DE202014103792U1

DE202014103792U1 - Spannfutter

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Publication number: DE202014103792U1
Application number: DE202014103792.6U
Authority: DE
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2014-08-14
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2024-08-15

Abstract

Spannfutter (1) mit mindestens einem Spannmittel (2) zur Anlage an ein Werkstück, mit einem der Verstellung des Spannmittels (2) dienenden Kolbensystem (3), das einen verstellbaren ersten Kolben (4) in einer ersten Kolbenkammer (5) mit mindestens einer Druckkammer (8) und mit mindestens einem Anschluss (9) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur Variation der auf das Werkstück wirkenden Anpresskraft ein mittels einer Steuervorrichtung (10) schaltbares und mit dem mindestens einen Anschluss (9) verbundenes Leitungssystem (11) vorgesehen ist, durch das in einer ersten Konfiguration der Steuervorrichtung (10) dem Kolbensystem ein erster Druck und in einer zweiten Konfiguration dem Kolbensystem (3) ein zweiter Druck zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit mindestens einem Spannmittel zur Anlage an ein Werkstück, mit einem der Verstellung des Spannmittels dienenden Kolbensystem, das einen verstellbaren ersten Kolben in einer ersten Kolbenkammer mit mindestens einer Druckkammer und mindestens einem Anschluss, d.h. einen Druckanschluss bzw. Druckmittelanschluss umfasst.
Solche Spannfutter sind aus dem Stand der Technik bekannt, haben aber den Nachteil, dass die auf das Werkstück wirkende Anpresskraft nur im Verstellbereich des Druckerzeugers (z.B. über ein Hydraulikaggregat oder einen Kompressor) variierbar ist. Erfordert die Bearbeitung eines Werkstücks Unterschiede hinsichtlich der auf das Werkstück einwirkenden Anpresskraft, die nicht im Verstellbereich des Druckerzeugers liegen, muss man normalerweise das Spannfutter auswechseln, was mit einem erhöhten Zweitaufwand verbunden ist. Gleichzeitig muss der Kunde einen großen Vorrat an Spannfuttern besitzen, die das Arbeiten mit unterschiedlichen Anpresskräften ermöglichen. Ebenso muss er eine Vielzahl von Ersatzspannfuttern vorhalten, um keine Ausfallzeiten während der Produktion zu riskieren. Dies ist mit einem deutlich erhöhten Kostenfaktor verbunden.
Darüber hinaus ist auch aus der Patentschrift DE 698880 ein Spannfutter bekannt, in der ein System aus mehreren nebeneinander oder hintereinander angeordneten Druckzylindern zum Verschieben einer Spannbacke beschrieben wird, um auf möglichst kleinem Raum eine große Anpresskraft auf das Werkstück zu erzielen. Ebenso sind Spannfutter aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen ein Druckübersetzer zur Einstellung eines bestimmten Drucks dem Kolben vorgeschaltet wird. In beiden Fällen können die Druckzylinder oder der Druckübersetzer nicht einzeln zu- oder abgeschaltet werden. Folglich ist es nur in einem kleinen Verstellbereich des Druckerzeugers möglich die Anpresskraft zu variieren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine Variation der Anpresskraft in einem weiten Verstellbereich möglich ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Spannfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zur Variation der auf das Werkstück wirkenden Anpresskraft ein mittels einer Steuervorrichtung schaltbares und mit dem mindestens einen Anschluss verbundenes Leitungssystem vorgesehen ist, durch das in einer ersten Konfiguration der Steuervorrichtung dem Kolbensystem ein erster Druck und in einer zweiten Konfiguration dem Kolbensystem ein zweiter Druck zugeordnet wird.
Durch die Erfindung wird es möglich ein Werkstück mit nur einem Spannfutter bei unterschiedlichen Anpresskräften zu bearbeiten, d.h. es ist kein Spannfutterwechsel notwendig. Ebenso erfolgt die Einstellung des Anpressdrucks über eine Steuereinheit am Spannfutter. Darüber hinaus muss ein geringerer Vorrat von Spannfuttern mit unterschiedlich ausübender Anpresskraft gehalten werden, wobei vor allem weniger Ersatzspannfutter von Nöten sind. Die Anschaffung von einem Spannfutter mit einer variabel ausübenden Anpresskraft geht damit mit einer erheblichen Kostenreduktion einher.
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Steuervorrichtung ein verstellbares Stellglied und mindestens einen mit den Leitungen des Leitungssystems verbundenen Leitungsanschluss umfasst. Dabei ermöglicht das verstellbare Stellglied eine separate Ansteuerung der Leitungen über den Leitungsanschluss und damit eine individuelle Steuerung der Druckkammern.
