DE2821860A1

DE2821860A1 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE2821860A1
Application number: DE19782821860
Authority: DE
Inventors: London Telesphor Morawski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-10-28
Filing date: 1978-05-19
Publication date: 1979-05-10
Also published as: FR2407041A1; CA1070934A; US4121847A; GB1560620A; AU3591078A

Description

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Spannvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Spannvnrrichtung, insbesondere einen Spannd_irn, zum Festspannen eines Werkstückes an zwei axial auseinanderliegenden Durchmessern«

Viele Werkstücke, insbesondere rohrförmige Werkstücke, die an ihrem äußeren Umfang bearbeitet werden, werden anfangs einer spanabhebenden Grobbearbeitung unterwarfen, bei der relativ große Kräfte auftreten. Wenn solch ein Werkstück keine hohe Festigkeit besitzt bzw. einen relativ dünnen Wandabschnitt hat, kann es sich bei der Bearbeitung verbiegen und verformen, falls es nur am einen Ende abgestützt wird. Es ist daher wichtig, solche Werkstücke auf Durchmessern in der Nähe der beiden Enden zu spannen, damit sie auf präzise Endabmessungen bearbeitet werden können. Wenn solch ein Werkstück mittels eines Spanndorns festgespannt wird, der zwei Durchmesser und einen einzigen Betätiger zum gleichzeitigen Verschieben beider Spanndurchmesser besitzt, geschieht es häufig, daß das eine Ende des Werkstücks fester als das andere Ende eingespannt wird. Dies trifft Insbesondere dann zu, wenn die vom Spanndorn zu erfassenden beiden zylindrischen Flächen des Werkstücks zumindest geringfügig unterschiedliche Durchmesser haben. Dies hängt in erster Linie damit zusammen, daß wegen der Toleranzen der vom Spanndorn zu erfassenden beiden Durchmesser ein Durchmesser früher als

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der andere erfaßt wird, während beide Spannflächen des Spanndorns zur selben Zeit in Spannrichtung verschoben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die ein Werkstück an axial auseinander liegenden Durchmessern mit der gleichen oder zumindest der gewünschten Spannkraft an jedem der Spannabschnitte des Werkstücks erfaßt. Die Erfindung ist in Anspruch 1 näher gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Kurz gesagt, ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit einer Spannhülse versehen, die zwei werkstückerfassende Spannflächen aufweist und mit zwei Betätigungsmechanismen versehen ist, die nacheinander und unabhängig betätigbar sind, damit die werkstückerfassenden Spannflächen der Spannhülse die gewünschte Spannkraft an jedem eingespannten Durchmesser des Werkstücks aufbringen. Beide Betätigungsmechanismen sind jedoch durch eine Totgangkupplung mit einander verbunden und werden mit einer einzigen Zugstange betätigt.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung entlang des Linie 1-1 in Figur 3j

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Figur 2 eine fragmentarische Endansicht der

Spannvorrichtung in Blickrichtung des Pfeils 2 in Figur 1;

Figur 3 eine fragmentarische Schnittansicht der

Spannvorrichtung entlang der Linie 3-3 in Figur 1;

Figuren 4, 5 und 6 schematische Darstellungen zur Veranschaulichung der Funktionsweise der Spannvorrichtung.

Die in Figur 1 dargestellte, als Spanndorn ausgebildete Spannvorrichtung weist einen Körper 10 auf, der auf der Welle 12 einer Werkzeugmaschine mittels mehrerer Schrauben 14 angebracht ist. Der Körper 10 ist mit einer zentralen axialen Bohrung 16 versehen, die genau konzentrisch zur Achse 18 der Welle 12 istt Diese Konzentrizität wird mittels Verstellschrauben 20 erhalten, die sich durch den Körper 10 erstrecken und einen Führungsabschnitt 22 auf der Welle 12 erfassen; der Führungsabschnitt 22 sitzt in einer Gegenbohrung 24 am axial inneren Ende des Körpers 10. Der Körper 10 besitzt einen zylindrischen Schaftabschnitt 26, der an seinem allerem Umfang mit einer zylindrischen Führungsfläche 28 versehen

