-
Die Erfindung betrifft ein Spannmittel in Art eines Innenspannmittels nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Spanneinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 7.
-
Erfindungsgemäße Spannmittel dienen dem Festlegen eines Werkstücks, insbesondere zur Rotationsbearbeitung. Hierfür weisen die Spannmittel mehrere bezogen auf eine Axialrichtung bzw. eine Rotationsrichtung umlaufend angeordnete Spannsegmente auf, die ihrerseits über nach außen weisende Spannflächen verfügen. Die Spannsegmente können gemeinsam axial verlagert werden, wobei sie aufgrund ihrer Anlage an den schräg gestellten Führungsflächen des Gehäuses hierdurch radial ein- oder ausgefahren werden. Dies dient dem Zweck, durch radiales Ausfahren den Spannzustand herzustellen und durch radiales Einfahren ihn wieder zu lösen.
-
Bei bekannten Spannmitteln ist üblicherweise vorgesehen, dass die Spannsegmente gemeinsam eine Einheit bilden, wobei zwischen den Spannsegmenten verformbare Abschnitte vorgesehen sind, die das Aufweiten dieser gemeinsamen Einheit gestatten. Die Spannsegmente bilden somit einen gemeinsam handhabbaren Spannring, der auf im montierten Zustand einen Spannkonus umgibt, an dem die genannten schräg gestellten Führungsflächen vorgesehen sind.
-
Zur Kopplung der Spannsegmente mit dem gemeinsamen Zugorgan ist üblicherweise eine Zughülse vorgesehen, die innenseitig der besagten Einheit aus Spannsegmenten angeordnet ist und axial verlagerbar ist. Diese Zughülse steht im Eingriff mit der Einheit aus Spannsegmenten. Wird die Zughülse als Ganzes axial verlagert, so führt dieser Eingriff dazu, dass die Spannsegmente entlang der Führungsflächen in einer überlagerten radialen und axialen Bewegung gemeinsam bewegt werden.
-
Die Zughülse ist üblicherweise zum Zwecke des Lösens mit einem Zugorgan in Form einer Zugstange über eine Bajonettkopplung verbunden.
-
Ein solcher Aufbau mit Zughülse und einer Einheit aus zusammengefügten Spannsegmenten ist für größere Durchmesser, innerhalb derer gespannt werden soll, zweckmäßig. Probleme ergeben sich insbesondere bei kleinen Spanndurchmessern, da der die Führungsfläche zur Verfügung stellende Spannkonus bei solchen geringen Durchmessern zu dünn wird und daher die gewünschte Steifigkeit vermissen lässt. Dies gilt umso mehr, wenn innerhalb dieses Spannkonus mit Führungsflächen noch die genannte Zughülse geführt sein muss.
-
AUFGABE UND LÖSUNG
-
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spannmittel zur Verfügung zu stellen, welches bei kleinen Bohrungsdurchmessern ein sicheres Spannen gestattet.
-
Ein erfindungsgemäßes Spannmittel ist zu diesem Zweck folgendermaßen ausgestaltet. Das Spannmittel verfügt über ein in Axialrichtung erstrecktes Gehäuse und vorzugsweise über eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilten Spannsegmenten mit Spannflächen zur Anlage am Werkstück. Am Gehäuse des Spannmittels sind schräggestellte Führungsflächen vorgesehen, und die Spannsegmente verfügen über Gleitflächen, mit denen sie an den Führungsflächen des Gehäuses anliegen, so dass die Spannsegmente bei einer axialen Verlagerung gegenüber den Führungsflächen zwischen einer radial eingefahrenen und einer radial ausgefahrenen Stellung verlagert werden. Zur axialen Verlagerung der Spannsegmente sind die Spannsegmente über eine Bajonettkupplung mit einem zentralen Zugorgan koppelbar.
-
Die Spannsegmente sind als Spannsegmenteinheiten ausgebildet, die jeweils zusätzlich zur Spannfläche und zur Gleitfläche auch eine Bajonettkopplungsfläche als Teil der Bajonettkupplung aufweisen.
-
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung ist demnach vorgesehen, dass die eingangs genannte Zweiteilung einer axial beweglichen Zughülse und von Spannsegmenten, die axial und radial beweglich sind, abgewichen wird. Statt der Zughülse sind es die Spannsegmenteinheiten selbst, die mit ihrem rückwärtigen Ende die Bajonettkopplungsflächen zur Verfügung stellen und mit ihrem vorderen Ende die Spannflächen. Es werden dadurch zum einen Bauteile eingespart. Wichtiger noch ist es jedoch, dass durch diese Gestaltung besonders kleine Spannmittel möglich sind, da auf die innenseitig der Spannsegmente laufende Zughülse verzichtet werden kann.
