spannkraft realisiert werden können und ein Austausch der einzelnen Spannmembranen soll vereinfacht möglich sein.
  • DD 14 714 A1 offenbart ein Membranspannfutter, das eine Ringscheibe umfasst, in der ein elastisch verformbarer Körper mit einer Mehrzahl von Spannbacken angeordnet ist. Bei Aufbringen einer Zugkraft mittels einer Zugstange einer Werkzeugmaschine werden die Spannbacken zu einer Schwenkbewegung zum Spannen eines Werkstückes gezwungen.
  • Derartige Spannfutter haben sich in der Vergangenheit bewährt, jedoch hat sich herausgestellt, dass insbesondere das Umrüsten der Spannfutter, beispielsweise von einem Innen-Spannfutter zu einem Außen-Spannfutter, zeitaufwendig ist und solche Spannfutter nur eingeschränkt für Hochpräzisionsanwendungen sowie für einen vollautomatischen Spannbacken-Schnellwechsel geeignet sind. Darüber hinaus sind derartige Spannfutter für die Bearbeitung von hochwertigen Werkstücken mit großen Durchmessern oftmals kostenintensiv, da jeweils separate Spannfutter für eine Innenspannung und eine Außenspannung vorgehalten werden müssen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Spannfutter zur Verfügung zu stellen, das höchsten Ansprüchen an Präzision, insbesondere in Hinblick auf die Zentrierung und Positionsgenauigkeit des Werkstückes auf dem Spannfutter, gerecht wird, einen vollautomatischen Spannbacken-Schnellwechsel ermöglicht und in einer vollautomatisch beschickten Werkzeugmaschine zum Einsatz kommen kann.
  • Diese Aufgabe der Erfindung werden durch eine Spannmembrane zum Einspannen eines Werkstückes mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Grundkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 und ein Spannfutter mit einem solchen Grundkörper und einer solchen Spannmembrane mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Spannmembrane zum Einspannen eines Werkstücks in einer Längsachse umfasst einen elastisch verformbaren und in der Längsachse gewölbten Membrankörper mit einer Rückseite und einer Stirnseite, mindestens eine Abstützfläche, und mindestens zwei um die Längsachse im Umfang verteilte radial verlaufende Schlitze, wobei die Schlitze sich von einem radial offenen Ende auf einer Mantelfläche zu einem Schlitzende in dem Membrankörper erstrecken und den Membrankörper in der Längsachse vollständig durchtrennen, wobei zwischen den mindestens zwei Schlitzen mindestens eine Spannbacke mit wenigstens einer Spannfläche gebildet ist und wobei die mindestens eine Spannbacke wenigstens ein Mittel zum Einleiten einer Axialkraft aufweist. Die Abstützfläche ist bevorzugt auf der Rückseite des Membrankörpers oder in einem von der Rückseite des Membrankörpers zugänglichen Bereich angeordnet. Der Membrankörper ist folglich in der Längsachse kuppelförmig ausgebildet und weist die radial verlaufenden Schlitze auf, die den Membrankörper vollständig durchdringen und sich über eine der Mantelflächen erstrecken. Beim Aufbringen einer Axialkraft wird der Membrankörper an der Abstützfläche entgegen der Axialkraft abgestützt. Durch die Axialkraft wird der Membrankörper elastisch verformt, wodurch die Spannbacken in einer Schwenkbewegung zugestellt werden. Die Schwenkbewegung besteht sowohl aus einer Bewegung in der Axialrichtung als auch in einer Radialrichtung, wodurch das Werkstück einerseits eingespannt wird. Andererseits führt die Bewegung in der Axialrichtung zu einem Axialanzug, wodurch das Werkzeug in der Längsachse besonders genau positioniert werden kann. Die Axialkraft ist dabei besonders bevorzugt eine Zugkraft, die in der Längsachse auf der Rückseite an dem wenigstens einen Mittel an der Spannbacke zieht. Die Spannfläche kann die Mantelfläche der Spannmembrane sein, oder auf die Mantelfläche aufgeformt sein, wodurch die Spannmembrane Werkstücke aller Art wie Wellen mit Bohrungen, Wellen, Mehrkanten oder alle anderen Formen von Mantel- oder Bohrungsflächen einspannen kann.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Schlitze in dem Membrankörper umfangssymmetrisch angeordnet, wodurch sich ein besonders günstiger Spannungsverlauf beim Einbringen der Axialkraft in den Membrankörper ergibt. Bevorzugt ist zwischen zwei benachbarten Schlitzen jeweils eine Spannbacke gebildet, wodurch die Anzahl der Spannbacken der Anzahl der Schlitze entspricht. Die Schlitze können in der radialen Richtung eine konstante Breite B aufweisen oder V-förmig ausgebildet sein, so dass die Breite des Schlitzes von dem Schlitzende bis zu dem offenen Ende zunimmt. Über den Umfang können in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel drei, vier, fünf, sechs oder mehr Schlitze umfangssymmetrisch eingearbeitet oder eingeformt sein, so dass drei, vier, fünf, sechs oder mehr Spannbacken in einer Winkelteilung von ca. 120°, 90°, 72°, 60 usw. angeordnet sind.
  • Weiterhin hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der gewölbte Membrankörper eine rotationssymmetrische Kegelform aufweist. Der Membrankörper weist dabei besonders bevorzugt einen Öffnungswinkel α von ca. 85° bis 45° auf, wobei große Öffnungswinkel 75°< α <90° bevorzugt sind, um die Baugröße der Spannmembrane in der Längsachse klein zu halten. Die Mantellinie der Kegelform kann einen linearen oder einen nichtlinearen Verlauf aufweisen, wobei ein linearer Verlauf bevorzugt ist.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Befestigungsmittel auf der Rückseite vorgesehen ist, das eingerichtet ist, die Spannmembrane mit einem Grundkörper eines Spannfutters mittels einer lösbaren Verbindung zu koppeln. Besonders bevorzugt entspricht die Anzahl von Befestigungsmitteln der Anzahl der Spannbacken oder ein Vielfaches der Anzahl der Spannbacken, wobei die Befestigungsmittel symmetrisch zu den Spannbacken angeordnet sind.
  • Weiter bevorzugt kann das Befestigungsmittel der Spannmembrane nach Art einer Bajonettverbindung ausgestaltet werden, wodurch die Spannmembrane besonders einfach und unkompliziert von einem Bedienpersonal oder vollautomatisch gewechselt werden kann. Beispielsweise kann ein Doppel-Greifer-System mit einer Axialbewegung zur Längsachse auf einen unbestückten Grundkörper mit einer Bajonett-Schnellwechselaufnahme eintauchen und die Spannmembrane positionieren. Durch eine Drehbewegung, beispielsweise durch eine gesteuerte Drehachse einer Futterspindel einer Werkzeugmaschine, stellt das Befestigungsmittel eine Verbindung mit dem Grundkörper her.