Eine Spannhülse 30 ist an seinem einem Ende mit einem ring-

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förmigen Flansch 32 versehen, der gleitend auf der zylindrischen Führungsfläche 28 des Schaftabschnitts 2S geführt ist. Die Spannhülse 30 besitzt mehrere in Umfangsrichtung benachbarte Federfinger 34, die vom Flansch 32 axial vorstehen. Der innere Umfang der Spannhülse 30 ist mit zwei umgekehrt zueinander geneigten und mit axialem Abstand zueinander angeordneten konischen Flächen 36, 3B versehen. Vorzugsweise ist ein Paar solcher Flächen 36, 3Ü an jedem Finger 34 gebildet, und jeder Federfinger 34 ist zwischen den Flächen 36, 3Q radial flexibel. An ihrem äu.Jeren Umfang sind die Federfinger 34 mit zylindrischen, werkstückerfassenden Spannflächen 40, 42 versehen, die zu den konischen Flächen 36 bzw. 38 radial ausgerichtet sind. Alle diese Flächen sind genau konzentrisch zu der Achse 1B der Welle 12 und des Körpers 10. Die Spannflächen 40, 42 sind, wie dargestellt, dazu geeignet, die zylindrischen Flächen 44, 46 eines Werkstücks 48 zu berühren und zu erfassen. Die zylindrische Fläche 46 hat einen kleineren Durchmesser als die zylindrische Fläche 44, so da.3 das Werkstück 48 ohne Schwierigkeiten teleskopartig über die Spannhülse 30 geschoben werden kann. Ein Positionierungsring 50, der mittels Schrauben 52 am Körper 10 befestigt ist, dient als Anlage für das eine Ende des Werkstücks, um es axial auf dem Spanndorn zu positionieren.

Der Schaftabschnitt 26 des Körpers 10 ist an seinem äußeren Umfang mit einer konischen Fläche 54 versehen, die in der gleichen Weise wie die konische Fläche 36 der Spannhülse 30

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geneigt ist und diese erfassen kann. Innerhalb der Bohrung des Körpers 10 befindet sich ein Betätigungselement in Form eines Schaftes 56, der aus zwei axial aneinander angrenzenden, durch eine Schraube 58 miteinander verbundenen Abschnitten gebildet ist. An seinem axial äu.Jeren Ende ist der Schaft mit einer konischen Fläche 60 versehen, die in der gleichen Weise geneigt ist wie die konische Fläche 38 angrenzend am freien Ende der Hülse 30 und diese erfassen kann. An seinem inneren Erde ist der Schaft 56 mit einem radial vorstehenden Flansch 62 versehen und mittels einer Kopfschraube 66 mit einer axial hin- und herbewegbaren Zugstange 64 verbunden.

Eine Scheibe 68 ist auf dem Abschnitt der Welle 56 zwischen der Bodenfläche 70 der Gegenbohrung 24 und der angrenzenden Stirnseite 72 des Flansches 62 gleitbar angeordnet. Das innere Ende der Spannhülse 30 ist mit der Scheibe 68 mittels Schrauben 74 verbunden; die Schrauben 74 erfassen Zapfen 76, die sich durch Lächer 78 im Körper 10 erstrecken und mit der Scheibe 68 bei 80 fest verbunden sind.

Die Spannhülse 30 wird axial nach innen, d.h. in Richtung auf die Welle 12, mittels einer Vorspanneinrichtung in Form von mehreren Druckfedern B2 vorgespannt, die in zylindrischen Ausnehmungen 84 im Körper 10 untergebracht sind und an der einen Seite der Scheibe 68 anliegen. Das Ausmaß der Axialbewegung der Spannhülse 30 relativ zum Körper 10 in Auswärtsrichtung wird durch das Anliegen der Scheibe 68 an der

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Badenfläche 70 der Gegenbohrung 24 begrenzt. Das Ausmaß der Axialbewegung der Spannhülse 30 relativ zum Körper 10 in Einwärtsrichtung wird durch mehrere mit Schultern versehene Schrauben 86 begrenzt. Ein Zapfen B8 am Flansch 62 greift gleitend in eine öffnung 90 in der Scheibe 68, um eine Drehung zwischen dem Schaft 56 und der Spannhülse 30 zu verhindern.

