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Spannzange Die Erfindung betrifft eine Spannzange zum Einspannen von
Werkstückstangen auf selbsttätigen Drehbänken, die mit sich außenseitig an einer
starren Gegenhalterung abstützenden Spannelementen versehen ist, welche im entspannten
Zustand schräg zur radialen Richtung geneigt sind und unter Einwirkung einer axialen
Spannkraft unter Verschwenkung um die Abstützstelle an der Gegenhalterung einen
radialen Spannhub ausführen.
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Die zum Einspannen von Werkstücken verwendeten Spannzangen weisen
üblicherweise einen geschlitzten, an der Außenseite kegeligen Spannkopf auf, dessen
zwischen den Schlitzen liegende elastische Klemmbacken dadurch gegen das Werkstück
verspannt werden, daß sie mit ihren kegelförmigen Außenflächen in einen Hohlkegel
gezogen oder gedrückt werden. Dabei geht jedoch ein großer Teil der zum Spannen
aufgebrachten Kraft für die überwindung der Reibung zwischen den aufeinanderwirkenden
Kegelflächen verloren. Der radiale Spannhub ist bei diesen Spannzangenausführungen
von der Größe der axialen Bewegung sowie dem jeweiligen Kegelwinkel abhängig.
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Bei einer bekannten Spannzange dieser Art erfolgt die radiale Verspannung
der federnden Klemmbacken mittels eines Keilgetriebes, welches seinerseits über
ein Zahnradgetriebe angetrieben wird. Bei einem solchen aus einer Kette von Keilstücken
und mehreren hintereinandergeschalteten Keilflächen bestehenden Keilgetriebe ergeben
sich bei Betätigung der Spannzange zwangläufig erhebliche Reibungswiderstände und
entsprechend hohe Reibungsverluste. Der Wirkungsgrad eines solchen Spannzangenantriebs
ist daher verhältnismäßig gering und der Verschleiß beträchtlich.
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Dies gilt auch für eine andere bekannte Spannzange. bei der die Verspannung
der Klemmbacken mit Hilfe von Kugeln erfolgt, die in einem Käfig liegen. Es ergeben
sich hier hohe spezifische Flächenpressungen an den Kugeln und deren Abstützflächen.
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Schließlich sind zur radialen Verspannung von Bauteilen Ringspannscheiben
bekannt, die aus stumpfkegeligen, innen und außen geschlitzten Ringen aus Federstahl
od. dgl. bestehen, die beim Flachdri:clien eine radiale Spannwirkung ausüben. Die
Her stellung solcher aus hochwertigem Federstahl gefertigter profilierter Ringspannscheiben
ist verhältnismäßig teuer. Da zudem die dünnen Ringspannscheiben im allgemeinen
paketweise eingebaut werden müssen., um die erforderlichen hohen Spannkräfte zu
e1,1-Zielen, ist die Verwendung der Ringspannscheiben 'x#i Spannzangen od. dgl.
mit erheblichen Kosten verbunden. Außerdem ergeben sich bei radialer Verspannung
der Ringspannscheiben erhebliche Kantenpressungen an den aufeinanderwirkenden Spannflächen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannzange von einfacher
Bauweise zu schaffen, mit der sich bei Vermeidung größerer Reibungsverluste hohe
Spannkräfte erzielen lassen.
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Gemäß der Erfindung bestehen die Spannelemente aus einer Anzahl auf
einem Kreis angeordneter, kniehebelartig wirkender starrer Schwenkstege, die sich
einerseits an der starren Gegenhalterung, andererseits jeweils an einem in radialer
Richtung federnden Spannsegment am Einspannkopf der gegenüber der starren Gegenhalterung
axial verschiebbaren Spannzange abstützen.
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Vorzugsweise bestehen die Schwenkstege aus Rechteckscheiben, die einfach
und billig herzustellen sind. Um bei der Montage einer derartigen Spannzange die
Schwenkstege bequem einsetzen zu können, ist vorgesehen, sämtliche Schwenkstege
mittels eines elastischen Verbindungsstoffes, z. B. Gummi, zu einem Ring zusammenzufassen,
der als einheitliches Bauteil in die Spannzange eingesetzt werden kann. Der Gummi
bzw. der elastische Verbindungsstoff schafft eine ausreichende Veränderungsmöglichkeit
der Schräglage der Schwenkstege beim Spannen und Entspannen der Spannzange.
