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Spannvorrichtung für hohle, labile Werkstücke zu deren
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Bearbeitung durch Drehen, Rundschleifen, Fräsen oder dergleichen Dünnwandige,
oder wegen ihres Werkstoffs labile, durch Drehen, Rundschleifen, Fräsen oder dergleichen
zu bearbeitende Werkstücke werden durch die herkömmlichen Spannvorrichtungen häufig
so stark verformt, daß eine präzise Fertigung nicht mehr möglich ist oder zumindest
praktisch keine Fertigungstoleranzen mehr zur Verfügung stehen.
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Lassen sich die Einspannkräfte genau einstellen, was bei manchen Spannvorrichtungen
möglich ist, so könnten zwar die erwähnten Verformungen vermieden werden, jedoch
sind dann häufig die Einspannkräfte so gering, daß eine sichere Fixierung des Werkstücks
in der Spannvorrichtung während der Bearbeitung nicht mehr gewährleistet ist.
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Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung
für labile, zumindest teilweise hohle Werkstücke zu schaffen, mit der sich die letzteren
ohne die Gefahr einer Verformung so fest einspannen lassen, daß sie durch Drehen,
Rundschleifen, Fräsen oder dergleichen einwandfrei bearbeitet werden können. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spannvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird ein Werkstück also
nicht nur entweder am Innen- oder am Außendurchmesser gespannt, wie dies bei den
bekannten Spannvorrichtungen der Fall ist, sondern es läßt sich zwischen zwei konzentrischen
Spannflächen einspannen, so daß ein Verdrücken des Werkstücks ausgeschlossen ist.
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Unter dem Begriff "Konus" soll vorstehend und im folgenden nicht nur
eine ununterbrochene, in sich geschlossene, kegelstumpfförmige Fläche verstanden
werden, sondern auch ein "segmentierter Konus" welcher also aus mehreren Segmenten
besteht, deren Einhüllende eine Kegelstumpffläche ist.
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Für die erfindungsgemäße Konstruktion ist es empfehlenswert, die Spannelemente
und/oder die Betätigungselemente in axialer Richtung relativ zueinander einstellen
zu können, um so zu erreichen, daß im gespannten Zustand der Durchmesser einer der
beiden Spannflächen exakt dem Außen-bzw. Innendurchmesser des zu spannenden Werkstücks
entspricht, bei gelöster Spannvorrichtung jedoch größer oder kleiner ist, um das
Werkstück leicht in die Spannvorrichtung einführen zu können.
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Ein einfacher und billig herzustellender Aufbau für die Spannelemente
ergibt sich dann, wenn diese die Form einer geschlitzten Scheibe aufweisen, wobei
die Schlitze vorzugsweise in radialer Richtung verlaufen und sich abwechselnd von
außen und von innen in die Scheibe hineinerstrecken, so daß der Scheibenkörper ungefähr
die Form eines geschlossenen Mäanders besitzt.
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Eine besonders raumsparende Konstruktion, bei der sich der Durchmesser
beider Spannflächen verändern läßt1 zeichnet sich dadurch aus, daß ein inneres,
dornförmiges Betätigungselement mit einem sich nach vorn verjüngenden Außenkonus
und ein äußere, hülsenförmiges Betätigungselement mit einem sich nach vorn erweiternden
Innenkonus vorgesehen und starr,jedoch in axialer Richtung einstellbar miteinander
verbunden sind, daß das innere Spannelement am vorderen Ende einer das innere Betätigungselement
umgebenden inneren Spreizhülse befestigt ist, welche einen mit dem Außenkonus des
inneren Betätigungselements zusammenwirkenden Innenkonus aufweist, und daß das äußere
Spannelement am vorderen Ende einer äußeren Spreizhülse befestigt ist, welche die
innere Spreizhülse umgibt und einen mit dem Innenkonus des äußeren Betätigungselements
zusammenwirkenden Außenkonus aufweist. Bei einer solchen Konstruktion lassen sich
sämtliche, vorstehend erwähnten Elemente koaxial und größtenteils ineinander anordnen,
so daß die Spannvorrichtung im Durchmesser und in axialer Richtung besonders klein
baut.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben
sich aus den beigefügten Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenen Beschreibung sowie
der beigefügten zeichnerischen Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Spannvorrichtung; es zeigen: Figur 1 einen. Axialschnitt durch
die Spannvorrichtung; Figur 2 eine Vorderansicht des inneren Spannelements und Figur
3 eine Vorderansicht des äußeren Spannelements.