  • Das wenigstens eine Mittel zum Einleiten der Axialkraft ist weiter bevorzugt ein in Axialrichtung von der Rückseite abstehender L-, T- oder Z-förmiger Steg. Der L-, T- oder Z-förmige Steg ist fest mit dem Membrankörper verbunden und eingerichtet mit einem Zugstück des Grundkörpers eine Wirkverbindung herzustellen. Der Steg und der Membrankörper können integral hergestellt sein. Alternativ kann der Steg angeformt, angearbeitet oder mittels einer herkömmlichen form-, kraft- und/oder stoffschlüssigen Verbindung mit dem Membrankörper verbunden werden.
  • Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das wenigstens eine Mittel zum Einleiten der Axialkraft in Umfangsrichtung mittig an jeder Spannbacke angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Mittel zum Einleiten der Axialkraft in einer mit dem Befestigungsmittel korrelierenden Winkellage zu der Längsachse über dem Umfang verteilt angeordnet ist. Dadurch ist sichergestellt, dass bei einer Drehbewegung der Spannmembrane sowohl das Befestigungsmittel als auch das wenigstens eine Mittel zum Einleiten der Axialkraft eine Wirkverbindung mit dem jeweils korrespondierenden Teil des Grundkörpers herstellen.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn auf der Mantelfläche die Spannfläche angeordnet ist. Die Spannfläche der Spannbacke kann von der Mantelfläche abstehen und eine ebene, gewölbte oder gekrümmte Form aufweisen. Besonders bevorzugt weist die Spannfläche eine gekrümmte Form auf, deren Wölbung mit dem Abstand der Spannfläche zu der Längsachse korreliert.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es besonders vorteilhaft, wenn die mindestens zwei Schlitze an dem Schlitzende eine Entlastungsaussparung aufweisen. Die Entlastungsaussparung kann eine beliebige Form aufweisen, die geeignet ist, die Kerbwirkung der Schlitze in dem Membrankörper zu reduzieren. Besonders geeignet sind Entlastungsaussparungen, die in Umfangsrichtung um ein mehrfaches breiter sind als die Breite B der Schlitze und Verrundungen aufweisen. Die Breite der Entlastungsaussparung ist bevorzugt größer als 2B.
  • Die Spannmembrane ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung mit einer maschinenlesbaren Kodierung versehen, wodurch beispielsweise das Doppel-Greifer-System die Spannmembrane eindeutig identifizieren kann und aus einem Spannmembrane-Palettier-Magazin vollautomatisiert be- und entladen kann.
  • Bevorzugt ist die Spannmembrane eine Spannmembrane zur Außenspannung eines Werkstückes und ringförmig ausgebildet. Die Schlitze erstrecken sich in dieser bevorzugten Ausführung von dem offenen Ende auf der inneren Mantelfläche radial nach au-ßen zu dem Schlitzende in den Membrankörper, wobei auf der inneren Mantelfläche die Spannflächen für das Werkstück angeordnet sind. Demnach befinden sich die offenen Enden der Schlitze auf der inneren Mantelfläche, währenddessen die geschlossenen Enden der Schlitze radial nach außen versetzt angeordnet sind. Die mindestens eine Abstützfläche bzw. die Befestigungsmittel sind in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel von der Längsachse radial beabstandet zu den Spannflächen in einem Bereich der äußeren Mantelfläche der Spannmembran angeordnet.
  • Alternativ ist die Spannmembrane zur Innenspannung eines Werkstückes vorgesehen, wobei das offene Ende der Schlitze auf der äußeren Mantelfläche angeordnet ist und sich die Schlitze radial von außen nach innen in Richtung der Längsachse bis zu den Schlitzenden in den Membrankörper erstrecken. Auf der äu-ßeren Mantelfläche sind dabei besonders bevorzugt die Spannflächen für das Werkstück angeordnet, währenddessen die mindestens eine Abstützfläche im Bereich der Längsachse der Spannmembrane in einem Bereich angeordnet ist, der von der Rückseite zugänglich ist.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Spannmembrane zur Außenspannung des Werkstückes eine äußere Mantelfläche aufweist, die als Spannfläche für das Werkstück zur Innenspannung ausgebildet ist, oder wenn die Spannmembrane zur Innenspannung des Werkstückes eine innere Mantelfläche aufweist, die als Spannfläche für das Werkstück zur Außenspannung ausgebildet ist. Eine derartige Spannmembrane kann somit sowohl ein Werkstück von außen spannen als auch ein Werkstück von innen, wobei die Krafteinleitung zwischen den unterschiedlichen Spannungen durch die Mittel zum Einleiten der Axialkraft in unterschiedliche bzw. entgegengesetzte Richtungen erfolgt.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Spannmembrane eine Spannfläche und eine zweite Spannfläche aufweist, wodurch die Spannmembrane sowohl für die Innenspannung als auch für die Außenspannung eines Werkstücks verwendet werden kann.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Grundkörper zum Halten und Betätigen der Spannmembrane, der entlang einer Längsachse eine Stirnseite und eine Rückseite aufweist, umfassend eine Axialkrafteinrichtung, die in der Längsachse beweglich und bereichsweise in dem Grundkörper angeordnet ist und auf der Stirnseite wenigstens ein Zugstück aufweist, wobei das wenigstens eine Zugstück parallel und beabstandet zu der Längsachse beweglich angeordnet ist, wobei das wenigstens eine Zugstück eingerichtet ist, eine lösbare form- und/oder kraftschlüssige Wirkverbindung herzustellen, insbesondere mit wenigstens einem Mittel zum Einleiten einer Axialkraft der Spannmembrane, und wobei die Stirnseite eingerichtet ist, die Spannmembrane in der Längsachse an dem Grundkörper abzustützen. Der Grundkörper ist weiterhin mittels Befestigungsmittel an einer Spindel einer Werkzeugmaschine montierbar, wobei die Werkzeugmaschine weiter bevorzugt eine betätigbare Zugstange aufweist, die zur Betätigung der Axialkrafteinrichtung mit dieser in Wirkverbindung gebracht werden kann. Besonders bevorzugt umfasst der Körper drei, vier, fünf, sechs oder mehr Zugstücke, die umfangssymmetrisch angeordnet sind, wobei zwischen den Zugstücken jeweils eine Lücke ausgebildet ist.
  • Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Zugstück T-, L- oder Z-förmig ausgebildet ist und auf der Stirnseite des Grundkörpers in der Längsachse absteht. Das wenigstens eine Zugstück ist in einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel T-förmig ausgebildet und weist eine innere Umfangsnut und eine äußere Umfangsnut auf, die jeweils eingerichtet sind, mit den Mitteln zum Einleiten einer Axialkraft der Spannmembrane eine formschlüssige Wirkverbindung herzustellen.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Grundkörper wenigstens ein Befestigungsmittel auf, dass eingerichtet ist, mit dem Befestigungsmittel der Spannmembrane eine lösbare form- oder kraftschlüssige Verbindung herzustellen. Besonders bevorzugt ist, wenn die Befestigungsmittel nach Art eines Bajonettverschlusses ausgebildet sind, wodurch ein Spannbacken-Schnellwechsel realisiert ist. Weiter besonders bevorzugt ist, wenn das Befestigungsmittel der Spannmembrane und/oder das Befestigungsmittel des Grundkörpers eine Zentrierung aufweist bzw. aufweisen, insbesondere in Form von zulaufenden Flächen, wodurch die Spannmembrane auf dem Grundkörper zentriert wird.
  • Darüber hinaus ist besonders vorteilhaft, wenn die Axialkrafteinrichtung einen Synchronkörper aufweist, der in einer Ausnehmung in dem Grundkörper entlang der Längsachse beweglich ist und durch den alle Mittel zum Einleiten einer Axialkraft der Spannmembrane synchron mit einer Axialkraft belastet werden.
  • Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn an dem Grundkörper mindestens ein Werkstückanschlag vorgesehen ist, durch den die Axialposition des Werkstückes an dem Spannfutter in der Längsachse vorgegeben ist. Der Werkstückanschlag kann als Mehrfachanschlag in Stufenform beispielsweise für verschiedene Anschlaghöhen und verschiedene Durchmesser ausgebildet sein.
  • Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Werkstückanschlag mit einer Luftlagekontrolle versehen sein, die sensorisch die korrekte Werkstückanlage auf dem Werkzeuganschlag abfragt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht einen Schnellwechsler vor, der hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbar ist. Der Schnellwechsler ist besonders bevorzugt dazu eingerichtet, eine Verdrehsicherung zwischen dem Grundkörper und der Spannmembrane zu bewerkstelligen und die Spannmembrane zentriert gelagert zu halten.
  • Weiterhin bevorzugt ist, wenn die Axialkrafteinrichtung mindestens einen betätigbaren Kolben umfasst, durch den die Zugstücke zustellbar sind. Der Kolben ist weiter bevorzugt in den Grundkörper vollständig integriert und kann elektrohydraulisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch betätigt werden.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Spannfutter umfassend einen Grundkörper und eine Spannmembran, wobei der Grundkörper eine Axialkrafteinrichtung aufweist, die mit wenigstens einem Mittel zum Einleiten einer Axialkraft der Spannmembrane in Wirkverbindung steht, und wobei die Spannmembrane mit der mindestens einen Abstützfläche auf der Stirnseite des Grundkörpers abgestützt ist. Die Axialkrafteinrichtung kann eine Axialkraft auf die Spannmembrane bzw. dessen Spannbacken aufbringen, wodurch die Spannmembrane innerhalb der elastischen Materialgrenzen verformt ist und die Spannbacken eine Schwenkbewegung durchführen. Durch die Abstützfläche ist die Spannmembrane entgegen der Axialkraft auf dem Grundkörper abgestützt.
  • Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Spannmembrane und der Grundkörper mittels des zumindest einen Zugstückes und des wenigstens einen Mittels zum Einleiten einer Axialkraft sowie mittels der Befestigungsmittel eine lösbare Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses herstellen. Hierzu ist es erforderlich, dass die Zugstücke, die Mittel um Einleiten einer Axialkraft und die Befestigungsmittel in zueinander korrespondierenden Umfangswinkeln angeordnet sind, so dass bei einer Drehung der Spannmembrane oder des Grundkörpers einerseits die Zugstücke und die Mittel und andererseits die Befestigungsmittel gleichzeitig gekoppelt werden.
  • Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf die Stirnseite eines Grundkörpers eines Spannfutters,
    • 2 eine Schnittdarstellung des Grundkörpers gemäß 1 entlang der Schnittlinie A-A,
    • 3 eine Schnittdarstellung einer Spannmembrane zur Außenspannung eines Werkstücks,
    • 4 eine perspektivische Darstellung der Spannmembrane zur Außenspannung eines Werkstücks gemäß 3,
    • 5 ein Spannfutter mit einem Grundkörper gemäß 1 und einer erfindungsgemäßen Spannmembrane gemäß den 3 und 4 mit einem von außen gespannten Werkstück,
    • 6 eine Schnittdarstellung des Spannfutters mit einem von außen gespannten Werkstück gemäß 5 entlang der Schnittlinie B-B,
    • 7 eine Draufsicht auf die Stirnseite einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Spannfutters für eine Innenspannung,
    • 8 eine Schnittdarstellung des Spannfutters mit einem von innen gespannten Werkstück gemäß 7 entlang der Schnittlinie C-C, und
    • 9 eine Schnittdarstellung der Spannmembrane zur Innenspannung eines Werkstücks gemäß 7.
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren ein Spannfutter 1 mit zwei erfindungsgemäßen Ausführungsformen einer Spannmembrane 2 für eine Innenspannung und eine Außenspannung eines Werkstücks 3 beschrieben.
  • 1 und 2 ist ein Grundkörper 10 des Spannfutters 1 zu entnehmen, der entlang einer Längsachse X-X angeordnet ist und eine Stirnseite 101 und eine Rückseite 102 aufweist. Die Längsachse X-X entspricht einer Drehachse einer (nicht dargestellten) Spindel einer (nicht dargestellten) Werkzeugmaschine, durch die das Spannfutters 1 zusammen mit dem einzuspannenden Werkstück 3 in eine Rotationsbewegung um die Längsachse X-X versetzt werden kann.