Im Rahmen der Erfindung weiterhin bevorzugt ist es, dass das Stellglied eine Bedienvorrichtung aufweist, die manuell oder automatisiert betätigbar ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Stellglied eine (Gewinde-)Bohrung, in der sich eine Stellgliedschraube befindet, welche durch das manuelle Drehen der Stellgliedschraube das Stellglied verstellt. Bei einer manuellen Betätigung ist es ganz besonders bevorzugt, wenn sich die Bedienvorrichtung an einer leicht zugänglichen Stelle, beispielsweise auf der dem Werkstück zugewandten Stirnseite des Spannfutters befindet, um eine einfache und jederzeit mögliche Betätigung zu ermöglichen. Alternativ zu einer manuellen Betätigung der Bedienvorrichtung durch ein Werkzeug ist alternativ auch eine automatisierte Form vorgesehen, wobei unter einer automatisierten Bedienvorrichtung eine elektronisch- oder Computer gesteuerte Bedienvorrichtung verstanden wird.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens eine der Kolbenkammern eine Lösekammer zum Lösen des Spannmittels aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform weist jede der Druckkammern jeweils eine Lösekammer auf, um ein rasches Lösen des Spannmittels zu ermöglichen.
Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, dass in der ersten Konfiguration der Steuervorrichtung der erste Druck in der Druckkammer der ersten Kolbenkammer verstellbar ist und durch das in der zweiten Konfiguration der Steuervorrichtung zusätzlich der zweite Druck in der Lösekammer verstellbar ist. Dabei wird eine Lösefläche druckbeaufschlagt, die der Druckfläche der ersten Kolbenkammer entgegengerichtet ist. Durch gleichzeitige Druckbeaufschlagung der Druckkammer und der Lösekammer werden unterschiedliche, auch unterschiedlich große Kolbenflächen druckbeaufschlagt, allerdings wirken die daraus resultierenden Kräfte entgegengesetzt und es kommt zu einer Verringerung der Anpresskraft durch Gegendruck.
In einer alternativen Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, wenn das Kolbensystem mindestens einen mit dem ersten Kolben in Kontakt stehenden zweiten Kolben in einer zweiten Kolbenkammer mit einer zweiten Druckkammer und mindestens einem eigenen Anschluss zum Leitungssystem aufweist, dass in der ersten Konfiguration der Steuervorrichtung der erste Druck in der Druckkammer der ersten Kolbenkammer verstellbar ist und dass in der zweiten Konfiguration zusätzlich der zweite Druck in der zweiten Druckkammer der zweiten Kolbenkammer verstellbar ist. Dadurch können durch das Verstellen der Steuervorrichtung unterschiedlich viele Druckkammern, d.h. unterschiedlich viele Kolbenflächen druckbeaufschlagt werden. Die daraus resultierenden Kräfte wirken in dieselbe Richtung, d.h. es kommt zu einer Vergrößerung der Anpresskraft. Alternativ können die Druckkammern auch nicht druckbeaufschlagt werden, sondern es kann mit Unterdruck gearbeitet werden. Ebenso ist es möglich den Tandemkolbenansatz mit dem im oberen Absatz beschriebenen Lösekammeransatz zu kombinieren, d.h. jede Kolbenkammer verfügt über eine Druckkammer und eine Lösekammer. In diesem Fall ist es besonders günstig, wenn die Steuereinheit über mehr als 2 Konfigurationen verfügt, so dass in einer ersten Konfiguration der Druck in der Druckkammer der ersten Kolbenkammer verstellbar ist, dass in einer zweiten Konfiguration zusätzlich der Druck in der Druckkammer der zweiten Kolbenkammer verstellbar ist, dass in einer dritten Konfiguration zusätzlich der Druck in der Lösekammer der ersten Kolbenkammer verstellbar ist, dass in einer vierten Konfiguration zusätzlich der Druck in der Lösekammer der zweiten Kolbenkammer und dass in einer fünften Konfiguration der Druck in einer der Druckkammern und einer der Lösekammern verstellbar ist. Dadurch lassen sich am Spannfutter mindestens 5 verschiedene Anpresskräfte einstellen.
Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass das Kolbensystem einen Druckübersetzer aufweist und dass in der ersten Konfiguration der Steuervorrichtung der erste Druck in der Druckkammer der ersten Kolbenkammer verstellbar ist und dass in einer zweiten Konfiguration der Druckübersetzer zuschaltbar ist und dadurch der zweite Druck in der Druckkammer der ersten Kolbenkammer verstellbar ist. In diesem Fall wird die Variation der Anpresskraft über die Variation des Drucks anstatt der Variation der Kolbenflächen erreicht. Ein Druckübersetzer kann auch mit dem Tandemkolbenansatz oder dem Lösekammeransatz kombiniert werden. Ebenso ist es vorteilhaft einen Druckübersetzer mit dem Tandemkolbenansatz und dem Lösekammeransatz, wie er im vorherigen Absatz beschrieben wurde, zu kombinieren, um die auf das Werkstück wirkenden Anpresskräfte noch stärker variieren zu können. Auch in diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, wenn die Steuereinheit mehr als 2 Konfigurationen aufweist.
