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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein mechanisches Handspannfutter.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Spannzangenfutter sind Spannmittel, um Werkzeuge oder Werkstücke mit hoher Genauigkeit kraftschlüssig aufzuspannen.
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Häufig werden Spannzangenfutter an der Arbeitsspindel einer Bearbeitungsmaschine befestigt. Beispielsweise können Sie an der Hauptspindel einer Drehmaschine fixiert sein. Sie halten dann das üblicherweise stangenförmige Halbzeug während der Bearbeitung.
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Auch kann ein Spannzangenfutter genutzt werden, um ein Bauteil mit geeigneter Geometrie, etwa eine Welle, für die Bearbeitung am bzw. auf dem Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine zu befestigen. Hierzu sind die Spannzangenfutter und/oder der Arbeitstisch mit entsprechenden Befestigungsmitteln ausgestattet, die eine Fixierung an dem Arbeitstisch gestatten. Beispielsweise kann die Fixierung über Nutensteine erfolgen, die in entsprechende Nuten des Arbeitstisches einsetzbar sind. Alternativ kann das Spannzangenfutter mittels Spannpratzen gehalten werden.
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Aus der
DE 10 2014 113 285 B3 ist ein Spannzangenfutter mit einem Betätigungskolben und einem Rückzugskolben für die hydraulische oder pneumatische Betätigung bekannt. Gerade bei kleineren Werkzeugmaschinen ist eine pneumatische oder hydraulische Druckmittelversorgung jedoch nicht immer gegeben.
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BESCHREIBUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein einfach zu bedienendes mechanisches Handspannfutter bereitzustellen. Weitere Aufgaben ergeben sich aus den nachfolgenden Beschreibungen.
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Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes mechanisches Handspannfutter gelöst. Das Handspannfutter umfasst ein Gehäuse, einen Werkzeugansatz, ein Getriebe und eine Druckhülse.
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Gemäß einem Aspekt ist das Getriebe ausgebildet, um eine rotatorische Bewegung des Werkzeugansatzes in eine translatorische Verschiebung der Druckhülse in axialer Richtung zu wandeln. Die Druckhülse ist ausgebildet, um koaxial eine Druckspannzange aufzunehmen. Druckspannzangen können aus einer radial geschlitzten Hülse mit einer runden, mitunter auch quadratischen oder sechseckigen Bohrung definierter Größe gebildet sein. Durch die Schlitze ist die Hülse in einzelne Segmente unterteilt. Die Hülse kann einen konischen Bereich aufweisen. Druckspannzangen sind beispielsweise in der DIN 6364 genormt. Verwendung finden kann zum Beispiel der dort spezifizierte Typ 173 E. Zum Schließen der Spannzange kann diese mit dem konischen Bereich in einen Innenkegel einer Spannzangenaufnahme gepresst werden. Durch die Schlitzung der Spannzange werden die Segmente gleichmäßig in Richtung der Bohrung zusammengedrückt. Das Werkstück oder Werkzeug kann auf diese Weise kraftschlüssig festgehalten werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt sind die Rotationsachse des Werkzeugansatzes und die axiale Richtung im Wesentlichen parallel ausgerichtet. Dies vereinfacht die Benutzung.
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Gemäß einem weiteren Aspekt umfasst das Getriebe ein Antriebsritzel und ein Gewindezahnrad. Das Gewindezahnrad weist ein Innengewinde auf. Dieser Aufbau hat sich in Versuchen als besonders geeignet herausgestellt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Getriebe eine Druckspindel umfassen. Das Gewindezahnrad kann mit dem Innengewinde auf einem korrespondierenden Außengewinde der Druckspindel laufen. Auf diese Weise kann eine Rotation des Gewindezahnrades zu einer translatorischen Verschiebung der Druckspindel in axialer Richtung führen. Die Druckspindel kann derart angeordnet sein, dass eine Verschiebung der Druckspindel zu einer Verschiebung der Druckhülse führt.