  • Der Grundkörper 10 ist zweiteilig aus einem ersten Grundkörperanteil 103 und aus einem zweiten Grundkörperanteil 104 ausgebildet. Weiterhin ist in den Grundkörper 10 eine Ausnehmung 110 koaxial zu der Längsachse X-X eingeformt oder eingearbeitet. Der Grundkörper 2 umfasst eine Axialkrafteinrichtung 11, die bereichsweise in der Ausnehmung 110 angeordnet ist und ein Betätigungsglied 14, einen Synchronkörper 13 und sechs Zugstücke 12 (vgl. 1). Die Zugstücke 12 sind auf der Stirnseite 101 in einer gleichmäßigen Winkelteilung von 60° zueinander mittels einer Lücke 15 beabstandet angeordnet. Die Zugstücke 12 überragen die Stirnseite 101 des Grundkörpers 10 und stehen in der Längsachse X-X von diesem ab. Die Zugstücke 12 sind T-förmig ausgebildet und weisen eine innere Umfangsnut 121 und eine äußere Umfangsnut 122 auf, die von der Stirnseite 101 zugänglich sind. Darüber hinaus stehen die Zugstücke 12 mittels des Synchronkörpers 13 mit dem Betätigungsglied 14 in einer Wirkverbindung. Das Betätigungsglied 14 ist von der Rückseite 102 zugänglich und in diesem spezifischen Ausführungsbeispiel mit einem Gewinde 140 versehen, durch welches das Betätigungsglied 14 zusammen mit dem Synchronkörper 13 und den Zugstücken 12 in der Längsachse X-X zustellbar ist. In das Gewinde 140 kann eine (nicht dargestellte) verstellbare Zugstange eingeschraubt werden, die mittels einer (nicht dargestellten) Servoeinrichtung zustellbar ist.
  • Weiterhin ist in der Ausnehmung 110 koaxial zu der Längsachse X-X ein Schnellwechsler 16 angeordnet. Der Schnellwechsler 16 ist fest mit dem Grundkörper 10 verbunden und umfasst ein in der Längsachse X-X bewegliches Befestigungsmittel 17, welches hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbar ist. Das Befestigungsmittel 17 ist in dem Schnellwechsler 16 durch eine Führung 117 drehfest gehalten. Auf der Stirnseite 101 ragen aus dem Schnellwechsler 16 drei Stifte 118 heraus, die in einer Winkelteilung von 120° über den Umfang um die Längsachse X-X verteilt sind.
  • Aus 1 ist ersichtlich, dass das Befestigungsmittel 17 des Schnellwechsler 16 weiterhin auf der Stirnseite 101 sechs radial von der Längsachse X-X abstehende Nocken 116 aufweist, die in der gleichen Winkelteilung und Winkellage um die Längsachse X-X angeordnet sind, wie die Zugstücke 12 der Axialkrafteinrichtung 11.
  • Der Grundkörper 10 kann mittels eines Befestigungsmittels 105 an einer (nicht dargestellten) Spindel einer Werkzeugmaschine befestigt werden.
  • Auf dem Grundkörper 10 kann die Spannmembrane 2, wie in den 3 und 4 dargestellt, montiert werden. Der Grundkörper 10 und die Spannmembrane 2 bilden zusammen das Spannfutter 1, welches den 5 und 6 zu entnehmen ist.
  • Die Spannmembrane 2, siehe 3 und 4, ist rotationssymmetrisch zu der Längsachse X-X ausgebildet und umfasst einen Membrankörper 20, eine Rückseite 21 und eine Stirnseite 22. Der Membrankörper 20 ist kuppelförmig bzw. konisch ausgebildet und weist eine konische Form mit einem Öffnungswinkel von α = 80° auf. Der Membrankörper 20 ist dabei derart ausgebildet, dass eine Kegelmantelfläche 25 stirnseitig zusammenläuft. Dementsprechend weist der Membrankörper 20 eine zur Rückseite 21 aufweitende Form auf.
  • Die Spannmembrane 2 gemäß dem in den 3 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist für die Außenspannung eines Werkstücks 3 (siehe 5 und 6) vorgesehen und ist ringförmig ausgebildet und weist eine innere Mantelfläche 23 und eine äußere Mantelfläche 24 auf. Der perspektivischen Ansicht gemäß 4 ist zu entnehmen, dass in den Membrankörper 20 umfangssymmetrisch sechs Schlitze 35 mit einer konstanten Breite B eingearbeitet oder eingeformt sind. Die Schlitze 35 verlaufen von einem offenen Ende 36, das auf der inneren Mantelfläche 23 angeordnet ist, radial auswärts zu einem Schlitzende 37 und durchtrennen dabei den Membrankörper 20 in der Längsachse X-X vollständig. Durch die sechs Schlitze 35 sind sechs umfangssymmetrische Ringsegmente mit einer Winkelteilung von 60° gebildet, die jeweils eine Spannbacke 40 bilden. Jede der Spannbacken 40 weist eine Spannfläche 43 auf, die von einem Teilsegment der inneren Mantelfläche 23 zwischen zwei benachbarten Schlitzen 35 gebildet ist.
  • An den Schlitzenden 37 der Schlitze 35, siehe 4, ist jeweils eine Entlastungsaussparung 38 angeordnet, durch die die Kerbwirkung der Schlitze 35 in dem Membrankörper 20 reduziert ist und ein (nicht dargestelltes) Doppel-Greifer-System die Spannmembrane 2 greifen kann. Die Entlastungsaussparungen 38 sind im Umfang um ein Vielfaches breiter als der jeweilige Schlitz 35 ausgebildet und mit einer Verrundung versehen, um die Kerbwirkung des jeweiligen Schlitzes 35 bestmöglich zu reduzieren.
  • Die Schlitze 35 erstrecken sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel - wie 4 und 5 zu entnehmen ist - von der inneren Mantelfläche 23 bis zu dem Schlitzende 37, wobei jeder der Schlitze 35 ca. 30% bis 90% des ringförmigen Membrankörpers 20 in radialer Richtung durchdringt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft der Schlitz 35 in radialer Richtung durch ca. 60% des ringförmigen Membrankörpers 20.
  • An der äußeren Mantelfläche 24 benachbart zu der Rückseite 21 in einem von der Rückseite 21 zugänglichen Bereich sind eine umlaufende Abstützfläche 30 und sechs umfangssymmetrisch verteilte Befestigungsmittel 31 angeordnet. Die Befestigungsmittel 31 sind radial nach außen abstehende Anformungen.
  • Auf der Rückseite 21 des Membrankörpers 20 sind Mittel 45 zum Aufbringen einer Axialkraft angeordnet. Die Mittel 45 sind jeweils ein von der Rückseite 21 des Membrankörpers 20 in der Längsachse X-X abstehende L-förmiger Steg 46 mit einem Fuß 47, der von der Längsachse X-X radial nach außen weisend von dem Steg 46 absteht. An jeder Spannbacke 40 ist ein Mittel 45 in Umfangsrichtung mittig angeordnet. Das Mittel 45 ist in Radialrichtung zwischen der Abstützfläche 30 und der Spannfläche 43 angeordnet, wobei der radiale Abstand zwischen der Spannfläche 43 und dem Mittel 45 möglichst klein bemessen ist.
  • Die Befestigungsmittel 31 sowie die Mittel 45 sind in der gleichen Winkelteilung und Winkellage um die Langsachse X-X angeordnet und zwar jeweils mittig zu der jeweiligen Spannbacke 40. Die Befestigungsmittel 31 sowie die Mittel 45 erstrecken sich dabei um das gleiche Bogenmaß um die Längsachse X-X, vorliegend um ca. 15°.
