DE4020981A1 - Clamping workpiece from one side - involves serrated bush segments expanded into workpiece clamping hole by hydraulically actuated drawbar - Google Patents

Clamping workpiece from one side - involves serrated bush segments expanded into workpiece clamping hole by hydraulically actuated drawbar

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Abstract

The workpiece is provided with suitable holes into which the drawbar end (12) and clamping bush (6) can be inserted. The end of the drawbar is shaped like an inverted square pyramid. The clamping bush (6) consists of four separate segments (5) with inner faces matching the tapes of the drawbar. When the drawbar (11) is pulled downwards by a hydraulic piston (15) the segments are formed outwards. Teeth (21) on the segments grip the wall of the workpiece clamping hole (4) and pull the workpiece hard onto the bearing surface (2) of the clamp. USE/ADVANTAGE - Five sides of the workpiece can be reached in one clamping. High cutting forces can be sustained. Workpiece clamping holes do not require close tolerance. Clamping elements are not subject to heavy wear.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum Spannen von zu bearbeitenden Werkstücken gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a clamping device for Clamping workpieces to be machined according to the generic term of claim 1.

Beim Spannen von zu bearbeitenden Werkstücken ist es bekannt, daß eine an einer Seite geschlitzte Spannhülse in eine Bohrung des Werkstücks eingreift, wobei diese Spannhülse einen Innen­ kegel aufweist, womit der konische Spannkopf einer kraftbe­ triebenen Zugstange zusammenwirkt. Bei Betätigung der Zug­ stange spreizt der Spannkopf die Spannhülse, die sich unter Reibschluß an die Innenwand der Bohrung im Werkstück anlegt.When clamping workpieces to be machined, it is known that an adapter sleeve slotted on one side into a bore of the workpiece engages, this clamping sleeve an inside has cone, with which the conical clamping head of a power driven pull rod cooperates. When operating the train rod, the clamping head spreads the clamping sleeve, which is under Apply frictional engagement to the inner wall of the hole in the workpiece.

Nachteilig bei dieser bekannten Ausführung ist es, daß durch den Reibschluß nur verhältnismäßig geringe Haltekräfte erzielt werden können. Die einseitig geschlitzte Spannhülse läßt sich nur geringfügig spreizen, so daß sie jeweils der Bohrung im Werkstück angepaßt werden muß.The disadvantage of this known embodiment is that achieved the frictional engagement only relatively low holding forces can be. The clamping sleeve is slotted on one side spread only slightly, so that they each the hole in Workpiece must be adjusted.

Der kegelige Spannkopf legt sich nur in einer Stellung flächig an die konische Innenfläche der Spannhülse an. Bei der achsia­ len Verschiebung der Zugstange ergibt sich eine linienförmige Berührung zwischen Spannkopf und Innenfläche der Spannhülse, wobei ein erheblicher Werkstoffverschleiß auftritt.The tapered clamping head only lies flat in one position to the conical inner surface of the adapter sleeve. At achsia len displacement of the tie rod results in a linear Contact between the clamping head and the inner surface of the clamping sleeve, whereby considerable material wear occurs.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art, mit der bei wirt­ schaftlicher Herstellung eine möglichst hohe Spannkraft zu erzielen ist. The object of the present invention is therefore to create a Clamping device of the type mentioned, with the host economic production to the highest possible clamping force to achieve.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the characterizing nenden part of claim 1 specified features.

Durch die Ausbildung der Kontaktflächen zwischen Spannkopf und Spannsegmente als ebene Flächen ergibt sich in jeder Stellung der Zugstange eine Flächenberührung, wobei verhält­ nismäßig geringe Flächenbelastungen auftreten.By forming the contact surfaces between the clamping head and clamping segments as flat surfaces result in each Position of the tie rod touching a surface, where behaves minimal wing loads occur.

Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Kontaktflächen als vierseitige Pyramide, bei der die Spannsegmente an den Kanten der Pyramide voneinander getrennt sind, ergibt sich eine freie Beweglichkeit dieser Spannsegmente, so daß sich diese beim Spannvorgang auch größeren Bohrungen anpassen können. Damit ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Spannvorrichtung als Zen­ trierhilfe zu benützen, was durch eine konische Ausbildung des Spannkopfs an seinem oberen Ende erleichtert wird. Durch die in Kraftrichtung zeigende Verzahnung an der Außenfläche der Spann­ segmente entsteht beim Eindringen der Verzahnung in die Wandung der Werkstücksbohrung ein Formschluß. Die Form der Verzahnung ist dabei so ausgebildet, daß die Spitzen der Zähne in Richtung der Kraftresultierenden beim Spreizen der Spannsegmente zeigt. Durch geeignete Wahl des Winkels der Kontaktflächen wird gewährleistet, daß eine große Kraftübersetzung in radialer Richtung auftritt, ohne jedoch eine Selbsthemmung an den Anlageflächen zu verur­ sachen. Diese große radiale Kraft wird benötigt, um das Ein­ dringen der Verzahnung der Spannelemente in die Wandung der Boh­ rung des zu spannenden Werkstücks zu ermöglichen.With a preferred execution of the contact surfaces as four-sided pyramid, with the clamping segments on the edges the pyramid are separated from each other, there is a free one Mobility of these clamping segments, so that these are Clamping process can also adapt larger holes. So that is it is also possible to use the tensioning device according to the invention as a Zen trierhilfe to use, what by a conical formation of the Clamping head is relieved at its upper end. By in Gearing on the outer surface of the instep showing the direction of force segments arises when the teeth penetrate into the wall the workpiece bore a positive connection. The shape of the toothing is formed so that the tips of the teeth in the direction of Resulting force when spreading the clamping segments shows. By suitable choice of the angle of the contact surfaces is ensured, that a large force transmission occurs in the radial direction, but without causing self-locking on the contact surfaces stuff. This great radial force is needed to get the one penetrate the teeth of the clamping elements in the wall of the Boh enable the workpiece to be clamped.

Da keine Selbsthemmung auftritt, ist die Spannkraft zwischen Spannvorrichtung und Werkstück nach entspannter Zugstange auch wieder leicht lösbar.Since there is no self-locking, the tension is between Clamping device and workpiece after a relaxed pull rod too easy to remove again.

Dies wird unterstützt durch elastische Halteelemente, die die Spannsegmente zusammenhalten und sie nach dem Entspannen von der Werkstückbohrung lösen. This is supported by elastic holding elements that the Hold clamping segments together and relax them after relaxing loosen the workpiece bore.  

Durch die Anordnung einer Ausgleichsfeder zwischen Spann­ segmenten und Gehäuse wird erreicht, daß bei der achsialen Krafteinleitung durch die Zugstange zunächst eine radiale Spreizung der Spannelemente erzielt wird. Erst beim Eindringen der Verzahnung in die Bohrungswandung wird eine leichte achsi­ ale Bewegung der Spannelemente eingeleitet. Durch die erfin­ dungsgemäße Spannvorrichtung werden die Querkräfte, die bei der Bearbeitung des Werkstücks entstehen, einerseits durch Reib­ schluß an der Werkstücksauflage, andererseits durch Formschluß Werkstück-Spannsegmente-Zugstange aufgefangen. Damit sind höhere Bearbeitungskräfte als bei den bekannten Spannvorrichtungen möglich.By arranging a compensating spring between the instep segments and housing is achieved in the axial Force is initially applied radially through the pull rod Spreading of the clamping elements is achieved. Only when entering the toothing in the bore wall becomes a slight achsi ale movement of the clamping elements initiated. By inventing The clamping device according to the invention is the transverse forces which machining of the workpiece arise, on the one hand, through friction close to the workpiece support, on the other hand by positive locking Workpiece clamping segment pull rod caught. So that are higher Machining forces than in the known clamping devices possible.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung bietet darüberhinaus die Möglichkeit, das Werkstück mit Hilfe eines Rundschalttisches und einer Bearbeitungsmaschine mit Schwenkkopf ohne Umspannen allseitig zu bearbeiten.The tensioning device according to the invention also offers the Possibility of the workpiece with the help of a rotary indexing table and a processing machine with swivel head without reclamping editable on all sides.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.The following are exemplary embodiments of the invention with reference took described in more detail on the drawings.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 Spannvorrichtung, geschnitten, Fig. 1 jig, cut,

Fig. 2 Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1, FIG. 2 section along line II-II in Fig. 1,

Fig. 3 Zweites Ausführungsbeispiel eines elastischen Halteelementes, Teilschnitt, Fig. 3 second embodiment of an elastic holding element, partial section,

Fig. 4 Zweites Ausführungsbeispiel einer Spannvorrichtung, Teilschnitt. Fig. 4 second embodiment of a clamping device, partial section.

Fig. 1 zeigt eine Spannvorrichtung 1, an deren Auflagefläche 2 ein Werkstück 3 festspannbar ist. Fig. 1 shows a clamping device 1 , on the support surface 2, a workpiece 3 can be clamped.

Dazu greift in eine Bohrung 4 von Werkstück 3 eine aus vier getrennten Spannsegmenten 5 bestehende Spannhülse 6 ein, wobei die innen geneigten Innenflächen 7 der Spannsegmente 5 als ebene Flächen ausgebildet sind.For this purpose, a clamping sleeve 6 consisting of four separate clamping segments 5 engages in a bore 4 of workpiece 3 , the inner inclined inner surfaces 7 of the clamping segments 5 being designed as flat surfaces.