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Das Gewindezahnrad kann in der axialen Richtung mit einem rotatorischen Freiheitsgrad im Wesentlichen ortsfest gelagert sein. Die Druckspindel kann mit einem translatorischen Freiheitsgrad im Wesentlichen drehfest gelagert sein.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt kann das Getriebe ein Zwischenrad aufweisen. Das Antriebsritzel kann mit dem Zwischenrad im Eingriff sein. Das Zwischenrad kann mit dem Gewindezahnrad im Eingriff sein. Durch das Zwischenrad kann der Werkzeugansatz so in einem Perimeterbereich des Handspannfutters angeordnet sein, dass er besonders gut zugänglich ist.
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Vorteilhaft kann das Gehäuse eine Grundplatte, ein Gehäuseoberteil und eine Überwurfmutter umfassen. Das Gehäuse kann ausgebildet sein, um mit der Grundplatte auf einem Maschinentisch der Werkzeugmaschine befestigt zu werden.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Aspekt kann das Handspannfutter eingerichtet sein, um mit der Druckspindel die Druckspannzange in der Druckhülse gegen die Überwurfmutter zu spannen. Die Druckhülse kann auf Seite der Überwurfmutter eine zu der Druckspannzange korrespondierende Kegelbohrung aufweisen. Auf diese Weise kann die Druckspannzange besonders einfach gewechselt werden.
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Figurenliste
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Im Folgenden werden die Merkmale und Aspekte der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
- - 1 ein mechanisches Handspannfutter in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht,
- - 2 das Handspannfutter in einer vereinfachten perspektivischen Explosionsansicht,
- - 3 das Handspannfutter in einer vereinfachten Vorderansicht und einer vereinfachten Draufsicht,
- - 4 das Handspannfutter der Schnittansicht A - A gemäß 3
- - 5 das Handspannfutter in der Schnittansicht B - B gemäß 3
- - 6 das Handspannfutter in der Schnittansicht C - C gemäß 3, und
- - 7 das Handspannfutter in der Schnittansicht D - D gemäß 3.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 zeigt ein mechanisches Handspannfutter 1 in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht. Das Handspannfutter 1 umfasst ein Gehäuse 2, einen Werkzeugansatz 3 und ein im inneren befindliches Getriebe 4. Das Gehäuse 2 umfasst eine Grundplatte 13, ein Gehäuseoberteil 14 und eine Überwurfmutter 15. Die Rotationsachse R des Werkzeugansatzes 3 liegt im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung Z des Gehäuseoberteils 14 mit der innenliegenden Druckhülse 5.
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2 zeigt eine vereinfachte perspektivische Explosionsansicht des mechanischen Handspannfutters 1. Das Gehäuse umfasst die Grundplatte 13, das Gehäuseoberteil 14 und die Überwurfmutter 15. Zwischen der Grundplatte 13 und dem Gehäuseoberteil 14 sind mehrere, insbesondere zwei, Distanzhülsen angeordnet. Das Getriebe 4 umfasst ein Antriebsritzel 7, welches drehfest auf der Antriebswelle 16 angeordnet ist. Auf Seite der Grundplatte 13 wird die Antriebswelle 16 mittels eines Sintergleitlagers 26 gelagert. Das Antriebsritzel 7 befindet sich in einem Eingriff mit dem Zwischenrad 12. Das Zwischenrad 12 ist auf einer Zwischenwelle 17 angeordnet. Die Zwischenwelle 17 ist beidseitig mittels Sintergleitlagern 25 gelagert. Das Zwischenrad 12 befindet sich im Eingriff mit dem Gewindezahnrad 8. Das Antriebsritzel 7 treibt das Gewindezahnrad 8 an. Es handelt sich hierbei um ein Untersetzungsgetriebe. Das Gewindezahnrad 8 ist auf der Druckspindel 10 angeordnet. Die Druckspindel 10 ist auf der Seite der Grundplatte 13 mit einem Zylinderrollenlager 18 und gegenüberliegend mit einem Kugellager 19 gelagert. In das Gehäuseoberteil 14 ist koaxial die Druckhülse 5 eingeschoben. Die Druckhülse 5 ist eingerichtet, eine (hier nicht gezeigte) Druckspannzange aufzunehmen. Die Druckhülse 5 mit der Druckspannzange wird mit einer Überwurfmutter 15 im Gehäuseoberteil 14 gegen ein Herausschieben gesichert.