  • Weiterhin kann eine Außenmantelfläche 44 des Membrankörpers 20 als zweite Spannfläche 48 ausgebildet werden, so dass die Spannmembrane 2 gemäß 3 bis 6 neben der Außenspannung auch für eine Innenspannung verwendet werden kann.
  • Das Spannfutter 1 ist zusammen mit der auf dem Grundkörper 10 montierten Spannmembrane 2 in den 5 und 6 dargestellt, wobei zu Veranschaulichungszwecken ein Werkstück 3 in das Spannfutter 1 eingespannt ist.
  • 6 zeigt, dass das Spannfutter 1 weiterhin einen ersten Werkstückanschlag 50 und einen zweiten Werkstückanschlag 60 umfasst. Der erste Werkstückanschlag 50 ist auf der Stirnseite 101 des Grundkörpers 10 angeordnet bzw. angeschraubt und weist Befestigungsmittel 51 auf, die mit den Befestigungsmitteln 31 der Spannmembrane 2 korrespondieren. Die Befestigungsmittel 51 des Grundkörpers 10 und die Befestigungsmittel 31 der Spannmembrane 2 sind darüber hinaus eingerichtet zusammenzuwirken und die Spannmembrane 2, wie nachfolgend erläutert ist, zu arretieren.
  • Die Befestigungsmittel 51 umfassen eine über den Umfang verlaufende Hinterschneidung 53 und sechs (nicht dargestellte) Ausnehmungen 52. Die Ausnehmungen 52 und die Hinterschneidung 53 sind an die Größe der Befestigungsmittel 31 der Spannmembrane 2 angepasst, so dass die Befestigungsmittel 31 bzw. die Anformungen durch die Ausnehmungen 52 entlang der Längsachse X-X durchgeführt und in die Hinterschneidung 53 eingesetzt werden können. Durch eine Drehbewegung der Spannmembrane 2 bilden die Befestigungsmittel 31 zusammen mit der Hinterschneidung 53 eine formschlüssige Verbindung, die nach Art eines Bajonettverschlusses ausgebildet ist. Entsprechend ist das Bogenmaß um die Längsachse X-X der Befestigungsmittel 31 geringfügig kleiner als das Bogenmaß der Ausnehmung 52. Die Hinterschneidung 53 ist mit einem rotorischen Anschlag versehen, so dass nach einem gewissen Drehwinkel, ca. 15° eine weitere Verdrehung der Spannmembrane 2 relativ zu dem Grundkörper 10 nicht möglich ist. Das Befestigungsmittel 51 kann weiterhin eine Zentrierfunktion für die Spannmembrane 2 aufweisen.
  • Der zweite Werkstückanschlag 60 ist in der Längsachse X-X durch den Schnellwechsler 16 gehalten und ist mittels der Stifte 118 drehstarr positioniert. Auf der der Stirnseite 101 zugewandten Seite des Werkstückanschlags 60 ist eine Aufnahmeöffnung 62 mit einer Hinterschneidung 63 eingearbeitet, die mit der Geometrie des Schnellwechslers 16 bzw. des Befestigungsmittels 17 und dessen Nocken 116 korrespondiert. Die Nocken 116 können in die Aufnahmeöffnung 62 eingeführt werden und durch eine Drehung des Werkstückanschlags 60 um die Längsachse X-X in die Hinterschneidung 63 eingreifen. Der Werkstückanschlag 60 wird anschließend durch eine Anzugsbewegung des Befestigungsmittels 17 in der Längsachse X-X gegen die Stirnseite 101 des Grundkörpers 10 verspannt, wobei die Stifte 118 eine exakte Positionierung des Werkstückanschlags 60 auf der Längsachse X-X und eine Verdrehsicherung gewährleisten. Die Anzugsbewegung des Befestigungsmittels 17 erfolgt beispielsweise hydraulisch, wobei eine an dem Werkstückanschlag 60 angeordnete Zentrierfläche 26 mit einer Aussparung 19 zur Zentrierung des Werkstückanschlags 60 zusammen wirkt. Die Zentrierfläche 26 oder die Aussparung 19 weisen dafür eine zueinander korrespondierende konische Form auf, durch die eine Selbstzentrierung des Werkstückanschlags 60 bei der Anzugsbewegung durch das Befestigungsmittel 17 erfolgt.
  • 6 zeigt, dass die Füße 47 der Stege 46 der Mittel 45 zum Einbringen der Axialkraft der Spannmembrane 2 in die jeweiligen Zugstücke 12 des Grundkörper 10 greifen, wodurch eine Wirkverbindung zwischen dem Mittel 45 und dem Betätigungsglied 14 hergestellt ist. Die Wirkverbindung zwischen den Zugstücken 12 und den Mitteln 45 wird analog und gleichzeitig mit der Verbindung zwischen den Befestigungsmitteln 31, 51 hergestellt. Zuerst werden die Mittel 45 fluchtend in die Lücken 15 zwischen den Zugstücken 12 eingeführt. Durch eine Drehung der Spannmembrane 2 oder des Grundkörpers 10 wird anschließend die lösbare Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses gebildet.
  • Durch eine Zustellung der Zugstücke 12 in der Längsachse X-X in der in 6 mit den Pfeilen angedeuteten Richtung, wird eine Zugkraft auf die Stege 46 in der Längsachse X-X aufgebracht, wodurch die Spannmembrane 2 von einer Ausgangsstellung, dargestellt mittels gestrichelter Linien, in eine Spannstellung elastisch verformt wird. Bei der elastischen Verformung der Spannmembrane 2 verschwenken die Spannbacken 40 innerhalb der biegeelastischen Materialgrenzen der Spannmembrane 2. Die Spannflächen 43 der Spannbacken 40 folgen einer radial nach innen gerichteten Zustellbewegung mit einer überlagerten Zustellbewegung entlang der Längsachse X-X, wodurch zusätzlich ein Axialanzug bewerkstelligt ist, durch den das Werkstück 3 in der Längsachse X-X gegen den Werkstückanschlag 60 gedrückt ist. Die radiale Bewegung sowie die axiale Bewegung der Spannflächen 43 ermöglichen dabei eine höchst präzise Positionierung des Werkstückes 3 auf dem Spannfutter 1, wobei die Positionierung des Werkstückes 3 bzw. die korrekte Werkstücklage mittels einer Luftlagekontrolle sensorisch abgefragt wird. Die maximale Zustellbewegung der Spannbacken 40 ist dabei einerseits durch die elastischen Materialgrenzen der Spannmembrane 2 gegeben und andererseits durch die Breite B der Schlitze 35.