Es hat sich als sinnvoll erwiesen, wenn das Leitungssystem für jede der Druckkammern eine separate zur Steuervorrichtung geführte Leitung aufweist, die abhängig von der Konfiguration der Steuervorrichtung individuell ansteuerbar sind. Darunter versteht man, dass von jeder Druckkammer eine unabhängige mit dem restlichen Leitungssystem nicht in Verbindung stehende Leitung zu den Leitungsanschlüssen der Steuervorrichtung führt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist jeder der Druckkammern je ein Anschluss von einer Seite, d.h. insgesamt zwei Anschlüsse zugeordnet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass durch die Steuervorrichtung bzw. durch das Verstellen des Stellglieds je nach Konfiguration einzelne Leitungen und somit einzelne Druckkammern zu- oder abgeschaltet werden können bzw. in den einzelnen Druckkammern, unabhängig voneinander, der Druck verändert werden kann.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass mittels des Stellglieds in der ersten Konfiguration, die Leitung zur ersten Druckkammer angesteuert ist zur Druckveränderung in der ersten Druckkammer und dass mittels des Stellglieds in der zweiten Konfiguration zusätzlich die Leitung zur zweiten Druckkammer mittels des Stellglieds angesteuert ist zur Druckveränderung in der zweiten Druckkammer. Diese Ausführungsform ermöglicht, dass in der ersten Konfiguration die Anpresskraft nur durch die erste Kolbenkammer bestimmt wird und dass, falls notwendig, die Anpresskraft erhöht wird durch die zusätzliche Druckbeaufschlagung der zweiten Kolbenkammer, durch Verstellung des Stellglieds in die zweite Konfiguration. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass auf das Werkstück mindestens zwei verschiedene Anpresskräfte bei Verwendung desselben Spannfutters realisiert werden können. Alternativ ist vorgesehen, dem Kolbensystem mehr als zwei Kolben zuzuordnen, um die auf ein Werkstück wirkende Anpresskraft bzw. einwirkende Zugkraft zu variieren. Dadurch können dann mit mehr als zwei verschiedenen Anpresskräften bzw. Zugkräften gearbeitet werden. Unter Druckveränderung versteht man in einer bevorzugten Ausführungsform eine Druckzunahme bzw. Druckbeaufschlagung, denkbar wäre es auch mit Unterdruck zu arbeiten. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich im Leitungssystem zur Druckveränderung ein Fluid. Denkbar wäre es auch mit mehr als nur einem gleichen Fluid eine Druckveränderung hervorzurufen.
Im Rahmen der Erfindung umfasst gemäß einer alternativen Ausführungsform das Leitungssystem miteinander strömungsverbundene und mittels Ventilen steuerbare, zur Steuervorrichtung führende Leitungen zwischen den einzelnen Druckkammern. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine von der Steuervorrichtung aus führende Hauptleitung mehrere über Ventile gesteuerte Abzweigungen aufweist, die zu den verschiedenen Druckkammern führen.
Weiterhin hat es sich in einer anderen Ausführungsform als günstig erwiesen, dass das Leitungssystem eine separate, von der Steuervorrichtung zu mindestens einer Lösekammer führende Lösekammerleitung aufweist. Diese Ausführungsform dient dem einfachen und raschen Lösen des Spannmittels. Im Rahmen der Erfindung ist es günstig, jeder Kolbenkammer je eine Lösekammer zuzuordnen. Folglich ist es von Vorteil, zur Steuervorrichtung zwei separate, nicht miteinander verbundene Lösekammerleitungen zur Lösekammer zu führen. Gemäß einer weiteren Alternative sind die Lösekammerleitungen strömungsverbunden, die entweder nur zusammen angesteuert werden können, oder separat über, beispielsweise Ventile.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der erste Kolben ein Verbindungsglied aufweist, das in einer Verbindungsgliedaufnahme des zweiten Kolbens aufgenommen ist. Dies ermöglicht einen Formschluss zwischen dem ersten Kolben und dem zweiten Kolben und ermöglicht dadurch eine synchrone Bewegung des zweiten Kolbens zum ersten Kolben, auch wenn nur die erste Kolbenkammer druckbeaufschlagt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Verbindungsgliedaufnahme z.B. in Form einer Gewindebohrung und das Verbindungsglied z.B. in Form einer Schraube ausgebildet. Mit dem Verbindungsglied und der Verbindungsgliedaufnahme ist also eine lösbare Verbindung geformt. Alternativ ist das Verbindungsglied in Form eines Stiftes oder Zapfens ausgebildet. Eine weitere Möglichkeit besteht auch darin, die Kolben nicht hintereinander anzuordnen, sondern nebeneinander anzuordnen und über ein Verbindungsglied seitlich, gegebenenfalls radial zu koppeln.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass den Kolben eine Kolbenfläche zugeordnet ist. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, dass die Größe der Kolbenfläche des ersten Kolbens der Größe der Kolbenfläche des zweiten Kolbens entspricht, oder dass die Kolbenfläche des ersten Kolbens unterschiedlich groß im Vergleich zur Kolbenfläche des zweiten Kolbens ist. Dabei ist die auf das Werkstück wirkende Druckbeaufschlagung (oder auch Zugbeaufschlagung) abhängig von den Kolbenflächen der beiden Kolben. Entspricht die Kolbenfläche des ersten Kolbens der Kolbenfläche des zweiten Kolbens, so kommt es zu einer Verdoppelung der Kolbenfläche und somit auch zu einer Verdoppelung der Anpresskraft. Durch Variation der Größe der verschiedenen Kolbenflächen lässt sich folglich auch die Druckbeaufschlagung nach Wunsch variieren. Anstatt die Druckbeaufschlagung durch die Variation der Kolbenflächen bzw. über eine Tandemkolbenkonstruktion zu erreichen, ist auch die Verwendung eines Druckumsetzers möglich.
