DE3212761A1

DE3212761A1 - Umlaufende spannvorrichtung

Info

Publication number: DE3212761A1
Application number: DE3212761A
Authority: DE
Inventors: Josef 4000 Düsseldorf Steinberger
Original assignee: Forkardt Deutschland GmbH; Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Roehm GmbH Sontheim
Priority date: 1982-04-06
Filing date: 1982-04-06
Publication date: 1983-10-13
Also published as: US4624466A; JPS58186507A; DE3212761C2; JPH0373402B2

Description

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Kaiser-Friedrich-Ring 70 j " *D*IPL.-ING. WOLFRAM WATZKE.

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- EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

Unser Zeichen: ₂2 693 " ^DatUm! 5- April 1982

Paul Forkardt GmbH & Co.KG, Rosenstr.44-46, 4000 Düsseldorf 1

Umlaufende Spannvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Spannvorrichtung mit mehreren das jeweilige Werkstück erfassenden Spannelementen, die zur Anpassung an unterschiedliche Abmessungen der Werkstücke auswechselbar und von einer Kraftbetätigung über ein Umlenkgetriebe betätigbar sind und von denen mindestens ein Spannelement mit einem Spannkraftaufnehmer versehen ist.

Es sind bereits umlaufende Spannvorrichtungen der voranstehend beschriebenen Art bekannt, bei denen in jedem Spannelement in der Nähe der Einspannfläche für das Werkstück ein Spannkraftaufnehmer angeordnet ist. Mittels dieses Kraftaufnehmers wird die zwische: der Spannvorrichtung und dem Werkstück auftretende Kraft ermittelt. Diese Kraft wird nicht nur angezeigt, sondern bei Bedarf auch für Regelzwecke verwendet, insbesondere um die jeweils erforderliche Spannkraft den im Einzelfall vorliegenden Forderungen anzupassen.

Bei einer weiteren bekannten Ausführung einer umlaufenden Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art mit aus Grund- und Aufsatzbacken bestehenden Spannelementen sind die Befestigungsschrauben zwischen Grund- und Aufsatzbacken als Dehnschrauben ausgebildet, welche durch die Anbringung von Dehnmeßstreifen zu Kraftaufnehmern ausgebildet sind. Bei beiden bekannten Ausführungen ergibt sich der Nachteil, daß es in der Praxis schwierig, wenn nicht gar unmögl: ist, die relativ kleinen Meßwerte aus den Spannelementen der

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umlaufenden Spannvorrichtung nach außen an ein stillstehendes Gerät abzuführen, zumal die Aufsatzbacken der Spannelemente gegenüber den-Grundbacken zwecks Anpassung an unterschiedliche Werkstückdurchmesser in radialer Richtung versetzbar und zwecks Anpassung an verschiedene Werkstücke auswechselbar ausgeführt sein müssen. Bei einem derartigen Versatz besteht die Gefahr, daß die elektrischen Verbindungen beeinträchtigt werden, die erforderlich sind, um die Meßwerte von den Spannkraftaufnehmern durch den Futterkörper hindurch in ein feststehendes Meßgerät-weiterzuleiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine praxisgerechte, für den rauhen Alltagsbetrieb geeignete Anordnung der Spannkraftaufnehmer in der umlaufenden Spannvorrichtung zu schaffen, welche Schwierigkeiten bei der übertragung der gemessenen Werte vermeidet.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkraftaufnehmer in einem in Richtung der von der Kraftbetätigung eingeleiteten Kraft hinter dem Umlenkgetriebe und vor der Trennstelle zwischen dem unmittelbar am Werkstück angreifenden Spannelement (Aufsatzbacke) und dem bei einem Wechsel des Spannelements in der Spannvorrichtung verbleibenden Antriebsteil (Grundbacke) für das Spannelement liegenden Bauteil angeordnet ist.