  • Weiterhin kann eine Außenmantelfläche 44 (siehe 3 und 4) des Membrankörpers 20 als zweite Spannfläche 48 ausgebildet werden, so dass die Spannmembrane 2 gemäß 3 bis 6 neben der Außenspannung auch für eine Innenspannung verwendet werden kann. In diesem Fall erfolgt die Zustellung durch die Zugstücke 12 in der Längsachse X-X entgegen der in 6 mit den Pfeilen angedeuteten Richtung, wodurch eine Druckkraft auf die Mittel 45 aufgebracht wird. Ein Axialanzug des Werkstücks 3 findet hier nicht statt.
  • Der Grundkörper 10 kann darüber hinaus einen mechanischen Riegel aufweisen, der eingerichtet ist, die Spannmembrane 2 an dem Grundkörper 10 fest zu verriegeln. Der Regel kann sensorisch abgefragt werden und über eine Maschinensteuerung der Werkzeugmaschine zum Verriegeln oder Entriegeln vorzugsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch angesteuert werden. Durch den Riegel kann die Spannmembrane 2 zusammen mit dem Grundkörper 10 für rechts- wie links-drehende Werkzeugmaschinen-Spindeln verwendet werden.
  • Nach Abschluss der Bearbeitung des Werkstücks 3 in der Außenspannung wird das Werkstück 3 beispielsweise von dem (nicht dargestellten) Doppel-Greifer-System aus dem Spannfutter 1 entnommen. Dazu ist zunächst die Spannmembrane 2 von der Spannstellung in die Ausgangsstellung überführt, indem das Betätigungsglied 14 zusammen mit dem Synchronkörper 13 und den Zugstücken 12 eine Axialkraft entgegen der mit Pfeilen in 6 gezeigten Zustellrichtung auf den Membrankörper 20 bzw. die Spannmembrane 2 aufbringt.
  • Anschließend kann das Spannfutter 1 durch einen Tausch der Spannmembrane 2 zu einem Innenspannfutter umgerüstet werden. Die Umrüstung erfolgt dabei in einigen wenigen Arbeitsschritten, welche vollautomatisch durch das Doppel-Greifer-System, oder durch ein Bedienpersonal, ausgeführt werden können.
  • Zunächst greift das Doppel-Greifer-System beispielsweise in die Entlastungsaussparungen 38 der Spannmembrane 2, wodurch die Spannmembrane 2 drehfest gegenüber dem Grundkörper 10 gehalten ist. Anschließend wird der Grundkörper 10 durch den Spindelantrieb der Werkzeugmaschine um die Längsachse X-X, um 30° gedreht wird, wodurch die Wirkverbindungen zeitgleich einerseits zwischen den Befestigungsmitteln 31, 51, und andererseits zwischen den Mitteln 45 und den Zugstücken 12 gelöst sind.
  • Die Befestigungsmittel 31 sind fluchtend zu den Ausnehmungen 52 angeordnet und die Mittel 45 in der Lücke 15 zwischen den Zugstücken 12. Anschließend kann die Spannmembrane 2 entlang der Längsachse X-X von dem Grundkörper 10 abgenommen werden. In einem zweiten Schritt wird der zweite Werkstückanschlag 60 von dem Grundkörper 10 montiert, indem zunächst der Schnellwechsler 16 das Befestigungsmittel 17 entlang der Längsachse X-X zustellt und die drehstarre Verbindung zwischen dem Schnellwechsler 16 und dem zweiten Werkstückanschlag 60 gelöst. Anschließend kann der zweite Werkstückanschlag 60 durch eine Drehung um 30° um die Längsachse X-X verdreht werden, wodurch die Bajonettverbindung zwischen den Nocken 116 des Schnellwechslers 16 und der Hinterschneidung 63 gelöst ist.
  • In einem darauf folgenden Montageschritt kann das Doppel-Greifer-System anhand einer auf der Spannmembrane 2 angeordneten maschinenlesbaren Kodierung die vorgesehene Spannmembrane 2 aus einem (nicht dargestellten) Spannmembrane-Palettier-Magazin auswählen. Das Aufrüsten des Grundkörpers 10 mit der Spannmembrane 2 erfolgt analog zum zuvor beschriebenen Abrüsten der Spannmembrane 2.
  • Im vorliegenden Beispiel wird eine Spannmembrane 2 zur Innenspannung, wie sie beispielsweise in 9 dargestellt ist, auf den Grundkörper montiert. Aus Gründen der Veranschaulichung ist in den 7 und 8 das Spannfutter 1 mit einem eingespannten Werkstück 3 dargestellt.
  • Die Spannmembrane 1 zur Innenspannung ist analog zu der Spannmembrane 1 zur Außenspannung aufgebaut, welche zuvor anhand der 3 bis 6 vorgestellt wurde, und umfasst den konischen Membrankörper 20 mit einem Öffnungswinkel von α = 80°. Der Membrankörper 20 weist eine Rückseite 21 und eine Stirnseite 22 auf, wobei der Membrankörper 20 derart ausgebildet ist, dass die Kegelmantelfläche 25 in der Längsachse X-X im Bereich auf der Stirnseite 22 eine aufweitende Form aufweist, die im Bereich der Rückseite 21 zusammenläuft.
  • 7 zeigt, dass in den Membrankörper 20 sechs Schlitze 35 in einer Winkelteilung von 60° eingearbeitet sind, die von einem offenen Ende 36 auf der äußeren Mantelfläche 24 radial nach innen in Richtung der Längsachse X-X bis zu einem Schlitzende 37 in dem Membrankörper 20 verlaufen und dabei den Membrankörper 20 in der Längsachse X-X vollständig durchtrennen. Das offene Ende 36 der Schlitze 35 liegt auf der äußeren Mantelfläche 24, wodurch sechs umfangssymmetrisch verteilte Spannbacken 40 geformt sind, welche jeweils eine Spannfläche 43 aufweisen, die einem Umfangssegment von ca. 60° der äußeren Mantelfläche 24 entsprechen und durch die Schlitze 35 voneinander beabstandet angeordnet sind. An den Schlitzenden 37 ist jeweils eine Entlastungsaussparung 38 eingearbeitet. Die Schlitze 35 weisen eine konstante Breite B auf, wobei ebenfalls Schlitze 35 mit einer veränderlichen Breite B möglich sind. Bevorzugt nimmt die Breite B von dem Schlitzende 37 zu dem offenen Ende 36 zu.
  • 9 ist zu entnehmen, dass auf der Rückseite 21 der Spannmembrane 2 Mittel 45 zum Einleiten der Axialkraft, die Abstützfläche 30 und das Befestigungsmittel 31 angeordnet sind. Das Befestigungsmittel 31 ist koaxial zu der Längsachse X-X ausgebildet und umfasst die Aufnahmeöffnung 32 mit der Hinterschneidung 33, die mit der Geometrie des Schnellwechslers 16 bzw. den Nocken 116 des Befestigungsmittels 17 korrespondiert. Folglich kann das Befestigungsmittel 17 in die Aufnahmeöffnung 32 eingeführt werden.
  • Über den Umfang sind auf der Rückseite 21 sechs Mittel 45 zum Einleiten der Axialkraft angeordnet, welche jeweils in Umfangsrichtung mittig auf den jeweiligen Spannbacken 40 angeordnet sind. Die Mittel 45 umfassen jeweils einen Steg 46 sowie einen L-förmigen Fuß 47 der radial einwärts, auf die Längsachse X-X gerichtet, von dem jeweiligen Steg 46 absteht.
  • In dem montierten Zustand der Spannmembrane 2 auf den Grundkörper 10, dargestellt in den 7 und 8, ist zu Veranschaulichungszwecken in das Spannfutter 1 ein Werkstück 3, beispielsweise eine hochwertige Hohlwelle oder ein Hohlzylinder, eingespannt. Das Werkstück 3 liegt in der Längsachse X-X auf dem Werkstückanschlag 50 im Bereich der Stirnseite 101 des Grundkörpers 10 auf.
  • Die Spannmembrane 2 ist durch die auf der Rückseite 21 angeordnete Abstützfläche 30 an dem Grundkörper 10 bzw. dem Schnellwechsler 16 in der Längsachse X-X abgestützt und wird durch den Schnellwechsler 16 wie nachfolgend erläutert arretiert gehalten.
  • Die Spannmembrane 1 wird zunächst entlang der Längsachse X-X dem Grundkörper 10 zugeführt, so dass die Nocken 116 des Schnellwechslers 16 bzw. des Befestigungsmittels 17 in die Aufnahmeöffnung 32 des Befestigungsmittels 31 der Spannmembrane 2 eingeführt werden. Gleichzeitig werden die Mittel 45 zum Einleiten einer Axialkraft in der Lücke 15 zwischen den Zugstücken 12 positioniert.
  • Durch eine darauffolgende Drehbewegung der Spannmembrane 2 oder des Grundkörpers 10 um ca. 30° um die Längsachse X-X werden einerseits die Mittel 45 mit den Zugstücken 12 in eine Wirkverbindung gebracht und andererseits hintergreifen die Nocken 116 die Hinterschneidung 33 des Befestigungsmittels 31 der Spannmembrane 2 und stellen eine formschlüssige Verbindung her, die nach Art eines Bajonettverschlusses ausgebildet ist.
  • Die Drehbewegung der Spannmembrane 2 relativ zu dem Grundkörper 10 kann entweder durch eine Drehbewegung des Grundkörpers 10 durch den Antrieb der nicht dargestellten Werkzeugmaschine erfolgen oder durch eine Drehung der Spannmembrane 2 durch das nicht dargestellte Doppel-Greifer-System oder ein Bedienpersonal.
  • Anschließend führt das Befestigungsmittel 17 des Schnellwechslers 16 eine Zustellbewegung in der Längsachse X-X durch, wodurch die Spannmembrane 2 gegen den Grundkörper 10 bzw. die Stirnseite 101 des Schnellwechslers 16 gezogen bzw. verspannt wird. Eine Zentrierung der Spannmembrane 2 gegenüber dem Grundkörper 10 erfolgt dabei durch das Zusammenwirken der Zentrierfläche 26 (siehe 9) an der Spannmembrane 2 und einer damit korrespondierenden Zentrierfläche in der Aussparung 19 (siehe 2) auf der Stirnseite 101 des Schnellwechslers 16 bzw. des Grundkörpers 10. Weiterhin greifen dabei die von dem Schnellwechsler 16 in der Längsachse X-X abstehenden Stifte 118 in entsprechende Ausnehmungen in den Membrankörper 20 ein, wodurch die Spannmembrane 2 drehstarr an dem Gehäusegrundkörper 10 arretiert ist.
  • Wie weiterhin 8 zu entnehmen ist, umgreifen die Mittel 45 zum Einbringen der Axialkraft die Zugstücke 12 derart, dass die Füße 47 in die äußere Umfangsnut 122 greifen. Durch diese formschlüssige Wirkverbindung kann die Axialkraft mit dem Betätigungsglied 14 in die Spannmembrane 2 eingebracht werden, um die Spannmembrane 2 von einer Ausgangsstellung, dargestellt mittels gestrichelter Linien in 8, in die Spannstellung elastisch zu verformen. Bei der elastischen Verformung der Spannmembrane 2 zur Innenspannung verschwenken die Spannbacken 40, wobei die Spannfläche 43 der Spannbacken 40 eine radial nach außen gerichtete Zustellbewegung mit einer überlagerten Zustellbewegung entlang der Längsachse X-X in Richtung der Stirnseite 101 durchführen. Dadurch ist das Werkstück 3 einerseits von innen verspannt und das Werkstück 3 in der Längsachse X-X gegen den Werkstückanschlag 50 gepresst, wodurch ein Axialanzug bewerkstelligt ist. Der Axialanzug realisiert eine besonders genaue Positionierung des Werkstücks 3.
  • Somit ist erfindungsgemäß ein Spannfutter 1, sowie eine Spannmembrane 2 für eine Außen- oder eine Innenspannung bereitgestellt. Das Spannfutter 1 ist besonders kostengünstig, voll automatisiert beschickbar und wird den Anforderungen an eine präzise Werkstückspannung gerecht.