-
Die Aufgabe der Zughülse, die Bajonettkopplungsflächen zur Verfügung zu stellen, wird stattdessen durch die Spannsegmenteinheiten selbst übernommen. Jede der vorzugsweise drei Spannsegmenteinheiten verfügt über eine solche Bajonettkopplungsfläche, wobei zur Kopplung des Bajonetts zwischen diesen Bajonettkopplungsflächen Unterbrechungen vorgesehen sind. Hierdurch kann das Bajonett zusammengefügt werden, so dass die Bajonettkopplungsflächen an den Spannsegmenteinheiten anschließend an korrespondierenden Bajonettkopplungsflächen eines zentralen Zugorgans anliegen und durch dieses zum Zwecke des Spannens und Entspannens axial bewegt werden können.
-
Da bei einer axialen Verlagerung der Spannsegmenteinheiten diese als Ganzes auch radial verlagert werden, gilt dies auch für die Bajonettkopplungsflächen, die an ihnen vorgesehen sind. Diese werden also im gekoppelten Zustand mit korrespondierenden Bajonettkopplungsflächen auf Seiten eines Zugorgans radial gegenüber diesen korrespondieren Bajonettkopplungsflächen verschoben. Aufgrund des sehr spitzen Winkels dieser Verlagerung ist dies jedoch für den Betrieb unschädlich.
-
Es wird als bevorzugt angesehen, wenn wie oben beschrieben mehrere Spannsegmenteinheiten Verwendung finden. Grundsätzlich ist jedoch auch die Verwendung nur einer Spannsegmenteinheit möglich. Diese ist dann zwar nicht mehr zur Zentrierung des Werkstücks geeignet, was jedoch in Abhängig des Anwendungsfalles akzeptabel sein kein. Bei einer Gestaltung des Spannmittels mit nur einer Spannsegmenteinheit sind vergleichsweise geringe Baumaße des Spannmittels möglich. Soweit im Rahmen dieser Beschreibung auf mehrere Spannsegmenteinheiten an einem Spannmittel Bezug genommen ist, sind dementsprechend auch Alternativen mit nur einer Spannsegmenteinheit mit offenbart.
-
In der radial ausgefahrenen Stellung definieren die Spannflächen der Spannsegmente vorzugsweise einen Kreisdurchmesser von weniger als 20 mm, vorzugsweise von weniger als 15 mm.
-
Insbesondere bei solch kleinen Spanndurchmessern ist die bauliche Gestaltung erfindungsgemäßer Art von Vorteil, da eine Schwächung des die Gleitflächen tragenden Gehäuses durch eine Zughülse vermieden wird.
-
Die Spannsegmenteinheiten sind vorzugsweise im Bereich der Spannflächen in nach radial außen offenen Nuten des Gehäuses geführt.
-
Gemäß dieser Variante ist somit vorgesehen, dass das Gehäuse im Bereich der Gleitflächen keine konische oder pyramidale Formgebung aufweist, sondern mit Nuten versehen ist, in denen die Spannsegmenteinheiten geführt sind. Der Grund dieser Nuten bildet somit die gehäuseseitigen Gleitflächen.
-
Diese Gestaltung gestattet es, das Gehäuse im Bereich der Spannflächen der Spannsegmenteinheiten nur in geringem Maße durch die Nuten zu schwächen. Die Schwächung ist demzufolge erheblich geringer als sie wäre, wenn das Gehäuse im Bereich der Gleitflächen jene nicht am Grund von Nuten, sondern unmittelbar an der Außenseite vorsähe.
-
Die Spannsegmenteinheiten sind vorzugsweise abschnittsweise in Durchbrechungen des Gehäuses geführt. Die Bajonettkopplungsflächen und die Spannflächen sind vorzugsweise auf einander gegenüberliegenden Seiten dieser Durchbrechungen an den Spannsegmenteinheiten vorgesehen.
-
Die genannte Gestaltung gestattet eine sehr kompakte Bauform. Das Gehäuse des Spannmittels weist für jedes Spannsegment eine Durchbrechung auf, welche gegenüber der Axialrichtung angestellt ist und in der jeweils eine Spannsegmenteinheit angeordnet ist. Im Bereich der Spannflächen geht diese Durchbrechung vorzugsweise in die oben beschriebene Nut zur Führung der Spannsegmenteinheiten über. Auf der den Spannflächen abgewandten Seite sind jenseits der Durchbrechungen die genannten Bajonettkopplungsflächen der Spannsegmenteinheiten vorgesehen.
-
Die Anzahl der Spannsegmenteinheiten ist vorzugsweise ungerade und beträgt insbesondere vorzugsweise drei.