Insbesondere ist es vorteilhaft, dass der Druck mindestens in einer der Druckkammern mittels eines Druckminderers variierbar ist. Somit wird eine Variation der Anpresskraft zusätzlich zu dem Tandemkolben d.h. zusätzlich zur Flächenvariation, zusätzlich zum Druckübersetzer oder der gleichzeitigen Druckveränderung in Druck- und Lösekammer erreicht. Dadurch lässt sich die Anpresskraft in kleineren, ggf. feineren Schritten variieren.
Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorgesehen, dass das Spannmittel in Form einer Zentrierspitze oder von Spannbacken oder einer Spannzange oder eines Spanndorns ausgebildet ist. Dabei ist es möglich, dass das Spannfutter mehr als nur ein Spannmittel aufweist.
Im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt ist es, wenn das Spannmittel in Form einer Zentrierspitze ausgebildet ist, die mittels des Kolbensystems verstellbar ist, und wenn ein weiteres Spannmittel in Form von Spannbacken ausgebildet ist, die mittels eines vom Kolbensystem getrennten Plattenkolbens radial verschiebbar sind. Diese Ausführungsform ist im Speziellen bei der Herstellung von Kurbelwellen von Vorteil. Dabei wird der Kurbelwellenrohling für die Bearbeitung an beiden Enden durch jeweils ein Spannfutter eingespannt, wobei eines der Spannfutter eine feststehende Zentrierspitze besitzt und das andere eine Zentrierspitze aufweist, die axial verstellbar ist. Bei Letzterem kann die auf den Kurbelwellenrohling ausgeübte Anpresskraft variiert werden. Durch Variation der Anpresskraft an der Zentrierspitze durch das Kolbensystem kann das Spannfutter auch an beiden Enden eingesetzt werden. Die Spannbacken spannen den Kurbelwellenrohling darüber hinaus unabhängig vom Kolbensystem. Alternativ ist es auch möglich, im Spannfutter ein zusätzliches Kolbensystem zur Variation der Anpresskraft durch die radial auf das Werkstück einwirkenden Spannbacken auszubilden, oder die Spannbacken direkt mit dem ersten Kolbensystem zu verbinden.
Im folgenden wird die Erfindung an zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
1 ein Schnitt I-I der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäß Spannfutters in der ersten Konfiguration,
2 eine Draufsicht des erfindungsgemäßen Spannfutters in der ersten Konfiguration,
3 einen Schnitt III-III der 2,
4a eine bevorzugte Ausführungsform der manuellen Bedienvorrichtung in erster Konfiguration,
4b einen Schnitt IV der 4a
5a eine der 4a entsprechende Darstellung in zweiter Konfiguration,
5b eine der 4b entsprechende Darstellung in zweiter Konfiguration,
6 einen Schnitt VI-VI der 2
7 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannfutters,
8 einen Schnitt VIII-VIII der 7,
9 einen Schnitt IX-IX der 7.
