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Magnet o-mechanische Präzisions-Spanneinrichtung Die Erfindung betrifft
eine magneto-mechanische Präzisions-Spanneinrichtung zum Spannen und Zentrieren
von Werkstücken und Prüflingen auf Werkzeugmaschinen und Meßgeräten.
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PräzisionaFertigung und -meßtechnik erfordern in zunehmendem Maße
Spanneinrichtungen für Werkstücke und Prüflinge, die es gestatten, diese Teile mit
einer hohen Zentrierg.nauigkeit zu spannen. Die bekannten Spreiz- oder Klemmfutter
mit geschlitzten Spannelementen und Konusspannung erlauben infolge der begrenzten
geometrischen Genauigkeit der Spannelemente auch nur eine begrenzte Zentriergenauigkeit.
Diese Spannelemente sind außerdem sehr empfindlich gegen eine mechanische Uberlastung.
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3ei einem bekannten Spannkopf sind in einer Hülse eine festsitzende
ringförmige Spule und ein unter Federspannung stehender, in der Hülse und der spule
verschiebbarer Bolzen angeordnet. Am aus der HUlse herausragenden Ende des Bolzens
ist eine mit einer konischen Fase versehene Büchse befestigt. Zwischen der Büchse
und der Hülse, welche ebenfalls eine konische Fase besitzt, ist ein konisch abgefaster,
geschlitzter, unmagnetischer Spannring als spannenden Element vorgesehen. Beim Einschalten
des Stromes an der Spule wird der Bol#en und die Büchse in Richtung der Hülse gezogen
und der Spannring weitet sich auf.
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Dieser Spannkopf besitzt eine Reihe von Nachteilen, die eine genaue
zentrische Spannung eines Werketückes nicht erlauben,
weil insbesondere
eine allseitig gleichmäßige, zum Spannkopf zentrische Anlage des Spannringes am
Werkstück infolge der undefinierten Reibungsverhältnisse des Ringes an den Fasen
der Büchse und der Hülse und durch die Schlitzung des Ringes nicht gewährleistet
ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß während der Dauer des Spannens die
Magnetspule unter Strom stehen muß, Es ist deshalb der Zweck der Erfindung, die
Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und eine Einrichtung zu schaffen,
welche es gestattet, Werkstücke bzw. Prüflinge mit hoher Zentriergenauigkeit zu
spannen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Präzisions-Spanneinrichtung
zu schaffen, mit welcher durch eine besonders vorteilhafte Ausbildung der spannenden
Elemente und Ausnutzung ihrer Materialeigenschaften eine zentrische Spannung von
Teilen erzielbar ist.
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ErfindungsgemäB wird diese Aufgabe bei einer Präzisions-Spanneinrichtung
mit einem Grundkörper und einem Magnetsystem dadurch gelöst, daß der Grunakörper
mit einer Ausdrehung versehen ist, die von einem durch Aussparungen und Schlitze
profilierten Spannzylinder Umschlossen ist, der aus einer oder mehreren voneinander
unabhängigen Spannzonen, ausgeführt als gleichmäßig auf den Umfang verteilten, aufspreizbaren,
ein- oder zweiseitig bebefestigten Lappen, besteht und daß das Magnetsystem derart
relativ zum Spannzylinder angeordnet iste daß mit Hilfe des durch das Magnetsystem
erzeugten Magnetflussee ie Lappen des Spannzylinders
elastisch spreizbar
sind und daß nach Wegfall des Magnetflusses die Lappen mittels ihrer auf der freien
Materialeiastizitat beruhenden Rückstellkräfte das Werkstück spannen und zentrieren.
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Zur Anwendung der Einrichtung als Spannfutter ist das I;agnetsystem
außerhalb des Spannzylinders in einer am Grundkörper befestigten bbe#Vfl1rfL1utter
angeordnet, und es umfaßt eine L#agnetspule, Polringe und einen Rückschlußring.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Spanneinrichtung besteht darin, daß
das Lagnetsystem innerhalb des Spannzylinders angeordnet und am Grundkörper befestigt
ist und eine Magnetspule und Riickschlußeleniente umfaßt. Um eine hochgenaue, zentrische
Spa nung von Teilen zu erzielen, besitzen die Lappen am Spannen zylinder vorzugsweise
wechselseitig angeordnete Spannstellen.
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Es ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung,
daß mit dieser Einrichtung eine hohe Zentriergenauigkeit von Werkstücken und Prüflingen
auf Werkzeugmaschinen und Meßgeräten erreicht wird. Eine Dezentrierung, insbesondere
durch parallelen Achsversatz zwischen Spanneinrichtung und Werkstück tritt beim
Spannen nicht auf. Insbesondere kann auch die Spannkraft, mit welcher die Werkstücke
gespannt werden, variiert werden, indem der Magnetfluß des Magnetsystems veränderbar
ist und somit die Spannstellen teilweise entlastbar sind. Dieses ist beim Spannen
dünnwandiger bzw. deformationsempfindlicher Werkstücke von Vorteil. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, daß während des Spannens der werkstücke oder Prüflinge mit
Ausnahme des Spannens teilweiser
Entlastung der Spannstellen keine
elektrischo Energie verbraucht wird.