Mit diesem erfindungsgemäßen Vorschlag wird der Vorteil erzielt, daß die zu dem Spannkraftaufnehmer führenden Meßleitungen bei einem Wechsel oder einem Versatz der Aufsatzbacken gegenüber den Grundbacken nicht berührt werden und daß die Kraftmessung an einer Stelle der umlaufenden Spannvorrichtung vorgenommen wird, welche geschützt im Inneren der Spannvorrichtung angeordnet ist. Es entfallen somit die Trennstelle zwischen den auswechselbaren Backen und den restlichen Teilen des Spannfutters übergreifende aufwendige elektrische Verbindungen, die insbesondere bei einem Versatz oder

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einem Wechsel der Aufsatzbacken Anlaß für Punktionsstörungen bei der Spannkraftmessung sind. Der erfindungsgemäße Spannkraftaufnehmer ist geschützt in denjenigen Teilen der Spannvorrichtung angeordnet, die ausreichend Platz für eine Anbringung haben, wobei sich für die unterschiedlichen Arten der Spannvorrichtungen unterschiedliche Anbringungsorte anbieten.

Bei einer Spannvorrichtung mit einem Keilhakengetriebe als Kraftumlenkung zwischen Putterkolben und aus Grundbacke und Aufsatzbacke bestehenden Spannelementen wird mit der Erfindung vorgeschlagen, mindestens den Keilhaken einer Grundbacke am Grundbackenkörper über ein Dehnelement zu befestigen, welches mit Dehnmeßgliedern zur Ermittlung der Spannkraft versehen ist. Als Dehnelement findet vorzugsweise eine Dehnschraube Verwendung.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei einer mit einem Hebelumlenkgetrxebe als Kraftumlenkung zwischen Putterkolben und Spannelementen ausgestatteten Spannvorrichtung zwischen mindestens einem Hebel des Hebelumlehkgetriebes und der zugehörigen Grundbacke ein Kraftmeßglied angeordnet sein. Dieses Kraftmeßglied ist vorzugsweise als druckbelasteter Bolzen mit Kraftmeßstreifen ausgebildet, der in einer Bohrung der Grundbacke angeordnet ist.

Anstelle eines druckbelasteten und mit Kraftmeßelernentei versehenen Bolzens kann die Grundbacke erfindungsgemäß im Angriffsbereich des Hebels mit einem definierten Dehnquerschnitt ausgebildet sein, an welchem Dehnmeßglieder angeordnet sind. Eine Definierung des Dehnquerschnittes erfolgt vorzugsweise durch mindestens eine Aussparung in der Grundbacke.

Mit dem Vorschlag der Erfindung wird eine umlaufende Spannvorrichtung geschaffen, bei welcher der Spannkraftaufnehmer nicht an Teilen angeordnet ist, die bei einem Versatz oder Wechsel der Aufsatzbacken ausgewechselt oder versetzt werden müssen, sondern bei welcher der Spannkraft aufnehmer derart in der Spannvorrichtung liegt, daß er ständig

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betriebsbereit und unbeeinflußt von einem Backenversatz oder Backenwechsel ist. Hierdurch ergibt sich eine dauernde Meßbereitschaft des Spannkraft aufnehmer s sowohl beim Stillstand als auch beim Umlauf der Spannvorrichtung, so daß der Spannkraftaufnehmer in jedem Betriebszustand bei eingespanntem Werkstück einwandfreie Meßwerte liefert, die als Steuer- oder Regelgröße für die Spannkraft der Spannvorrichtung verwendbar sind.

Auf der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele einer erfindungs-τ gemäß ausgebildeten Spannvorrichtung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform, Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform und Fig. 3 eine dritte Ausführungsform, ebenfalls im Längsschnitt.

In Fig.l ist das vordere Ende einer Spindel 1 einer Werkzeugmaschine dargestellt, die in einem Spindelkasten 2 gelagert und mit einem Spindelflansch la für die Befestigung einer Spannvorrichtung versehen ist.

Die als Dreibackenfutter dargestellte Spannvorrichtung umfaßt einen Futterkörper 3₉ in welchem in radialen Führungen drei Grundbacken radial verstellbar geführt sind. An der vorn aus dem Futterkörper herausragenden Stirnfläche der Grundbacken 4 sind Aufsatzbacken 5 befestigt, die zur Einspannung eines Werkstückes W dienen„ Die Aufsatzbacken 5 sind beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit den Grundbacken 4 über eine Spitζverzahnung verbunden und können demzufolg gegenüber dsn Grundbacken 4 versetzt oder gegen andere Aufsatzbacken ausgetauscht werden. Die Trennstelle T zwischen Aufsatzbacken 5 und Grundbacken 4 ist mit strichpunktierter Linie eingerechnet.