Die Spannvorrichtung
besitzt einen Lagerkörper 10, welcher in seinem vorderen Bereich mit einem Außengewinde
12 versehen ist, auf das eine als Uberwurfmutter gestaltete Haltemutter 14 mit einem
Innengewinde 16 aufgeschraubt werden kann. Auf dem Lagerkörper 10 sitzt eine in
axialer Richtung hin und her bewegbare Schiebehülse 18, die eine Umfangsnut 20 aufweist,
über welche und in die Umfangsnut eingreifende Rollen 22 die Schiebehülse mit einem
Betätigungshebel gekoppelt ist. Letzterer hat die Gestalt einer Gabel, und seine
beiden Arme, an denen die Rollen 22 drehbar gelagert sind, wurden mit 24 bezeichnet.
Da sich der Lagerkörper 10 z. B. mit der Arbeitsspindel einer Drehmaschine dreht,
während der Betätigungshebel stillsteht, erlaubt es diese Konstruktion, die sich
mit dem Lagerkörper 10 drehende Schiebehülse 18 mit Hilfe des Betätigungshebels
in axialer Richtung hin und her zu schieben.
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Der Lagerkörper 10 nimmt ein äußeres Betätigungselement 30 auf, das
die Form einer Hülse hat u#nd im Lagerkörper in axialer Richtung verschiebbar angeordnet
ist und geführt wird. Eine Keilverzahnung oder dergleichen sorgt dafür, daß sich
das äußere Betätigungselement 30 zusammen mit dem Lagerkörper 10 dreht. Der letztere
weist längs seines Umfangs im Abstand voneinander öffnungen 32 auf, in denen jeweils
eine Stellkugel 34 angeordnet ist, die einerseits in eine Umfangsnut 36 des äußeren
Betätigungselements 30 eingreift und andererseits gegen einen konischen Bereich
38 der Schiebehülse 18 anliegt, so daß bei einer Verschiebung. der Schiebehülse
18
gemäß Figur 1 nach rechts auch das in seinem vorderen Bereich mit einem Innenkonus
40 versehene äußere Betätigungselement 30 nach rechts vorgeschoben wird.
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Insoweit ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung völlig konventionell
ausgebildet, so daß es keiner Erläuterung weiterer Einzelheiten mehr bedarf.
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Erfindungsgemäß ist das äußere Betätigungselement 30 mit einem Innengewinde
42 versehen und auf ein Außengewinde 44 eines Haltestücks 46 aufgeschraubt. Um die
beiden Teile relativ zueinander fixieren zu können, besitzt das Haltestück 46 einen
umlaufenden Schlitz 48 und Verspannschrauben 50, mit denen sich die beiden Gewinde
42 und 44 gegeneinander verspannen lassen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
besitzt das Haltestück 46 eine zentrale Gewindebohrung 52 zur Aufnahme eines mit
einem Außengewinde 54 versehenen inneren Betätigungselements 56, das an seinem vorderen
Ende einen Außenkonus 58 aufweist und relativ zum Haltestück 46 mittels einer Kontermutter
60 fixiert werden kann. Der besseren Halterung und Führung des inneren Betätigungselements
56 dient ein hülsenförmiger Ansatz 62 des Haltestücks 46.
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Konzentrisch zur Längsachse des inneren- Betätigungselements 56. sind
eine äußere und eine innere Spreizhülse 66 bzw. 68 angeordnet, welche sich über
Gewinde 70 und Anschläge 72 fest miteinander verbinden lassen. Die äußere Spreizhülse
66 weist einen mit dem Innenkonus 40 des äußeren Betätigungselemerits 30 zusammenwirkenden
Außenkonus 74 auf, während
die innere Spreizhülse einen Innenkonus
76 besitzt, der gegen den Außenkonus 58. des inneren Betätigungselements 56 anliegt.