3 zeigt einen Schnitt einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannfutters 1, welcher einen Teil des Kolbensystems 3 im Futterkörper 29 darstellt. Dabei besteht das Kolbensystem 3 aus einem ersten zylinderförmigen Kolben 4, dem eine erste Kolbenfläche 36 zugeordnet ist, einer ersten Kolbenkammer 5, einem Verbindungsglied 21 in Form einer Schraube mit Innengewinde und einer Kolbenkammer 5 bzw. 16, welche eine ersten Druckkammer 18 und eine erste Lösekammer 32 umfasst. Die erste Kolbenstange 34, der erste Kolben 4 und das Verbindungsglied 21 sind einstückig gearbeitet. Darüber hinaus besteht das Kolbensystem 3 aus einem zweiten zylinderförmigen Kolben 6, dem eine zweite Kolbenfläche 37 zugeordnet ist, einer zweiten Kolbenstange 35, einer Verbindungsgliedaufnahme 22, und einer zweiten Kolbenkammer 7, die eine zweiten Druckkammer 19 und eine zweite Lösekammer 33 umfasst. Der erste Kolben 4 und der zweite Kolben 6 sind über das Verbindungsglied 21 bzw. die Verbindungsgliedaufnahme 22 miteinander verbunden. Aus 1 wird ersichtlich, dass die zweite Kolbenstange 35 mittels eines Kopplungsgliedes 38 mit einem weiteren dritten Kolben 39 in Verbindung steht, welcher ein Spannmittel 2, in diesem Fall eine Zentrierspitze 26, betätigt. Das Kopplungsglied 38 ist hierbei in Form einer Schraube ausgebildet, welches sich in einer Gewindebohrung der zweiten Kolbenstange 37 befindet. In 3 wird weiterhin ersichtlich, dass die Größe der ersten Kolbenfläche 36 der Größe der zweiten Kolbenfläche 37 in dieser bevorzugten Ausführungsform entspricht. Der einfacheren Fertigung ist es geschuldet, dass der Futterkörper 29 mehrteilig aufgebaut ist. Dadurch können insbesondere die Bohrungen für die erste Kolbenkammer 5 und die zweite Kolbenkammer 7 einfacher gefertigt werden, wobei die ersten Kolbenkammer 5 und die zweite Kolbenkammer 7 durch den Futterkörper 29 voneinander getrennt sind.
4 und 5 zeigen eine Draufsicht auf die Bedienvorrichtung 15 und einen Längsschnitt durch die Abbildung der Bedienvorrichtung 15 in der ersten und in der zweiten Konfiguration. Die Steuervorrichtung 10 besteht aus einem verstellbaren Stellglied 12, welches mehrere Leitungsanschlüsse 14 aufweist, und aus einer Bedienvorrichtung 15. Das Stellglied besteht aus einem Stellgliedkopf 40, einem Stellgliedkörper 41 und einem Stellgliedfuß 42 und weist eine durchgehende Bohrung auf, in der sich eine Stellgliedschraube 43 befindet. Der Stellgliedkörper 41, der Stellgliedfuß 42 und der Stellgliedkopf 40 der Stellgliedschraube 43 sind zylinderförmig ausgebildet, allerdings ist der Durchmesser des Stellgliedfußes 42 kleiner als der des Stellgliedkörpers 41 und dieser ist wiederum kleiner als der Durchmesser des Stellgliedkopfes 40. Das Stellglied 12 befindet sich in einer Stellgliedaufnahme 44, wobei ein Teil der Stellgliedaufnahme 44, die Stellgliedfußaufnahme 45, eine Gewindebohrung aufweist. Der Stellgliedkopf 40 befindet sich in einer Stellgliedaufnahme 46, der ein erster Anschlag 47 und ein zweiter Anschlag 48 zugeordnet ist. Mittels 6 wird ersichtlich, dass jeder Druckkammer 8 zwei Leitungen 13 zugeordnet sind. Die Leitungen 13 der Druckkammern 8 werden je nach Position des verstellbaren Stellgliedes 12 mit dessen Leitungsanschlüssen 14 verbunden. Dabei weist die erste Druckkammerleitung 49, welche zur ersten Druckkammer 30 führt, eine zusätzliche Abzweigung 50 auf, die einen Druckminderer 25 aufweist. Mittels des Druckminderers 25 wird in der ersten Druckkammer 30 dafür gesorgt, dass der dort herrschende Druck einen gewissen Schwellwert nicht überschreitet. Zusätzlich kann mit einem Durchflussminderer, z.B. mit einer Drosselschraube, die Spanngeschwindigkeit beeinflusst werden. Wie in 4 und 5 ersichtlich, weist das Stellglied 12 nicht nur Leitungsanschlüsse 14 für die Leitungen 13 zu den Druckkammern 8 auf, sondern auch je einen Leitungsanschluss 14, der zu den beiden Lösekammern 17 führt. Die Bedienvorrichtung 15 ist manuell durch das Drehen der Stellgliedschraube 43 verstellbar, wodurch eine Bedienscheibe 54 gedreht wird, und ist von außen an der Stirnseite des Spannfutters bedienbar (2).