-
Eine ungerade Zahl von Spannsegmenteinheiten führt insbesondere im Zusammenhang mit oben genannter Gestaltung mit Nuten zur Führung der Spannsegmenteinheiten dazu, dass jeweils gegenüberliegend zu einer Spannsegmenteinheit das Material des Gehäuses nicht ebenfalls durch eine Nut geschwächt ist. Im Falle der bevorzugten Gestaltung mit drei Nuten weist das Gehäuse im Bereich dieser Nuten bezogen auf eine Querschnittsfläche drei um jeweils 120° versetzte Nuten auf, während gegenüberliegend zu den Nuten, ebenfalls jeweils um 120° versetzt, das Material des Gehäuses stehen geblieben ist und somit ein hohes Maß an Steifigkeit gewährleistet sowie ein radiales Ausweichen während des Spannvorgangs verhindert.
-
Die Bajonettkopplungsflächen sind vorzugsweise an der Außenseite der Spannsegmenteinheiten vorgesehen.
-
Durch nach außen weisende Bajonettkopplungsflächen sind diese auf einem vergleichsweise großen Kreisdurchmesser angeordnet, welcher außenseitig der Spannsegmenteinheiten angeordnet ist. Eine Kopplung hier mit Bajonettkopplungsflächen, die dem Zugorgan zugeordnet sind, ist baulich einfacher zu realisieren als bei nach innen gewandten Bajonettkopplungsflächen an den Spannsegmenteinheiten.
-
Nach innen gewandte Bajonettkopplungsflächen können allerdings von Vorteil sein, um eine besonders kompakte Bauweise des Spannmittels zu erzielen.
-
Eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung verfügt über ein Spannmittel nach vorbeschriebener Art. Sie verfügt weiterhin über ein Zugorgan zur gemeinsamen Steuerung der Spannsegmenteinheiten. Zur Kopplung des Zugorgans mit den Spannsegmenteinheiten ist auf der Seite des Zugorgans ein Bajonettkopf mit Bajonettkopplungflächen zum Zusammenwirken mit den Bajonettkopplungsflächen an den Spannsegmenteinheiten vorgesehen.
-
Eine solche Spanneinrichtung verfügt demnach über ein zentrales Zugorgan zur Kraftbeaufschlagung aller Spannsegmenteinheiten in gemeinsamer Art und Weise. Dieses Zugorgan weist seinerseits korrespondierend zu den Bajonettkopplungsflächen der Spannsegmenteinheit eine ebensolche Zahl von Bajonettkopplungsflächen auf. Wie es bei einer Bajonettverbindung üblich ist, werden die Bajonettkopplungsflächen, die dem Zugorgan zugeordnet sind, und die Bajonettkopplungsflächen, die an den Spannsegmenteinheiten vorgesehen sind, in Umfangsrichtung versetzt zueinander axial aufeinander zubewegt, um anschließend relativ zueinander verdreht zu werden, so dass dann bezogen auf die Umfangsrichtung die jeweiligen Bajonettkopplungsflächen in Anlage zueinander gelangen.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das nachfolgend anhand der Figuren erläutert ist.
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Spannmittel in einer Schrägansicht.
-
2 zeigt die Spanneinrichtung der 1 in geschnittener Schrägansicht.
-
3 zeigt das Spannmittel in einer Darstellung von schräg hinten.
-
4 zeigt eine Spannsegmenteinheit des Spannmittels.
-
5 zeigt den Spannbereich des Spannmittels in geschnittener Darstellung.
-
6 und 7 zeigen die Spanneinrichtung mit entkoppeltem und angekoppeltem Spannmittel in geschnittener Ansicht.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
1 zeigt eine erfindungsgemäße Spanneinrichtung 10 mit einer Basis 11 sowie einem Spannmittel 12, welches mittels Schrauben 13 an der Basis 11 befestigt werden kann.
-
Die Spanneinrichtung 10 ist dafür vorgesehen, in einem Spannbereich 14 Werkstücke zu spannen, indem hier vorgesehene Spannflächen 32 in der durch die Pfeile 4 verdeutlichte Richtung nach außen verlagert werden. Die Spanneinrichtung 10 ist als Ganzes dafür vorgesehen, im Betrieb um die Mittelachse 2 zu rotieren und somit das im Spannbereich 14 festgespannte Werkstück in eine Rotationsbewegung zu versetzen, in der dann die Bearbeitung stattfindet.
-
Die dargestellte Spanneinrichtung 10 ist für das Spannen von Werkstücken in besonders kleinen Bohrungen von weniger als 20 mm vorgesehen.
-
Die technische Gestaltung des Spannmittels 12 ist auch den besonderen Anforderungen geschuldet, die sich aus diesem geringen Spanndurchmesser und der damit grundsätzlich einhergehenden Gefahr geringer Steifigkeit des Spannbereichs 14 ergibt.