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Die erfindungsgemäße Spannzange zeichnet sich gegenüber den bekannten
Ausführungen insbesondere durch ihre bauliche Einfachheit, durch die sich bei ihr
ergebenden geringen Reibungsverluste sowie durch ihre geringe Verschleißanfälligkeit
aus. Da die Verspannung nicht über aufeinander,-leitende Kegelflächen, sondern mittels
der kniehebelartig wirkenden Schwenkstege herbeigeführt wird, lassen sich mit vergleichsweise
kleinen axialen Spannwegen der Zange sehr hohe Spannkräfte erzielen, ohne daß nennenswerte
Reibungsverluste entstehen. Die zur Verspannung verwendeten Schwenkstege sind einfache
Bauteile, die schnell und billig herzustellen sind und gegebenenfalls leicht ausgewechselt
werden können.
Vorteilhaft ist ferner, daß bei der erfindungsgemäßen
Spannzange der Betrag des radialen Spannweges bei gleichbleibender Axialbewegung
der Zange von der jeweiligen Schräglage der Schwenkstege abhängt, die sich leicht
verändern läßt. Schließlich ist auch von Vorteil, daß sich die Schwenkstege flächig
an den Spannbacken und dem Widerlager der Spannzange abstützen, da hierdurch übermäßig
hohe Flächenpressungen vermieden werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Spannzange dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die Spannzange gemäß der Erfindung im
Längsschnitt, F i g. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 1.
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Die Spannzange 10 ist am vorderen Ende eines Spannrohres 11 angeordnet.
Der Einspannkopf 12 der Spannzange ist durch radiale Sägeschnitte 13 in eine Reihe
von Spannsegmenten 14 aufgeteilt, die ein gewisses radiales Federungsvermögen haben,
um eine in die Spannzangenbohrung 15 eingeführte und in der Zeichnung nicht dargestellte
Stange einspannen zu können. Das Spannen erfolgt dabei in bekannter Weise durch
axiale Verschiebung der Spannzange 10 gegenüber der Spannhülse 16. Der radiale Spannhub
wird dabei erzwungen durch schrägstehende Schwenkstege 17. Für jedes Segment 14
der Spannzange ist ein Schwenksteg 17 vorgesehen. Das eine Ende 17' eines jeden
Schwenksteges stützt sich gegen das Spannsegment 14 ab, während das andere Ende
17" sich gegen eine starre Gegenhalterung 18 abstützt, die am vorderen Ende der
Spindelhülse 16 befestigt ist.
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In F i g. 1 der Zeichnung ist erkennbar, daß bei einer Verschiebung
der Spannzange 10 gegenüber der Gegenhalterung 18 die Schrägstellung der Schwenkstege
17 verändert wird. Die Schwenkstege 17 nehmen eine steilere Stellung ein.
Da die außenliegende Gegenhalterung 18 starr ist, wird unter der Kniehebelwirkung
der Schwenkstege eine Verformung der Spannsegmente 14 bewirkt. Die Spannzangenbohrung
15 wird verengt, bis die Segmente 14 mit ihrer innenliegenden Druckfläche an der
Werkstoffstange anliegen und diese damit festklemmen.
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Soll nach Durchführung der Bearbeitung des vorderen aus der Spannzange
herausragenden Endes der Werkstückstange letztere gelöst werden, so kann das durch
Vorschieben des Spannrohres 11 mit der Spannzange 10 bewirkt werden. Ein
solches Vorschieben hat eine Verschwenkung der Schwenkstege 17 zur Folge, die dadurch
aus ihrer verhältnismäßig steilen Spannstellung in eine stärker geneigte Lage schwenken.
Das wiederum hat zur Folge, daß die Spannsegmente 14 radial nach außen in ihre Ausgangslage
zurückfedern können. Damit ist die Einspannung der Werkstückstange aufgehoben, so
daß die Stange ungehindert vorgeschoben oder zurückgezogen werden kann.
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Bei der dargestellten Spannzange sind die kreisförmig zueinander angeordneten
rechteckigen Schwenkstege 17 durch Zwischenglieder 19 aus elastischem Werkstoff,
wie Gummi, zu einem ringförmigen Gebilde miteinander vereinigt.
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Der Raum zwischen dem Einspannkopf 12 der Spannzange 10 und der Gegenhalterung
18 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Ring 20 abgedeckt,
der seinerseits mit einem Dichtungsring 21 außenseitig an den Segmenten 14 der Spannzange
anliegt.
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Die Spannzange 10, 12 ist im wesentlichen rund ausgebildet.
Lediglich an den Stellen, an welchen sich die Schwenkstege 17 abstützen, ist die
Spannzange entsprechend den sechseckigen Segmenten 14 sechseckig ausgebildet. Ebenso
ist die Gegenhalterung 18 an der Abstützstelle der Schwenkstege 17 sechseckig ausgebildet.