In Figur 1 ist die Spannhülse 30 in ihrem das Werkstück erfassenden Spannzustand dargestellt. In diesem Zustand nimmt die Zugstange 64 ihre voll zurückgezogene Stellung ein, und sie übt eine vorgegebene Ausdehnungskraft auf das äußere Ende der Federfinger 34 an den Flächen 38, 60 aus, so daß die erforderliche Spannkraft an der zylindrischen Fläche 46 auf das Werkstück 48 ausgeübt wird. Gleichzeitig üben die Druckfedern 82 eine vorgegebene Kraft auf die Scheibe 68 aus, so daß die gewollte Spannkraft auf die zylindrische Fläche 44 des Werkstücks aufgrund der aneinander anliegenden Flächen 36, 54 erzeugt wird.

Die Funktionsweise des Spanndorns geht aus den Figuren 4 bis hervor. In Figur 4 befindet der Spanndorn in seinem gelösten Zustand. In diesem Zustand ist der Schaft 56 von der Zugstange 64 nach vorne verschoben worden, und die Spannhülse 30 wird in der gleichen Weise durch den Flansch 62 des Schaftes 56 in ihrer am weitesten vorne befindlichen Stellung gehalten. Die Federfinger 34 können sich daher radial nach innen verformen und somit den Außendurchmesser der Spannhülse 30 an den

sich Flächen 40, 42 verringern. Befindet/die Spannhülse in dem

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in Figur 4 gezeigten "eingezogenen" Zustand, kann das Werkstück 48 teleskopartig über das Ende der Spannhülse 30 geschoben werden. Danach wird die Zugtsange 84 zurückgezogen, um den Schaft 56 und die Scheibe 68 axial nach innen zu verschieben. Sobald der Schaft 56 sich axial nach innen zu bewegen beginnt, drücken die Federn 82 die Scheibe 68 in eine Richtung weg von der Bodenfläche 70 der Gegenbohrung 24, und sie verschieben somit die Spannhülse 30 axial nach innen. Diese axial nach innen gerichtete Bewegung der Spannhülse setzt sich fort, bis eine weitere Bewegung der Scheibe 68 in axialer Einwärtsrichtung durch die Anlage der konischen Fläche 36 der Spannhülse 30 an der konischen Fläche 54 des Führungsabschnitts 26 des Körpers 10 unterbunden wird. Wenn sich diese Flächen aneinander anlegen, wird der innere Endabschnitt der Spannhülse 30 radial aufgespreizt, so daß die Spannfläche 40 der Spannhülse 30 radial nach auflen in festen Reibeingriff mit der zylindrischen Fläche 44 des Werkstücks 48 verschoben wird. Da die Spannhülse 30 axial nach innen geschoben wird, wird das Werkstück 48 gleichzeitig in feste Anlage mit dem Anschlag 50 gebracht, wodurch das Werkstück auf dem Spanndorn richtig positioniert wird. Die Kraft, mit der die zylindrische Fläche 44 des Werkstücks von der Spannhülse 30 erfaßt wird, wird durch die Spannung der Federn 82 bestimmt. Diese Kraft kann daher ziemlich genau varbestimmt werden. Dieser Zustand des Spanndorns ist schematisch in Figur 5 dargestellt; wie ersichtlich, hat dort die konische

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Fläche 60 des Schaftes 56 die konische Fläche 3Θ der Spannhülse 30 noch nicht erfaßt.