Die Radialverstellung der Grundbacken 4 erfolgt durch einen in einer zentralen Bohrung des Futterkörpers 3 axial verschiebbaren Futterkolbe 6. Dieser ist über eine Zugschraube 7 mit einer Zugstange 8 verbunden, welche von einem am anderen Ende der Spindel 1 angeordneten Druckmit-

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telzylinder betätigt wird.

Um die axiale Verstellbewegung des Futterkolbens 6 in eine radiale Verstellbewegung der aus Aufsatzbacken 5 und Grundbacken 4 bestehenden Spannelemente umzuwandeln, dient beim Ausführungsbeispiel nach Pig.l ein Keilhakengetriebe. Dieses besteht aus einem Keilhaken 9» der in eine entsprechende Aussparung des Putterkolbens 6 eingreift und an der zugehörigen Grundbäcke 4 befestigt ist. Diese Befestigung erfolgt über einen am Keilhaken 9 ausgebildeten Dehnschaft " " 10, der am oberen Ende mit einem Gewinde versehen ist,, über dieses Gewinde wird der Dehnschaft 10 und damit der Keilhaken 9 durch eine Mutter 11 an der Oberseite der Grundbacke H festgelegt.

Auf dem Dehnschaft 10 sind Dehnmeßstreifen 12 angeordnet, welche beim Aufbringen einer Spannkraft und beim Entstehen einer Fliehkraft die Dehnung des Dehnschaftes 10 messen. Die Meßwerte werden über eine Leitung 13 aus dem Futterkörper 3 über die Spindel 1 einer ortsfesten, auf der Zeichnung nicht dargestellten Meß- und Anzeigevorrichtung zugeführt.

Beim Aufbringen von Spannkraft für die in Fig.l dargestellte Außenspannung wird der Dehnschaft 10 mit Zugkräften belastet. Diese werden von den Dehnmeßstreifen 12 erfaßt und über die Leitung 13 aus dem Futterkörper 3 abgeführt. Den erfaßten Spannkräften werden Kräfte überlagert, welche sich bei einem Umlauf der Spannvorrichtung ergeben. Durch eine geeignete Ausbildung der Anzeige- und MeßVorrichtung kann erreicht werden, daß nicht nur die Größe der jeweiligen Spannkraft ermittelt wird, sondern daß die Spannkraft durch Nachregeln der Zugkraft in der Zugstange 8 trotz der drehzahlabhängigen Fliehkräfte konstant gehalten wird.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist in einem Längsschnitt der Teil einer Spannvorrichtung dargestellt, bei welcher ein Hebelumlenkgetriebe als Kraftumlenkung zwischen Futterkolben 6 und Spannelementen dient, die wiederum jeweils durch eine Grundbacke 4 und eine Aufsatzbacke 5 gebildet sind. Der für diese Kraft-

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umlenkung verwendete zweiarmige Winkelhebel 14 ist auf einem Bolzen 15 im Putterkörper 3 gelagert. Er greift mit einem Arm in eine Nut des Putterkolbens 6 und mit dem anderen Arm in eine Aussparung der zugehörigen Grundbacke 4 ein, wobei in beiden Fällen die Berührungsflächen ballig ausgeführt sind.

Um die aufgrund von Spannkräften und Fliehkräften auftretenden Kräfte messen zu4cönnen, ist zwischen mindestens einem Winkelhebel des Hebelumlenkgetriebes und der zugehörigen Grundbacke 4 ein Kraftmeßglied angeordnet. Bei der in Fig.2 dargestellten Ausführung besteht dieses Kraftmeßglied aus einem druckbelasteten Bolzen 16, über welchen die Kraft des Winkelhebels 14 in die. Grundbacke 4 eingeleitet wird. Dieser Druckbolzen 16 ist wiederum mit Dehnmeßstreifen 12 versehen, welche die der aiftretenden Kraft entsprechenden Werte über eine Leitung 13 aus dem Futterkörper 3 einer nicht dargestellten Anzeige- und Meßvorrichtung zuführen.