1 zeigt, dass das erfindungsgemäße Spannfutter 1 zum einen das erfindungsgemäße Kolbensystem 3 aufweist, welches über einen dritten Kolben 39 mit einer Zentrierspitze 26 verbunden ist, und zum anderen einen Plattenkolben 28 aufweist, der nicht mit dem Kolbensystem 3 verbunden ist, sondern eine Spannplatte 52 verschiebt, die über eine Verbindung mit einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Spannglied die Spannbacken 27 verstellt.
Das erfindungsgemäße Spannfutter 1 in der ersten Ausführungsform dient der Variation der auf das Werkstück wirkenden Anpresskraft durch die Verstellung einer Zentrierspitze 26. Dazu weist die Steuervorrichtung 10 zwei Konfigurationen auf: In einer ersten Konfiguration ist die Bedienscheibe 54 in eine vertikale Position mittels der Stellgliedschraube 43 gedreht (4a). Der Stellgliedfuß 42 ist vollständig in die Gewindebohrung der Stellgliedfußaufnahme 45 eingedreht. Der Stellgliedkopf 40 befindet sich am ersten Anschlag 47 der Stellgliedkopfaufnahme 46. Aufgrund der Positionen des Stellglieds 12 sind nur die Leitungen 13, die zur ersten Druckkammer 18 führen, mit den Leitungsanschlüssen 14 verbunden, so dass nur die Leitungen 13 zur ersten Druckkammer 18 zugeschaltet sind, während die Leitungen 13 zur zweiten Druckkammer 19 abgeschaltet sind. Dadurch kommt es nur in der ersten Druckkammer 18 zum Druckanstieg, wodurch der erste Kolben 4 entlang der Längsachse nach vorne geschoben wird. Durch die Verbindung des ersten Kolbens 4 mit dem zweiten Kolben 6, durch das Verbindungsglied 21, wird durch den Druckaufbau in der ersten Druckkammer 18 auch der zweite Kolben 6 entlang der Längsachse nach vorne geschoben, und durch dessen Verbindung mittels Kopplungsglied 28 mit dem dritten Kolben 39, wird folglich auch die Zentrierspitze 26 entlang der Längsachse nach vorne geschoben. Da nur die erste Druckkammer 18 druckbeaufschlagt wurde, ist die auf das Werkstück wirkende Anpresskraft nur durch den auf die erste Kolbenfläche 36 wirkenden Druck der ersten Druckkammer 18 bestimmt. Zum Lösen, sprich zum Zurückfahren der Zentrierspitze 26 wird der Druck über die Lösekammerleitung 20 in der zweiten Lösekammer 33 erhöht. Der Druckaufbau in der zweiten Lösekammer 33 schiebt den zweiten Kolben 6 und damit auch den ersten Kolben 4 zurück und das Fluid fließt aus der ersten Druckkammer 18 ab. Durch das Zurückschieben des ersten Kolbens 4 und des zweiten Kolbens 6 wird auch die Zentrierspitze 26 zurückgefahren.
Um die auf das Werkstück wirkende Anpresskraft zu erhöhen, kann die Steuervorrichtung 10 in eine zweite Konfiguration verstellt werden. Dazu wird die Stellgliedschraube 43 gedreht, so dass die Bedienscheibe 54 in einer horizontalen Position steht (5a). Dadurch wird das Stellglied 12, nach rechts verstellt, der Stellgliedkopf 40 befindet sich am zweiten Anschlag 48 der Stellgliedkopfaufnahme 46. Durch die veränderten Positionen des Stellglieds 12 sind nun auch die Leitungen 13 zur zweiten Druckkammer 19 mit den Leitungsanschlüssen 14 verbunden (6). Dadurch kommt es sowohl in der ersten Druckkammer 18 als auch in der zweiten Druckkammer 19 zur Druckbeaufschlagung. Der erste Kolben 4 wird durch die Druckbeaufschlagung der ersten Druckkammer 18 entlang der Längsachse nach vorne geschoben. Der zweite Kolben 6 erfährt eine zusätzlich Kraft durch die Druckbeaufschlagung der zweiten Druckkammer 19, und wird ebenfalls entlang der Längsachse nach vorne geschoben. Da die erste Kolbenfläche 36 und die zweite Kolbenfläche 37 in dem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannfutters 1 gleich sind, kommt es zu einer Verdoppelung der Kolbenfläche 24 und folglich zu einer Verdoppelung der auf das Werkstück wirkenden Anpresskraft. Zum Lösen, sprich zum Zurückfahren der Zentrierspitze 26 wird im Falle der Druckbeaufschlagung der beiden Druckkammern 8 sowohl die erste Lösekammer 32 als auch die zweite Lösekammer 33 druckbeaufschlagt. Dadurch werden der erste Kolben 4 durch die Druckbeaufschlagung in der ersten Lösekammer 32 und der zweite Kolben 6 durch die Druckbeaufschlagung in der zweiten Lösekammer 33 entlang der Längsachse zurückgeschoben und das Fluid aus der ersten Druckkammer 18 und das Fluid aus der zweiten Druckkammer 19 fließen ab. Durch das Zurückschieben des ersten Kolbens 4 und des zweiten Kolbens 6 wird die Zentrierspitze 26 zurückgefahren.