Ein weiteres Zurückziehen der Zugstange 64 hat keine weitere Bewegung der Spannhülse 30 zur Folge, da, wie bereits erwähnt, der Betrag, um den die Spannhülse 30 axial nach innen verschoben werden kann, durch die Anlage der konischen Flächen 54, 36 begrenzt wird. Der Schaft 56 bewegt sich jedoch relativ zur Spannhülse 30 weiter axial nach innen, so daß die konische Fläche 60 am äußeren Ende schließlich die konische Fläche 38 der Spannhülse 30 erfaßt. Wenn dies eintritt, wird das äußere Ende der Spannhülse 30 aufgespreizt, so daß die zylindrische Spannfläche 42 der Spannhülse 30 in feste Anlage mit der zylindrischen Fläche 46 des Werkstücks 4Θ gebracht wird. In diesem Zeitpunkt wird die Kraft, mit der die Spannfläche 42 die Fläche 46 erfaßt, durch die axial nach innen gerichtete Kraft, die von der Zugstange 64 auf den Schaft 56 ausgeübt wird, festgelegt. Da diese Kraft ebenfalls nach Belieben gesteuert werden kann, kann die Kraft, mit der die Spannhülse 30 das Werkstück 48 an seinen beiden Enden erfaßt, ziemlich genau vorbestimmt werden. Der Spannzustand der Spannhülse 30, in dem sie beide Enden des Werkstücks 48 fest erfaßt, ist in den Figuren 1 und 6 dargestellt.

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Claims

London Telesph.ir h'orawski 2821860

114Ü7 East Nine „Uv. fUjad

'A'arren, Michigan 48090

USA 17. Mai 1S78

Patentansprüche

( 1 . !Spannvorrichtung zum Halten eines rührfcrmigen ..erkstücks an zwei axial auseinander liegenden zylindrischen Flächen, dadurch gekennzeichnet, da.j ein Kürper ( 10) mit einer zentralen Achse (1o) und einer zur zentralen Achse kunzentrischen zylindrischen Führungsfläche (2b) vorgesehen ist, da.3 auf der Führungsfläche (2B) eine Spannhülse (3ü) axial gleitbar ist, die in radialer Richtung elastisch verformbar und mit einer ersten und einer zweiten werkstück-erfassenden Spannfläche (40, 42] versehen ist, die einen axialen Abstand entsprechend dem axialen Abstand der zylindrischen Flächen (44, 4ö) des Werkstücks (4b) haben, ■.'.übei die vverkstückerfassenden Spannflächen (40, 42) radial verstellbar sind, um das Werkstück (4B) zu halten und zu lösen, daiJ die Spannhülse (30) mit einer ersten und einer zweiten konischen Fläche (36, 38) versehen ist, die entgegengesetzt gerichtet und bezüglich der ersten bz;v. zweiten Spannfläche (40, 42) der Spannhülse (30) radial ausgerichtet sind, dai3 der Körper ( 10) mit einer konischen Fläche! (54) versehen ist, die van der ersten kunischen Fläche (36) der Spannhülse (30) erfaßbar ist, um die erste werkstücker·— fassende Spannfläche (40) radial in Spannrichtung in

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OHtQINAL INSPECTED

Abhängigkeit van einer axialen Bewegung der Spannhülse (3ü) in Spannrichtung zu verschieben, daJ eine Vorspanneinrichtung (62) die Spannhülse (3L)] axial in Spannrichtung vorspannt, dai3 auf dem Körper ( 1ü) ein Spannhülsenbetätiger (56) axial bewegbar ist, der mit einer konischen Fläche (GG) versehen ist, um die zweite küniscne Fläche (36) der Spannhülse (30) zu erfassen und die zweite werkstückerfassende Spannfläche (42) in Spannrichtung in Abhängigkeit van einer Bewegung des Spannhülsenbetätigers (56) des Körpers (10) in der Spannrichtung zu verschieben, daJ am Spannhülsenbetätiger (56) ein Anschlag (62) vorgesehen ist, der sich an die Spannhülse (30) anlegen kann, um sie axial in einer Richtung zu verschieben, die derjenigen entgegengesetzt ist, in der sie vorgespannt ist, wenn der Spannhülsenbetätiger (56) axial entgegengesetzt der Spanrrichtung verschoben wird, daJ die radialen Abmessungen der kaniscen Flächen (36, 38, 54, 6ü) derart sind, da.3 bei Beginn der Bewegung des Spannhülsenbetätigers in der Spannrichtung der Anschlag (62) die Spannhülse (30) frei gibt und die Spannhülse (3ü) unter dem Einfluß der Vorspanneinrichtung (82) in der Spannrichtung axial verschoben wird, um die erste konische Fläche (36) der Spannhülse (30) mit der konischen Fläche (54) des Körpers ( 10.) in Eingriff zu bringen, und daJ bei einer weiteren Axialbewegung des Spannhülsenbetätigers (56) in der Spannrichtung die zweite konische Fläche (3ö) der Spannhülse (30) von der konischen Fläche (öO) des Spannhülsenbetätigers (56) erfaßt wird, wodurch die Spannkraft, die auf das Werkstück (48) von der