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Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert
werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen Fig 1 eine als Spannfutter ausgebildete
Präzisions-Spanneinrichtung, Fig, 2 einen Schnitt durch die Einrichtung nach Fig.
1 und Fig. 3 eine als Spanndorn ausgebildete Präzisions-Spanneinrichtung.
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Die magneto-mechanische Präzisions-Spanneinrichtung, die gemäß den
Figuren 1 und 2 als Spannfutter ausgebildet ist, umfaßt einen Grundkörper 1 und
ein Magnetsystem, welches aus einer Magnetspule 2, Polringen 3 und 4 und einem Rückschlußring
5 besteht. Der Grundkörper 1 besitzt eine Auedrehung, die von einem durch Aussparungen
und Schlitze 6 profilierten Spannzylinder 7 umschlossen ist, welcher aus einer oder
mehreren voneinander unabhängigen Spannzonen, ausgeführt als gleichmäßig auf den
Umfang verteilten, aufspreizbaren, zweiseitig befestigten Lappen 8, besteht. Am
Grundkörper 1 ist eine Uberwurfmutter 9 aufgeschraubt, die den Spannzylinder 7 umschließt
und in welcher die Magnetspule 2, die Polringe 3 und 4 und der Rückschlußring 5,
durch eine Scheibe 10 gesichert, angeordnet sind. An den Lappen 8 sind wechselseitig
jeweils Spannstellen 1i und 12 in Form eines Absatzes vorgesehen.
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Zum Spannen wird das Werkstück 13, welches in Fig. 1 durch strichpunktierte
Linien dargestellt ist, in den Spannzylinder
7 eingeführt. Bei
dem Spannvorgang wird die Magnetspule 2 über den Anschluß 14 mit Gleichstrom gespeist,
tobei sich ein Magnetfluß ausbildet, der über die Polringe 3 und 4, den Rückschlußring
5, die Arbeitsluftspalte 15 und 16 und über die Lappen 8 des Spannzylinders 7 verläuft.
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Infolge der in den Arbeitsluftspalten 15 und 16 sich ausbildenden
Luftspaltinduktion, die eine Magnetkraft auf die Lappen 8 ausübt, werden diese Lappen
elastisch radial aufgespreizt und das Werkstück 13 kann in den Spannzylinder 7 eingeführt
werden. Nach dem Abschalten des Gleichstromes und damit dem Beseitigen des Magnetflusses
federn die Lappen 8 in Richtung ihrer ursprünglichen Lage zurück und spannen an
den wechselseitig vorgesehenen Spannstellen 11 und 12 das Werkstück 13 in annähernd
idealer Zentrierung, da die an den Spannstellen 11; 12 auf das Werkstück 13 wirkenden
Kräfte gleichgroß und symmetrisch sind.
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In Fig. 3 ist ein magneto-mechanischer Spanndorn gemäß der Erfindung
dargestellt, welcher einen Grundkörper 1 t an welchem ein Spannzylinder 7' vorgesehen
ist, und ein im Inneren des Spannzylinders 7' angeordnetes, aus einer Magnetspule
2' und Rückschlußelementen 17 bestehendes Magnetsystem umfaßt. Der Spannzylinder
7' ist durch Aussparungen und Schlitze 6' profiliert und besitzt ebenfalls eine
oder mehrere voneinander unabhängige Spannzonen, die durch gleichmäßig auf dem Umfang
des Spannzylinders 7' verteilte , aufspreizbare Lappen 8' verwirklicht sind. Das
Magnetsystem ist auf einem Dorn 18 aufgenommen,
welcher im Grundkörper
1' gehaltert ist. An den Lappen 8' sind analog zu dem Präzisionsspannfutter gemäß
den Figuren 1 und 2 wechselseitig Spannstellen 11' und 12' in Form von Absätzen
vorgesehen. Beim Anlegen eines Gleichstromes an die Magnetspule 2' wird ein Magnetfluß
erzeugt, welcher durch das Rückschlußelement 17, die Arbeitsluftspalte 15' und 16'
und die Lappen 8' verläuft, und infolge der durch die Luftspaltinduktion erzeugten
Kraft werden die Lappen 8' in Richtung zum Magnet System elastisch verschoben. Nach
dem Abschalten des Stromes und damit dem Fortfall des Magnetflusses gehen die Lappen
8' in Richtung ihrer ursprünglichen Lage zurück und Spannen das auf dem Spannzylinder
7' aufgesteckte Werkstück 13' (in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt).