DE3735447A1

DE3735447A1 - Vorrichtung zum spannen eines bauteils

Info

Publication number: DE3735447A1
Application number: DE19873735447
Authority: DE
Inventors: Gerhard Baier
Original assignee: Heyligenstaedt & Co KG GmbH
Current assignee: Heyligenstaedt & Co KG GmbH
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1989-05-11

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Spannen eines Bauteils in einem Drehring, welche mehrere durch Federn in Spannrichtung vorgespannte, radial vor eine Schulter des zu spannenden Bauteils bewegliche Spannelemente hat, mit denen durch eine Axialbewegung der Spannelemente das zu spannende Bauteil axial gegen eine konische Anlagefläche des Drehringes zu spannen ist und welche eine mechanische Verriegelung der Spannele mente gegen eine radiale Bewegung in der Spannstellung der Spannelemente aufweist.

Vorrichtungen dieser Art werden bei Plandrehmaschinen benötigt, auf welchen durchmessergroße, scheibenförmige Werkstücke in einem angetriebenen Drehring gespannt und anschließend bearbeitet werden. Meist werden allerdings die Werkstücke nicht unmittelbar im Drehring gespannt, sondern auf einer Palette, die ihrerseits im Drehring gespannt wird. Aus Sicherheitsgründen ist es erforder lich, daß die Palette bzw. das Werkstück in der Drehma schine formschlüssig gehalten ist. Deshalb schließt sich bei den bekannten Vorrichtungen dem eigentlichen Spann vorgang jeweils ein Sicherungsvorgang an. Dadurch sind zum Spannen und Lösen jeweils zwei Bewegungen erforder lich, für die entsprechend auch zwei Betätigungseinrich tungen vorgesehen werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß mit nur einer einzigen Betätigungseinrichtung ein Bau teil sowohl gespannt als auch formschlüssig gesichert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Spannelement in Spannstellung in ein ein radiales Verschwenken ausschließendes, feststehendes Verriege lungsbauteil eingreift und daß am Spannelement oder einem feststehenden Bauteil eine Rampe zum radialen An heben des Spannelementes nach einem festgelegten axialen Verschiebeweg vorgesehen ist.

Durch diese Gestaltung läßt sich allein durch axiales Verschieben des Spannelementes mittels einer einzigen Betätigungseinrichtung das Spannelement axial und radial bewegen. Weiterhin wird durch das Verriegelungsbauteil erreicht, daß das Spannelement in Spannstellung zwangs läufig gegen eine radiale Bewegung, durch die das zu spannende Bauteil freikommen könnte, formschlüssig gesi chert ist. Durch die Erfindung wird mithin die Spannvor richtung für solche Bauteile und ihre Betätigung ein facher und damit kostengünstiger herstellbar.

Konstruktiv besonders einfach ist die Vorrichtung gestal tet, wenn das Spannelement mittels eines Gelenks axial unverschieblich mit einer Kolbenstange eines Betätigungs kolbens verbunden ist, gegen den innerhalb eines Feder raumes die das Spannelement in Spannrichtung vorspan nende Feder anliegt und an dessen gegenüberliegender Seite ein Druckraum zum Verschieben des Betätigungskol bens und damit des Spannelementes gegen die Kraft der Feder in Löserichtung vorgesehen ist. Bei einer solchen Ausbildung bleibt das zu spannende Teil bei einem Ener gieausfall durch die Kraft der Feder gespannt. Fremd energie ist nur zum Lösen des Bauteils erforderlich.

Die Herstellungskosten der Vorrichtung lassen sich noch weiter vermindern, wenn das Spannelement als Drehteil ausgebildet ist und aus einem Spannkopf mit einem sich daran anschließenden, im Querschnitt kreisförmigen Schaft besteht und wenn die Rampe durch eine Auslauf fläche einer Abflachung des Schaftes gebildet ist.

Auch das Verriegelungsbauteil kann sehr einfach gestal tet sein, indem es einmal abgestuft verläuft und der Verriegelungskopf in entriegelter Stellung sich im vom zu spannenden Bauteil radial größeren Abstand aufwei senden Bereich und im verriegelten Zustand zumindest teilweise im vom zu spannenden Bauteil radial geringeren Abstand aufweisenden Bereich des Verriegelungsbauteils befindet.

Das Spannelement wird in Endstellung auf einfache Weise dadurch angehoben, daß die Abflachung des Schaftes auf einem ortsfesten Stift aufliegt.

Das Gelenk muß die Kolbenstange mit dem Spannelement formschlüssig verbinden. Das könnte zum Beispiel mittels eines Gabelkopfes und einer schwenkbaren Achse gesche hen. Eine konstruktiv sehr einfache und funktionell vorteilhafte Ausbildung besteht darin, daß das Gelenk zwischen der Kolbenstange und dem Spannelement durch eine sich in stirnseitige Ansenkungen beider Bauteile abstützende Kugel und einen außenseitigen Gelenkkopf des Schaftes des Spannelementes gebildet ist, über den eine fest mit der Kolbenstange verbundene Buchse mit einem Gelenkpfannenabschnitt greift.

Spiel im Gelenk kann auf einfache Weise durch Einstellen dadurch ausgeschlossen werden, daß die Buchse mit einem Innengewinde auf ein Außengewinde eines Kolben stangenendstückes geschraubt ist.

Ein Verdrehen der Buchse relativ zu den sie umgebenden Bauteilen und damit auch ein Verdrehen des Spannelemen tes kann man dadurch verhindern, daß in der Buchse eine Längsnut vorgesehen ist, in welche ein ortsfest angeord neter Stift greift und daß die Buchse ihrerseits um ihre Längsachse unverdrehbar mit dem Spannelement verbunden ist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist in der Zeichnung schematisch ein Schnitt durch einen die Erfin dung betreffenden Bereich einer Drehmaschine dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Drehringes 1, in welchem ein allgemein als Palette bezeichnetes Bauteil 2 mittels Spannelementen 3 gespannt ist. Die Zeichnung zeigt eines dieser Spannelemente 3. Insgesamt sind bei einer Drehmaschine dieser Art gleichmäßig über den Um fang des Bauteils 2 verteilt sechs oder acht solcher Spannelemente 3 vorgesehen. In dem Bauteil 2 sind Spann vorrichtungen 4 angeordnet, mit denen ein scheibenför miges Werkstück 5 fest mit dem Bauteil 2 verbunden ist.

Das Spannelement 3 ist als Drehteil ausgebildet und be steht aus einem Spannkopf 6 und einem sich daran an schließenden Schaft 7. Der Spannkopf 6 hat eine Ausfrä sung 8, mit der er in Spannstellung über eine Schulter 9 des Bauteils 2 greift und dieses dadurch axial gegen eine konische Anlagefläche 10 des Drehringes 1 zu ziehen vermag. Zur Erzeugung der axialen Spannkraft ist der Schaft 7 mittels eines Gelenkes 11 formschlüssig mit einer Kolbenstange 12 eines Betätigungskolbens 13 ver bunden. Gegen diesen Betätigungskolben 13 stützt sich innerhalb eines von der Kolbenstange 12 durchdrungenen Federzylinders 14 eine durch mehrere Tellerfedern gebil dete Feder 15 ab. Diese Feder 15 spannt den Betätigungs kolben 13 in der Zeichnung gesehen nach rechts vor, so daß das Spannelement 3 entsprechend das Bauteil 2 gegen die konische Anlagefläche 10 zu ziehen vermag.

Auf der der Feder 15 abgewandten Seite des Betätigungs kolbens 13 ist ein Druckraum 16 vorgesehen. Durch Druck beaufschlagung dieses Druckraumes 16 läßt sich die Feder 15 spannen und dadurch das Spannelement 3 in der Zeich nung gesehen nach links verschieben.

Wichtig für die Erfindung ist, daß am Schaft 7 des Spann elementes 3 eine Rampe 17 vorgesehen ist. Diese bildet bei dieser Ausführungsform die Auslauffläche einer Ab flachung 18 des Schaftes 7, die auf einem radial ausge richteten, ortsfesten Stift 19 aufliegt. Wird das Spann element 3 durch Druckbeaufschlagung des Druckraumes 16 in der Zeichnung gesehen nach links verschoben, dann gelangt nach einem festgelegten Verschiebeweg die Rampe 17 gegen den Stift 19. Das hat zur Folge, daß bei weite rer axialer Verschiebung des Spannelementes 3 dieses radial nach außen schwenkt, was strichpunktiert ange deutet ist. Infolge dieser Schwenkbewegung bewegt sich die Ausfräsung 8 von der Schulter 9 weg und gibt das Bauteil 2 frei.

Zur formschlüssigen Sicherung des Spannelementes 3 in Spannstellung dient ein Verriegelungsbauteil 20, welches einmal abgestuft verläuft und dadurch zwei Bereiche 21, 22 hat, von denen der Bereich 21 einen größeren radialen Abstand vom zu spannenden Bauteil 2 aufweist als der Bereich 22. Der Bereich 22 ist so ausgebildet, daß der Spannkopf 6 in Spannstellung in diesen Bereich 22 greift und sich dadurch nicht radial nach außen bewegen kann. Eine solche Bewegung ist erst in dem aufgeweiteten Be reich 21 möglich.

Das Gelenk 11 ist bei dem dargestellten Ausführungsbei spiel auf besondere Weise gestaltet. Im Bereich dieses Gelenkes 11 hat die Kolbenstange 12 ein durchmessergröße res Kolbenstangenendstück 23 mit einer stirnseitigen Ansenkung 24. Eine entsprechende Ansenkung 25 befindet sich in der dem Kolbenstangenendstück 23 zugewandten Stirnseite des Schaftes 7. Eine Kugel 26 liegt gleichzei tig in beiden Ansenkungen 24, 25. Der Schaft 7 ist im Bereich des Gelenkes 11 außenseitig als Gelenkkopf 27 ausgebildet, über den ein Gelenkpfannenabschnitt 28 einer Buchse 29 greift, die in der Zeichnung gesehen von links her auf das Kolbenstangenendstück 23 geschraubt ist.

Zur Verdrehsicherung der Anordnung ist in der Buchse 29 eine Längsnut 30 vorgesehen, in die ein ortsfester Stift 31 greift. Ein entsprechender Stift 32 innerhalb des Gelenkpfannenabschnittes 28 greift in eine Nut 33 des Gelenkkopfes 27 und verhindert dadurch ein Verdrehen des Spannelementes 3 um seine Längsachse relativ zur Kolben stange 12.

Es sei abschließend angemerkt, daß die Vorrichtung auch statt für eine Druckmittelbetätigung für eine manuelle Betätigung ausgebildet sein kann. Statt der Kolbenstange 12 könnte man dann ein Gewindestück mit einer von Hand zu betätigenden Spannmutter vorsehen.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen:

1 Drehring
2 Bauteil
3 Spannelement
4 Spannvorrichtung
5 Werkstück
6 Spannkopf
7 Schaft
8 Ausfräsung
9 Schulter
10 Anlagefläche
11 Gelenk
12 Kolbenstange
13 Betätigungskolben
14 Federzylinder
15 Feder
16 Druckraum
17 Rampe
18 Abflachung
19 Stift
20 Verriegelungsbauteil
21 Bereich
22 Bereich
23 Kolbenstangenendstück
24 Ansenkung
25 Ansenkung
26 Kugel
27 Gelenkkopf
28 Gelenkpfannenabschnitt
29 Buchse
30 Längsnut
31 Stift
32 Stift
33 Nut

Claims

1. Vorrichtung zum Spannen eines Bauteils in einem Dreh ring, welche mehrere durch Federn in Spannrichtung vorge spannte, radial vor eine Schulter des zu spannenden Bau teils bewegliche Spannelemente hat, mit denen durch eine Axialbewegung der Spannelemente das zu spannende Bauteil axial gegen eine konische Anlagefläche des Drehringes zu spannen ist und welche eine mechanische Verriegelung der Spannelemente gegen eine radiale Bewegung in der Spann stellung der Spannelemente aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß jedes Spannelement (3) in Spannstellung in ein ein radiales Verschwenken ausschließendes, festste hendes Verriegelungsbauteil (20) eingreift und daß am Spannelement (3) oder einem feststehenden Bauteil eine Rampe (17) zum radialen Anheben des Spannelementes (3) nach einem festgelegten axialen Verschiebeweg vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (3) mittels eines Gelenkes (11) axial unverschieblich mit einer Kolbenstange (12) eines Betätigungskolbens (13) verbunden ist, gegen den inner halb eines Federzylinders (14) die das Spannelement (3) in Spannrichtung vorspannende Feder (15) anliegt und an dessen gegenüberliegender Seite ein Druckraum (16) zum Verschieben des Betätigungskolbens (13) und damit des Spannelementes (3) gegen die Kraft der Feder (15) in Löserichtung vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Spannelement (3) als Drehteil aus gebildet ist und aus einem Spannkopf (6) mit einem sich daran anschließenden, im Querschnitt kreisförmigen Schaft (7) besteht und daß die Rampe (17) durch eine Auslauffläche einer Abflachung (18) des Schaftes (7) ge bildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsbauteil (20) einmal abgestuft ver läuft und der Spannkopf (6) in entriegelter Stellung sich im vom zu spannenden Bauteil (2) radial größeren Abstand aufweisenden Bereich (21) und im verriegelten Zustand zumindest teilweise im vom zu spannenden Bauteil (2) radial geringeren Abstand aufweisenden Bereich (22) des Verriegelungsbauteils (20) befindet.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfla chung (18) des Schaftes (7) auf einem ortsfesten Stift (19) aufliegt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk (11) zwischen der Kolbenstange (12) und dem Spannelement (3) durch eine sich in stirnseitigen Ansenkungen (24, 25) beider Bauteile abstützende Kugel (26) und einen außenseitigen Gelenkkopf (27) des Schaftes (7) des Spannelementes (3) gebildet ist, über den eine fest mit der Kolbenstange (12) verbundene Buchse (29) mit einem Gelenkpfannenabschnitt (28) greift.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (29) mit einem Innengewinde auf ein Außengewinde eines Kolbenstangenendstückes (23) geschraubt ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Buchse (29) eine Längsnut (30) vorgesehen ist, in welche ein ortsfest angeordneter Stift (31) greift und daß die Buchse (29) ihrerseits unverdrehbar mit dem Spannelement (3) verbunden ist.