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3 zeigt das mechanische Handspannfutter 1 in einer vereinfachten Vorderansicht und einer vereinfachten Draufsicht. Die Schnittansicht A-A zeigt einen horizontalen Schnitt in der Draufsicht. Die Schnittansicht B-B zeigt einen vertikalen Schnitt durch das Zentrum des Handspannfutters 1 und die Distanzhülsen 20. Die Schnittansicht C-C zeigt einen vertikalen Schnitt, welcher orthogonal zum Schnitt B-B liegt und durch zwei Zylinderstifte 28 und das Zentrum des Handspannfutters 1 verläuft. Der vertikale Schnitt D-D erstreckt sich vom Zentrum des Handspannfutters 1 durch die Antriebswelle 16.
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4 zeigt die vereinfachte Schnittansicht A-A und damit einen Blick von oben in das Getriebe 4. Das mit einem Werkzeug auf den Werkzeugansatz 3 übertragende Drehmoment wird von der Antriebswelle 16 mittels einer entsprechenden Passfederverbindung 31 auf das Antriebsritzel 7 übertragen. Das Zwischenrad 12 ist sowohl mit dem Antriebsritzel 7, als auch mit dem Gewindezahnrad 8 im Eingriff. Bei den Zahnrädern handelt es sich um Stirnräder mit einer Geradverzahnung. Die gezeigte Passfederverbindung 31 zwischen Zwischenrad 12 und Zwischenwelle 17 ist optional. Um den Werkzeugansatz 3 möglichst weit außen im Perimeterbereich des Handspannfutters 1 anordnen zu können, ist eine entsprechende Ausnehmung in der Gehäusewandung der Grundplatte 13 vorgesehen.
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5 zeigt die vereinfachte Schnittansicht B-B. Das Gehäuseoberteil 14 ist mit der Grundplatte 13 verschraubt. Im Gehäuseoberteil 14 ist zentrisch die Druckhülse 5 angeordnet. Die Druckspindel 10 ist unterhalb der Druckhülse 5 angeordnet. Die Druckspindel 10 weist ein Außengewinde 11 auf. Das Gewindezahnrad 8 ist auf der Druckspindel 10 angeordnet und läuft mit dem Innengewinde 9 auf dem Außengewinde 11. Auf der von der Grundplatte 13 abgewandten Seite weist die Druckspindel 10 einen Druckteller 23 mit einer zentralen Sacklochbohrung mit einem Innengewinde 24 auf. Das Innengewinde 24 ist für einen Tiefenanschlag vorgesehen, welcher hier nicht dargestellt ist und in das Innengewinde eingeschraubt werden kann. Am Umfang des Drucktellers 23 ist ein O-Ring 22 in einer entsprechenden Nut angeordnet. Weiterhin weist der Druckteller 23 zumindest eine Durchgangsbohrung auf. Ein Zylinderstift 21, welcher mit dem Gehäuseoberteil 14 fest verbunden ist, verhindert eine Rotation der Druckspindel 10. Der Zylinderstift 21 und die Durchgangsbohrung im Druckteller 23 weisen eine Spielpassung auf. Auf diese Weise ist die Druckspindel 10 zwar drehfest aber axial verschiebbar gelagert. Das auf der Seite der Grundplatte 13 angeordnete Zylinderrollenlager 18 nimmt axiale Druckkräfte auf. Das Kugellager 19 nimmt axiale Zugkräfte in die entgegengesetzte Richtung und Radialkräfte auf. Das Gehäuseoberteil 14 und die Grundplatte 13 sind mit Zylinderkopfschrauben 32 verschraubt. Die Grundplatte 13 und das Gehäuseoberteil 14 weisen zwei gegenüberliegende Durchgangsbohrungen 36 mit Schraubenkopfsenkung auf. Diese sind vorgesehen, um das Handspannfutter 1 auf einem Arbeitstisch, z.B. mittels Nutensteinen, zu befestigen. Die Distanzhülsen 20 verringern das Risiko einer Verformung durch die einwirkenden Kräfte.
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6 zeigt die vereinfachte Schnittansicht C-C. Es sind zwei Stiftverbindungen 28 vorgesehen, um eine lagegenaue Verbindung von Grundplatte 13 und Gehäuseoberteil 14 zu erreichen. Die Druckhülse 5 wird gegen ein unbeabsichtigtes Herausziehen bzw. Verkanten mit Zylinderkopfschraube 29 gesichert. Um dennoch eine axiale Beweglichkeit der Druckhülse 5 zu ermöglichen, weist die Druckhülse 5 eine längliche Ausnehmung 30 korrespondierend zur Schraube 29 auf. Das Zwischenrad 12 ist auf der Zwischenwelle 17 angeordnet und dort mittels Sicherungsringen 27 schwimmend gehalten. Die Zwischenwelle 17 ist über Sintergleitlager 25 in der Grundplatte 13 und im Gehäuseoberteil 14 gelagert.
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7 zeigt die vereinfachte Schnittansicht DD. Die Antriebswelle 16 weist in ihrem oberen Bereich den Werkzeugansatz 3 auf. Beispielsweise kann es sich um einen Sechskant handeln. Durch den Sicherungsring 34 wird eine axiale Verschiebung bzw. das Herausziehen der Antriebswelle 16 aus dem Gehäuseoberteil 14 verhindert. Der in einer Nut auf der Antriebswelle 16 angeordnete O-Ring 33 vermindert das Eindringen von z.B. Schmutzpartikeln in das Gehäuse 2. Das Antriebsritzel 7 wird bei der Montage gegen eine Wellenschulter geschoben und in dieser Position mit einem Sicherungsring 35 fixiert. Die Antriebswelle 16 wird im Bereich der Grundplatte 13 mittels eines Sintergleitlagers 26 gelagert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mechanisches Handspannfutter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Werkzeugansatz
- 4
- Getriebe
- 5
- Druckhülse
- 6
- Druckspannzange
- 7
- Antriebsritzel
- 8
- Gewindezahnrad
- 9
- Innengewinde
- 10
- Druckspindel
- 11
- Außengewinde
- 12
- Zwischenrad
- 13
- Grundplatte
- 14
- Gehäuseoberteil
- 15
- Überwurfmutter
- 16
- Antriebswelle
- 17
- Zwischenwelle
- 18
- Lager für Druckspindel / Zylinderrollenlager
- 19
- Lager für Druckspindel / Kugellager
- 20
- Distanzhülsen
- 21
- Zylinderstift
- 22
- O-Ring
- 23
- Druckteller
- 24
- Innengewinde für Tiefenanschlag
- 25
- Lager für Zwischenwelle / Sintergleitlager
- 26
- Lager für Antriebswelle / Sintergleitlager
- 27
- Sicherungsring
- 28
- Zylinderstifte
- 29
- Zylinderschraube
- 30
- Nut
- 31
- Passfeder
- 32
- Zylinderschrauben
- 33
- O-Ring
- 34
- Sicherungsring
- 35
- Sicherungsring
- R
- Rotationsachse des Werkzeugansatzes
- Z
- Erstreckungsrichtung der Druckhülse Axiale Richtung der Druckspindel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014113285 B3 [0005]