  • 1
    Spannfutter
    2
    Spannmembrane
    3
    Werkstück
    10
    Grundkörper
    11
    Axialkrafteinrichtung
    12
    Zugstück
    13
    Synchronkörper
    14
    Betätigungsglied
    15
    Lücke
    16
    Schnellwechsler
    17
    Befestigungsmittel
    19
    Aussparung
    20
    Membrankörper
    21
    Rückseite
    22
    Stirnseite
    23
    Innere Mantelfläche
    24
    Äußeren Mantelfläche
    25
    Kegelmantelfläche
    26
    Zentrierfläche
    30
    Abstützfläche
    31
    Befestigungsmittel
    32
    Aufnahmeöffnung
    33
    Hinterschneidung
    35
    Schlitz
    36
    offenes Ende von 35
    37
    Schlitzende
    38
    Entlastungsaussparung
    40
    Spannbacke
    43
    Spannfläche
    44
    Außenmantelfläche
    45
    Mittel
    46
    Steg
    47
    Fuß
    48
    zweite Spannfläche
    50
    Werkstückanschlag
    51
    Befestigungsmittel
    52
    Ausnehmung
    53
    Hinterschneidung
    60
    Werkstückanschlag
    62
    Aufnahmeöffnung
    63
    Hinterschneidung
    101
    Stirnseite
    102
    Rückseite
    103
    Erster Grundkörperanteil
    104
    Zweiter Grundkörperanteil
    105
    Befestigungsmittel
    110
    Ausnehmung
    116
    Nocken
    117
    Führung
    118
    Stifte
    121
    innere Umfangsnut
    122
    äußere Umfangsnut
    140
    Gewinde
    α
    Öffnungswinkel
    X-X
    Längsachse

Claims (22)

  1. Spannmembrane (2) zum Einspannen eines Werkstückes (3) entlang einer Längsachse (X-X) umfassend - einen elastisch verformbaren und in der Längsachse (X-X) gewölbten Membrankörper (20) mit einer Rückseite (21) und einer Stirnseite (22), - mindestens eine Abstützfläche (30), die von der Rückseite (21) zugänglich angeordnet ist, und - mindestens zwei um die Längsachse (X-X) im Umfang verteilte radial verlaufende Schlitze (35), - wobei sich die mindestens zwei Schlitze (35) von einem offenen Ende (36) auf einer Mantelfläche (23, 24) zu einem Schlitzende (37) in dem Membrankörper (20) erstrecken und den Membrankörper (20) in der Längsachse (X-X) vollständig durchdringen, - wobei zwischen den mindestens zwei Schlitzen (35) mindestens eine Spannbacke (40) mit mindestens einer Spannfläche (43) gebildet ist, und - wobei die mindestens eine Spannbacke (40) wenigstens ein Mittel (45) zum Einleiten einer Axialkraft aufweist.
  2. Spannmembrane (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (35) umfangssymmetrisch angeordnet sind, dass mindestens drei Schlitze (35) vorgesehen sind, und dass die mindestens drei Schlitze (35) die mindestens drei Spannbacken (40) bilden.
  3. Spannmembrane (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Membrankörper (20) eine rotationssymmetrische Kegelform aufweist.
  4. Spannmembrane (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Befestigungsmittel (31) auf der Rückseite (21) zum Bilden einer lösbaren Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses angeordnet ist.
  5. Spannmembrane (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mittel (45) zum Einleiten der Axialkraft ein in Axialrichtung abstehender L-, T- oder Z-förmiger Steg (46) ist.
  6. Spannmembrane (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mittel (45) zum Einleiten der Axialkraft in Umfangsrichtung mittig an jeder Spannbacke (40) angeordnet ist.
  7. Spannmembrane (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Mittel (45) zum Einleiten der Axialkraft auf der Rückseite (21) der Spannmembrane (2) angeordnet ist.
  8. Spannmembrane (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Schlitze (35) jeweils an dem Schlitzende (37) eine Entlastungsaussparung (38) aufweisen.
  9. Spannmembrane (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine maschinenlesbare Kodierung vorgesehen ist.
  10. Spannmembrane (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmembrane (2) ringförmig und für eine Außenspannung eines Werkstückes (3) ausgebildet ist, dass die Schlitze (35) sich von dem offenen Ende (36) auf der inneren Mantelfläche (23) radial in den Membrankörper (20) zu dem Schlitzende (37) erstrecken, und dass auf der inneren Mantelfläche (23) die wenigstens eine Spannfläche (43) angeordnet ist.
  11. Spannmembrane (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmembrane (2) für eine Innenspannung eines Werkstückes (3) ausgebildet ist, dass die Schlitze (35) sich von dem offenen Ende (36) auf der äußeren Mantelfläche (24) radial von außen in den Membrankörper (20) bis zu dem Schlitzende (37) erstrecken, und dass auf der äußeren Mantelfläche (24) die wenigstens eine Spannfläche (43) angeordnet ist.
  12. Spannmembrane (2) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmembrane (2) eine Spannfläche (43) und eine zweite Spannfläche (48) aufweist, und dass die Spannmembrane (2) eine innere Mantelfläche zur Außenspannung und eine äußere Mantelfläche zur Innenspannung des Werkstückes (3) aufweist.
  13. Grundkörper (10) zum Halten und Betätigen einer Spannmembrane (2), der entlang einer Längsachse (X-X) eine Stirnseite (101) aufweist, umfassend - eine Axialkrafteinrichtung (11), die in der Längsachse (X-X) beweglich wenigstens bereichsweise in dem Grundkörper (10) angeordnet ist, und auf der Stirnseite (101) wenigstens ein Zugstück (12) aufweist, - wobei das wenigstens eine Zugstück (12) parallel und beabstandet zu der Längsachse (X-X) beweglich angeordnet ist, - wobei das wenigstens eine Zugstück (12) eine form- und/oder kraftschlüssige Wirkverbindung zum Einleiten einer Axialkraft in die Spannmembrane (2) herstellt, und wobei die Stirnseite (101) die Spannmembrane (2) in der Längsachse (X-X) an dem Grundkörper (10) abstützt.
  14. Grundkörper (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Zugstück (12) T-, L- oder Z-förmig ausgebildet ist und auf der Stirnseite (101) in der Längsachse (X-X) absteht.
  15. Grundkörper (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Befestigungsmittel (17, 51) auf der Stirnseite (101) vorgesehen ist, das eine lösbare form- und/oder kraftschlüssig Verbindung herstellt.
  16. Grundkörper (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkrafteinrichtung (11) einen Synchronkörper (13) aufweist, der in einer Ausnehmung (110) in dem Grundkörper (10) entlang der Längsachse (X-X) beweglich ist und durch den mehrere Zugstücke (12) betätigt werden.
  17. Grundkörper (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Werkstückanschlag (50, 60) auf der Stirnseite (101) vorgesehen ist, durch den die Position eines Werkstückes (3) in der Längsachse (X-X) vorgegeben ist.
  18. Grundkörper (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftlagekontrolle vorgesehen ist, durch die sensorisch die Werkstücklage erfasst ist.
  19. Grundkörper (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnellwechsler (16) vorgesehen ist, und dass der Schnellwechsler (16) das Befestigungsmittel (17) hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigt.
  20. Grundkörper (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 19, , dadurch gekennzeichnet, dass die Axialkrafteinrichtung (11) mindestens einen betätigbaren Kolben umfasst.
  21. Spannfutter (1) umfassend einen Grundkörper (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 20 und eine Spannmembrane (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  22. Spannfutter (1) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmembrane (2) und der Grundkörper (10) mittels des mindestens einen Zugstücks (12) und des wenigstens einen Mittels (45) und mittels der Befestigungsmittel (17, 31, 51) eine lösbare Verbindung nach Art eines Bajonettverschlusses herstellen.
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