7 zeigt eine Draufsicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannfutters 1. Anhand von 8 erkennt man, dass das zweite Ausführungsbeispiel ein Kolbensystem 3 mit nur einem ersten Kolben 4, einer ersten Druckkammer 18 und einer Lösekammer 17 aufweist. Dem ersten Kolben 4 ist eine erste Kolbenfläche 36 zugeordnet. Dem ersten Kolben 4 kann darüber hinaus eine Lösefläche 53 zugeordnet werden, wobei die Lösefläche 53 kleiner ist als die erste Kolbenfläche 36. 9 zeigt, dass die Steuervorrichtung 10 des zweiten Ausführungsbeispiels der des ersten Ausführungsbeispiels entspricht.
Befindet sich die Steuervorrichtung 10 in der ersten Konfiguration, d.h. befindet sich die Bedienscheibe 54 in einer vertikalen Position, so sind nur die Leitungen 13, die zur ersten Druckkammer 18 führen, zugeschaltet. Folglich wird nur die erste Druckkammer 18 druckbeaufschlagt, der Kolben 4 wird in 8 vertikal nach unten verstellt. Die Anpresskraft auf das Werkstück wird dabei nur durch den Druck auf die erste Kolbenfläche 36 bestimmt. Zur Verringerung der Anpresskraft wird die Stellgliedschraube 43 des Stellgliedes 12 gedreht, so dass sich die Bedienscheibe 54 in einer horizontalen Position befindet. Die Steuervorrichtung 10 ist in ihre zweite Konfiguration eingestellt. Durch die Verstellung des Stellglieds 12 werden zusätzlich zu den Leitungen 13, die zur ersten Druckkammer 18 führen, die Lösekammerleitung 20 zur Lösekammer 17 zugeschaltet. Dadurch wird der erste Kolben 4, wie in 8 ersichtlich, durch die Kraft, die durch die Druckbeaufschlagung in der ersten Druckkammer 18 entsteht, vertikal nach unten geschoben. Allerdings wird die auf das Werkstück wirkende Anpresskraft reduziert, da die Kraft, die aus der Druckbeaufschlagung der Lösekammer 17 resultiert entgegen der Kraft, die aus der Druckbeaufschlagung der ersten Druckkammer 18 hervorgeht, wirkt. Folglich wird die resultierende Anpresskraft bestimmt aus der Differenz der ersten Kolbenfläche 36 und der Lösefläche 53, d.h. der Kolbenfläche in der Lösekammer 17. Beim zweiten Ausführungsbeispiel betätigt das erfindungsgemäße Kolbensystem 3 die Spannbacken 27; dieses dient also dem radialen Spannen eines Werkstücks.
Bezugszeichenliste

1: Spannfutter
2: Spannmittel
3: Kolbensystem
4: erster Kolben
5: erste Kolbenkammer
6: zweiter Kolben
7: zweite Kolbenkammer
8: Druckkammer
9: Anschluss
10: Steuervorrichtung
11: Leitungssystem
12: Stellglied
13: Leitung
14: Leitungsanschluss
15: Bedienvorrichtung
16: Kolbenkammer
17: Lösekammer
18: erste Druckkammer
19: zweite Druckkammer
20: Lösekammerleitung
21: Verbindungsglied
22: Verbindungsgliedaufnahme
23: Kolben
24: Kolbenfläche
25: Druckminderer
26: Zentrierspitze
27: Spannbacken
28: Plattenkolben
29: Futterkörper, z.B. in Form eines Flansches
32: erste Lösekammer
33: zweite Lösekammer
34: erste Kolbenstange
35: zweite Kolbenstange
36: erste Kolbenfläche
37: zweite Kolbenfläche
38: Kopplungsglied
39: dritter Kolben
40: Stellgliedkopf
41: Stellgliedkörper
42: Stellgliedfuß
43: Stellgliedschraube
44: Stellgliedaufnahme
45: Stellgliedfußaufnahme
46: Stellgliedkopfaufnahme
47: erster Anschlag
48: zweiter Anschlag
49: erste Druckkammerleitung
50: Abzweigung
52: Spannplatte
53: Lösefläche
54: Bedienscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 698880 [0003]

Claims

Spannfutter (1) mit mindestens einem Spannmittel (2) zur Anlage an ein Werkstück, mit einem der Verstellung des Spannmittels (2) dienenden Kolbensystem (3), das einen verstellbaren ersten Kolben (4) in einer ersten Kolbenkammer (5) mit mindestens einer Druckkammer (8) und mit mindestens einem Anschluss (9) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur Variation der auf das Werkstück wirkenden Anpresskraft ein mittels einer Steuervorrichtung (10) schaltbares und mit dem mindestens einen Anschluss (9) verbundenes Leitungssystem (11) vorgesehen ist, durch das in einer ersten Konfiguration der Steuervorrichtung (10) dem Kolbensystem ein erster Druck und in einer zweiten Konfiguration dem Kolbensystem (3) ein zweiter Druck zugeordnet ist.
Spannfutter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (10) ein verstellbares Stellglied (12) und mindestens einen mit den Leitungen (13) des Leitungssystems (11) verbundenen Leitungsanschluss (14) umfasst.
Spannfutter (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied (12) eine Bedienvorrichtung (15) aufweist, die manuell oder automatisiert betätigbar ist.
Spannfutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Kolbenkammern (5; 16) eine Lösekammer (17) zum Lösen des Spannmittels (2) aufweist.
Spannfutter (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Konfiguration der Steuervorrichtung (10) der erste Druck in der Druckkammer (8) der ersten Kolbenkammer (5) verstellbar ist und dass in der zweiten Konfiguration der Steuervorrichtung (10) zusätzlich der zweite Druck in der Lösekammer (17), vorzugsweise durch Druckbeaufschlagung einer Lösefläche (53) verstellbar ist.
Spannfutter (1) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbensystem (3) mindestens einen mit dem ersten Kolben (4) in Kontakt stehenden zweiten Kolben (6) in einer zweiten Kolbenkammer (7) mit einer zweiten Druckkammer (19) und mindestens einem Anschluss (9) zum Leitungssystem (11) aufweist, dass in der ersten Konfiguration der Steuervorrichtung (10) der erste Druck in der Druckkammer (8) der ersten Kolbenkammer (5) verstellbar ist und dass in der zweiten Konfiguration zusätzlich der zweite Druck in der zweiten Druckkammer (19) der zweiten Kolbenkammer (7) verstellbar ist.
Spannfutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolbensystem (3) einen Druckübersetzer aufweist und dass in der ersten Konfiguration der Steuervorrichtung (10) der erste Druck in der Druckkammer der ersten Kolbenkammer (5) verstellbar ist und dass in einer zweiten Konfiguration der Druckübersetzer zuschaltbar ist und dadurch der zweite Druck in der Druckkammer (8) der ersten Kolbenkammer (5) verstellbar ist.
Spannfutter (1) nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem (11) für jede der Druckkammern (8) eine separate zur Steuervorrichtung (10) geführte Leitung (13) aufweist, die abhängig von der Konfiguration der Steuervorrichtung (10) individuell ansteuerbar sind.
Spannfutter (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Stellglieds (12) in der ersten Konfiguration, die Leitung (13) zur ersten Druckkammer (18) angesteuert ist zur Druckveränderung in der ersten Druckkammer (18), und dass mittels des Stellglieds (12) in der zweiten Konfiguration zusätzlich die Leitung (13) zur zweiten Druckkammer (19) mittels des Stellglieds (12) angesteuert ist zur Druckveränderung in der zweiten Druckkammer (19).
Spannfutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem (11) miteinander strömungsverbundene und mittels Ventilen steuerbare, zur Steuervorrichtung (10) führende Leitungen (13) zwischen den einzelnen Druckkammern (8) umfasst.
Spannfutter (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungssystem (11) eine separate von der Steuervorrichtung (10) zu mindestens einer der Lösekammern (17) führende Lösekammerleitung (20) aufweist.
Spannfutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (4) ein Verbindungsglied (21) aufweist, das in einer Verbindungsgliedaufnahme (22) des zweiten Kolbens (6) aufgenommen ist.
Spannfutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass den Kolben (23) eine Kolbenfläche (24) zugeordnet ist.
Spannfutter (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Kolbenfläche (24) des ersten Kolbens (4) der Größe der Kolbenfläche (24) des zweiten Kolbens (6) entspricht, oder dass die Kolbenfläche (24) des ersten Kolbens (4) unterschiedlich groß im Vergleich zur Kolbenfläche (24) des zweiten Kolbens (6) ist.
Spannfutter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck mindestens in einer der Druckkammern (8) mittels eines Druckminderers (25) variierbar ist.
Spannfutter (1) nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (2) in Form einer Zentrierspitze (26), oder von Spannbacken (27), oder einer Spannzange, oder eines Spanndorns ausgebildet ist.
Spannfutter (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel in Form einer Zentrierspitze (26) ausgebildet ist, die mittels des Kolbensystems (3) verstellbar ist, und dass ein weiteres Spannmittel (2) in Form von Spannbacken (27) ausgebildet ist, die mittels eines vom Kolbensystem (3) getrennten Plattenkolbens (28) radial verschiebbar sind.