Das dritte Ausführungsbeispiel in Fig.3 stimmt im wesentlichen Aufbau mit der zweiten Ausführungsform überein. Die Zeichnung zeigt einer Putterkörper 3, der mittels Futterbefestigungsschrauben 17 am nicht dargestellten Flansch einer Spindel an einer Werkzeugmaschine befestigt wird. In einer zentralen Bohrung des Putterkörpers 3 ist ein Futterkolben 6 axial beweglich geführt, der einen Anschluß für eine nicht dargestellte Zugstange besitzt. In eine Nut dieses Futterkolbens 6 greifen Winkelhebel 14 ein, die auf Lagerbolzen % im Futterkörper 3 verschwenkbar gelagert sind. Die Winkelhebel 14 dienen der Radialvers-teilung von Spannelementen, die jeweils aus einer Grundbacke 4 und einer Aufsatzbacke 5 bestehen. Das vordere Ende der zentralen Bohrung des Futterkörpers 3 ist durch einen Deckel l8ci verschlossen.

Abweichend von der Ausführungsform nach Fig.2 geschieht die übertragung der Spannkraft bei der Ausführungsform nach Fig.3 vom Winkelhebel 14 unmittelbar auf die Grundbacke 4. Diese Grundbacke 4 ist jedoch im Angriffsbereich des Winkelhebels 14 mit einem definierten

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Dehnquerschnitt ausgebildet, und zwar durch Anbringen einer Aussparung 18. An dem hierdurch gebildeten definierten Dehnquerschnitt sind Dehnmeßstreifen 12 angebracht, welche die Dehnung der Grundbacke 4 im Bereich des Dehnquerschnittes ermitteln. Die ermittelten Werte werden wiederum über eine Leitung 13 aus dem Futterkörper 3 abgeführt. Bei der in Fig.3 dargestellten Ausführungsform entfällt somit ein separates Bauteil, welches mit Druck- oder Zugkräften .belastet und mit den den Kraftaufnehmer bildenden Dehnmeßstreifen versehen ist.

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Bezugsziffernliste

W	Werkstück
T	Trennstelle
1	Spindel
la	Spindelflansch
2	Spindelkasten
3	Putterkörper
4	Grundbacke
5	Aufsatzbacke
6	Putterkolben
7	Zugschraube
8	Zugstange
9	Keilhaken
10	Dehnschaft
11	Mutter
12	Dehnmeßstreifen
13	Leitung
14	Winkelhebel
15	Lagerbolzen
16	Druckbolzen
17	Putterbefestigungsschraube
18	Aussparung
I8a	Deckel

Claims

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Patentansprüche:

f1J Umlaufende Spannvorrichtung mit mehreren das jeweilige Werkstück erfassenden Spannelementen, die zur Anpassung an unterschiedliche Abmessungen der Werkstücke auswechselbar und von einer Kraftbetätigung über ein Umlenkgetriebe betätigbar sind und von denen mindestens ein Spannelement mit einem Spannkraftaufnehmer versehen ist,

dadurch gekennzeichne t, daß der Spannkraftaufnehmer (12) in einem in Richtung der von der Kraftbetätigung eingeleiteten Kraft hinter dem Umlenkgetriebe und vor der Trennstelle (T) zwischen dem unmittelbar am Werkstück (W) angreifenden Spannelement (5) und dem bei einem Wechsel des Spannelements (5) in der Spannvorrichtung verbleibenden Antriebsteil (4) für das Spannelement (5) liegenden Bauteil (10jl6)angeordnet ist.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 mit einem Keilhakengetriebe als Kraftumlenkung zwischen Putterkolben und aus Grundbacke und Aufsatzbacke bestehenden Spannelementen,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Keilhaken (9) einer Grundbacke (4) am Grundbackenkörper über ein Dehnelement (10) befestigt ist, welches mit Dehnmeßgliedern (12) zur Ermittlung der Spannkraft versehen ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch lmit einem Hebelumlenkgetriebe als Kraftumlenkung zwischen Putterkolben und aus Grund- und Aufsatzbacken bestehenden Spannelementen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen mindestens einem Hebel (14) des Hebelumlenkgetriebes und der zugehörigen Grundbacke (4) ein Kraftmeßglied (16) angeordnet ist.
4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßglied als druckbelasteter Bolzen (16) mit . Dehnmeßstreifen (12) ausgebildet ist, der in einer Bohrung der Grundbacke (4) angeordnet ist.

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5. Spannvorrichtung nach Anspruch 3_S dadurch gekennzeichnet, daß die Grundbacke (4) im Angriffsbereich des Hebels (14) mit einem definierten Dehnquerschnitt ausgebildet ist, an dem Dehnmeßglieder (12) angeordnet sind.
6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der definierte Dehnquerschnitt durch mindestens eine Aussparung (18) in der Grundbacke (4) gebildet ist.

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