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ersten werkstückc^rf assenden apannflache (4O) ausgeübt wird, durch die Kraft der Vorspanneinrichtung (B2) festgelegt wird und die Spannkraft, die auf das Werkstück (4ö) von der zweiten

werkstückerfassenden Spannfläche (42) ausgeübt wird, durch die Axialkraft des Spannhülsenbetätigers (55] festgelegt wird.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai3 die beiacn werkstück<;;rfassenden Spannflächen (44-, 45) der Spannhülse (3ü) unterschiedliche Durchmesser haben.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 ader 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 die konischen Flächen (36, 38) der Spannhülse (30) am inneren Umfang der Spannhülse und die werkstückerfassenden Spannflächen (44, 46) am äuiBeren Umfang der Spannhülse gebildet sind.
4. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da/i der Körper ( 10) eine zentrale axiale Bohrung (16) aufweist, die konzentrisch zu der konischen Fläche (54) des Körpers (10) ist, und daß der Spannhülsenbetätiger einen Schaft (56) aufweist, der in der Bohrung (16) des Körpers gleitbar ist.
5. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da3 an der Spannhülse (30) eine ringförmige Scheibe (68) so befestigt ist, daß sie mit der Spannhülse axial bewegbar ist, und daJ3 der Anschlag (62)

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in Anlage mit der Scheibe (58) bringbar ist, um die Spannhülse (30) entgegen ihrer Vorspannrichtung zu verschieben·
6. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Varspanneinrichtung (62] zwischen dem Körper (1O) und der Scheibe (68) angeordnet ist·
7. Spannvorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, da*3 die Vorspanneinrichtung (82) aus mehreren Druckfedern (62) besteht.
8. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da3 die Spannhülse (30) auf dem Körper (10) angrenzend an dessen einen Ende gleitend geführt ist, wobei das entgegengesetzte Ende der Spannhülse (30) ihr freies Ende ist, über das ein Werkstück (48) teleskopartig schiebbar ist.
9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite konische Fläche (38) der Spannhülse (3d) angrenzend am freien Ende der Spannhülse angeordnet ist.
10. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da3 die zweite werkstückerfassende Spannfläche (42) der Spannhülse (30) einen kleineren Durchmesser als die erste werkstückerfassende Spannfläche (44) hat.

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11. Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper ( 10) mit einer axialen zentralen Bohrung (16) versehen ist, daß der Spannhülsenbetätiger einen Schaft (56) aufweist, der in der Bohrung (16) gleitbar gelagert ist, und daß die Führungsfläche (28) des Körpers (10) konzentrisch zur Bohrung (16) verläuft und radial außerhalb mit Abstand davon angeordnet ist.
12. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhülsenbetätiger (56) einen sich radial nach außen erstreckenden Flansch (62) aufweist, der den Anschlag bildet, und daß an der Spannhülse (30) eine ringförmige Scheibe (68) befestigt ist, die von dem Flansch (52) erfaßt werden kann, wenn der Spannhülsenbetätiger (56) in der Spannrichtung bewegt wird.
13. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhülsenbetätiger (56) mit Befestigungsmitteln (66) zur Befestigung an einer axial hin- und herbewegbaren Zugstange (18) versehen ist.

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