-
Bezug nehmend auf 2 ist zu ersehen, dass das Spannmittel 12 über kanalartige Durchbrechungen 26 verfügt, wobei in der 2 nur eine von drei Durchbrechungen aufgrund der dort gewählten Schnittebene zu erkennen ist. Die Durchbrechungen 26 gehen im Spannbereich 14 in Nuten 24 über. Die Nuten 24 und die Durchbrechungen 26 sind um einen Winkel von weniger als 10° gegenüber der Mittelachse 2 angestellt.
-
In den Durchbrechungen 26 und den Nuten 24 sind jeweils Spannsegmenteinheiten 30 angeordnet. Diese liegen an Führungsflächen 22 des Gehäuses 20 mittels einer Gleitfläche 34 an. Am vorderen Ende sind an diesen Spannsegmenteinheiten 30 jeweils die parallel zur Mittelachse ausgerichteten Spannflächen 32 vorgesehen. Am hinteren Ende weisen die Spannsegmenteinheiten jeweils eine Bajonettkopplungsfläche 42 auf, welche an einem radial nach außen weisenden Fortsatz auf der zum Spannbereich hin weisenden Seite vorgesehen ist.
-
Bezug nehmend auf 3 ist zu erkennen, dass die beim Ausführungsbeispiel drei Spannsegmenteinheiten 30 somit auf der Rückseite des Spannmittels 12 insgesamt drei in Umfangsrichtung um jeweils 120° voneinander beabstandete Bajonettkopplungsflächen 42 aufweisen.
-
Nochmals Bezug nehmend auf 2 erfolgt das Spannen und Entspannen im Spannbereich 14 dadurch, dass die Spannsegmenteinheiten 30 axial verlagert werden, wobei dies aufgrund der Formgebung der Nuten 24 und der Durchbrechungen 26 und der darin vorgesehenen Führungsfläche 22 gleichzeitig eine radiale Bewegung der Spannsegmenteinheiten 30 als Ganzes zur Folge hat. Diese radiale Bewegung führt zur ebenfalls radialen Bewegung der Spannflächen 32 und somit zur Möglichkeit, den Außendurchmesser im Spannbereich 14 zum Zwecke des Spannens aufzuweiten bzw. zum Zwecke des Entspannens zu verringern.
-
Die axiale Bewegung der Spannsegmenteinheiten 30 wird bestimmungsgemäß über die Bajonettkopplungsflächen 42 eingebracht. Zu diesem Zweck verfügt die Spanneinrichtung 10 im Bereich der Basis 11 über einen Bajonettkopf 44, der axial fest verbunden ist mit einer in den Figuren lediglich angedeuteten Zugstange 52. Dieser Bajonettkopf 44 verfügt ebenso wie die Spannsegmenteinheiten 30 über Bajonettkopplungsflächen 46, welche jedoch durch Aussparungen 47 unterbrochen sind. Dies gestattet es, das Spannmittel 12 derart zum Zwecke des Ankoppelns axial in Richtung 2a zuzuführen, dass die sich nach außen erstreckenden Erhebungen an den Spannsegmenteinheiten 30, die Träger der Bajonettkopplungsflächen 42 sind, durch die Aussparungen 47 hindurch in den Bajonettkopf 44 eingefügt werden. Dort erfolgt eine Relativdrehung um vorzugsweise etwa 60°, durch die dann die Bajonettkopplungsflächen 42 an den Spannsegmenteinheiten 30 und die Bajonettkopplungsflächen 46 am Bajonettkopf 44 in Anlage gelangen. In diesem montierten Zustand, der auch in 7 dargestellt ist, ist es dann möglich, durch eine Bewegung des Bajonettkopfs 44 in Axialrichtung 2a auch die Spannsegmenteinheiten 30 entsprechend zu verlagern und dadurch den Spannungszustand herzustellen. Dass dies auch zu einer radialen Bewegung der Bajonettkopplungsflächen 42 an den Spannsegmenteinheiten 30 führt, ist aufgrund der nur sehr geringen radialen Verlagerung unkritisch.
-
5 zeigt einen Schnitt in Richtung der Mittelachse durch den Spannbereich 14. Hier ist zu ersehen, dass die Spannsegmenteinheiten 30 im Spannbereich 14 in den bereits genannten Nuten 24 geführt sind. Diese Bauweise führt zu einer vergleichsweise großen Steifigkeit in diesem Bereich, da verglichen mit einer gestrichelt angedeuteten Gestaltung mit rotationssymmetrischem Spanndorn die Nuten jeweils gegenüberliegend vergleichsweise viel den Spannbereich 14 als Ganzes stabilisierendes Material am Gehäuse aufweisen. Somit wird eine hohe Steifigkeit erzielt. Eine Verformung des Gehäuses im Spannbereich 14 während des Spannens oder im anschließenden Betrieb ist somit gering. Dies ist in Hinblick auf die Erzielung enger Fertigungstoleranzen bei der Bearbeitung des gespannten Werkstückes von Bedeutung.