Die Spreizhülsen 66 und 68 sind von ihren vorderen, gemäß Figur 1 rechten Enden
her geschlitzt, wie dies die untere Hälfte der. Figur 1 erkennen läßt; die Schlitze
wurden mit 66a bzw. 68a bezeichnet, die inneren Begrenzungskanten dieser Schlitze
mit 66b bzw. 68b. Die über den Umfang der Spreizhülsen 66, 68 gleichmäßig verteilten
und im Abstand voneinander angeordneten Schlitze ermöglichen es, die äußere Spreizhülse
66 in radialer Richtung zusammenzupressen und die innere Spreizhülse 68 in radialer
Richtung aufzuweiten, wenn die aus äußerem Betätigungselement 30, Haltestück 46
und innerem Betätigungselement 56 bestehende Baugruppe gemäß Figur 1 nach rechts
vorgeschoben wird, wobei die Haltemutter 14 die aus den beiden Spreizhülsen 66 und
68 bestehende Baugruppe in axialer Richtung zurückhält.
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An der vorderen Stirnfläche der äußeren Spreizhülse 66 ist ein tellerförmiges,
äußeres Spannelement 80 mit Schrauben 82 befestigt. Dieses überfängt ein scheibenförmiges,
inneres Spannelement 84, welches mittels Schrauben 86 an der vorderen Stirnfläche
der inneren Spreizhülse 68 befestigt ist. Auf der Stirnseite der beiden Spannelemente'80,
84 verläuft zwischen diesen eine Nut 90, die in radialer Richtung einerseits durch
die eine innere Spannfläche 92 bildende Umfangsfläche des inneren Spannelements
84 und andererseits durch eine hierzu konzentrische, äußere Spannfläche 94 des äußeren
Spannelements 80 begrenzt wird.
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Um den Radius der äußeren Spannfläche 94 verkleinern und den Radius
der inneren Spannfläche 92 vergrößern zu ~können, weisen erfindungsgemä die beiden
Spannelemente 80 und 84 radial verlaufende Schlitze auf, und zwar besitzt das innere
Spannelement 84 von außen nach innen verlaufende und im Abstand von einer zentralen
Öffnung 100 endende Schlitze 102 und 104 sowie von innen nach außen verlaufende
Schlitze 106; die im Abstand vom Außenumfang des Spannelements 84 enden. In ähnlicher
Weise besitzt das äußere Spannelement 80 von außen nach innen verlaufende und im
Abstand von einer zentralen öffnung 110 endende Schlitze 112 sowie dazwischen sich
von innen nach außen erstreckende Schlitze 114, die im Abstand vom Außenumfang des
Spannelements 80 enden. Diese erfindungsgemäße Gestaltung des äußeren und des inneren
Spannelements 80 bzw. 84 bringt es mit sich, daß eine Xnderung des Durchmessers
des vordere n Bereichs der äußeren Spreizhülse 66 bzw. der inneren Spreizhülse 68
auch eine Durchmesseränderung der äußeren Spannfläche 94 bzw. der inneren Spannfläche
92 zur Folge hat.
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Erfindungsgemäß wird nun der Außendurchmesser des inneren Spannelements
84, d. h. der Durchmesser der inneren Spannfläche 92-, dadurch auf den Innendurchmesser
des zu bearbeitenden Werkstücks eingestellt, daß das innere Betätigungselement 56
im Haltestück 46 entsprechend positioniert und dann mit der Kontermutter 60 fixiert
wird. Dann kann ein z. B. hohlzylindrisches Werkstück in die Nut 90 eingesetzt werden,
worauf die Schiebehülse 18 gemäß Figur 1 nach rechts bewegt und so die Wandung des
Werkstücks zwischen den Spannflächen 92 und 94 eingespannt wird.
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Die Figur 1 läßt nach eine im äußeren Spannelement 80 z.
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B. durch Kleben befestigte Auswerferfeder 20 erkennen, die in radialer
Richtung verläuft, sich durch~ einen der Schlitze des inneren Spannelements 84 hindurch
erstreckt und bis in den Bereich der Nut 90 reicht, so daß ein Werkstück nach dem
Zurückschieben der Schiebehülse 18 gemäß Figur 1 nach links ausgeworfen wird.
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Falls der Drehantrieb der Spreizhülsen 66 und 68 durch den Innenkonus
40 und den Außenkonus 58 nicht gewährleistet sein sollte, kann ohne weiteres eine
Keilverzahnung zwischen äußeren Betätigungselement 30 und äußerer Spreizhülse 66
vorgesehen werden.
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Zweckmäßigerweise versieht man die Spannflächen 92 und 94 mit zackenförmigen
Vorsprüngen, einer Rändelung oder dgl., um mit absoluter Sicherheit zu verhindern,
daß sich ein gespanntes Werkstück während der Bearbeitung relativ zur Spannvorrichtung
dreht oder verschiebt.
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