Die Spannsegmente 5 sind über einer Sacklochbohrung 8 eines Gehäuses 9 angeordnet und weisen an ihrem unteren Ende je einen Bund 10 auf.The clamping segments 5 are arranged above a blind hole 8 of a housing 9 and each have a collar 10 at their lower end.

Zwischen den Spannsegmenten 5 befindet sich eine Zugstange 11, die im Bereich der geneigten Innenflächen 7 der Spannsegmente 5 mit einem Spannkopf 12 versehen ist, der vier ebene Kontakt­ flächen 13 aufweist, die unter dem gleichen Winkel wie die Innenflächen 7 der Spannsegmente 5 geneigt sind und mit diesen zusammenwirken.Between the clamping segments 5 there is a pull rod 11 which is provided in the region of the inclined inner surfaces 7 of the clamping segments 5 with a clamping head 12 which has four flat contact surfaces 13 which are inclined at the same angle as the inner surfaces 7 of the clamping segments 5 and cooperate with them.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Spannsegmente 5 längs der Kanten 14 der durch sie eingeschlossenen Pyramide voneinander getrennt.As shown in FIG. 2, the clamping segments 5 are separated from one another along the edges 14 of the pyramid enclosed by them.

Die Zugstange 11 ist an ihrem unteren Ende mit einem Kolben 15 verbunden, der in einem Zylinder 16 gelagert ist und der durch eine Feder 17 gegen eine Anlagefläche 18 im Zylinder 16 gedrückt wird, wobei der Spannkopf 12 seine Lösestellung einnimmt. Die Zuführung der den Kolben 15 betätigenden Hydraulikflüssigkeit erfolgt durch eine Bohrung 19.The pull rod 11 is connected at its lower end to a piston 15 which is mounted in a cylinder 16 and which is pressed by a spring 17 against an abutment surface 18 in the cylinder 16 , the clamping head 12 assuming its release position. The hydraulic fluid actuating the piston 15 is supplied through a bore 19 .

Im Bereich der Bohrung 4 von Werkstück 3 weisen die Spannseg­ mente 5 an ihren Außenflächen eine Verzahnung 20 auf, deren Zähne 21 in Spannrichtung nach unten geneigt sind.In the area of the bore 4 of workpiece 3 , the Spannseg elements 5 have on their outer surfaces a toothing 20 , the teeth 21 of which are inclined downward in the clamping direction.

Zum Zusammenhalten der Spannsegmente 5 dienen elastische Halte­ elemente 22 in Form von O-Ringen, die in Ringnuten 23 der Spannsegmente 5 eingreifen und diese gegen die Zugstange 11 drücken.To hold the clamping segments 5 together serve elastic holding elements 22 in the form of O-rings which engage in annular grooves 23 of the clamping segments 5 and press them against the pull rod 11 .

Am oberen Ende von Spannkopf 12 befindet sich ein konischer Abschnitt 24, der das Einführen von Werkstück 3 in die Spann­ vorrichtung 1 erleichtert und insbesondere bei Verwendung eines Handhabungsgerätes von Vorteil ist.At the upper end of clamping head 12 is a conical section 24 , which facilitates the insertion of workpiece 3 into the clamping device 1 and is particularly advantageous when using a handling device.

In der Sacklochbohrung 8 ist eine Ausgleichsfeder 25 in Form eines Pakets von Tellerfedern angeordnet, auf die sich eine Scheibe 26 abstützt. Diese dient als Anlage für die Spannseg­ mente 5, und wird nach oben gegen einen Deckel 27 von Gehäuse 9 gedrückt.In the blind hole 8 , a compensating spring 25 is arranged in the form of a package of disc springs on which a disc 26 is supported. This serves as a system for the Spannseg elements 5 , and is pressed up against a cover 27 of the housing 9 .

Durch diese Anordnung wird bewirkt, daß nach betätigen der Zugstange 11 zunächst eine radiale Spreizung der Spannsegmente 5 erfolgt, wobei die Zähne 21 in die Wandung der Bohrung 4 ein­ dringen. Erst dann erfolgt eine kleine achsiale Bewegung der Spannhülse 6 .This arrangement ensures that after actuating the pull rod 11 there is first a radial expansion of the clamping segments 5 , the teeth 21 penetrating into the wall of the bore 4 . Only then is there a small axial movement of the clamping sleeve 6 .

Durch den Formschluß zwischen Verzahnung 20 und Werkstück 3 sowie den Reibschluß zwischen Werkstück 3 und Auflagefläche 2 ergibt sich eine außerordentlich hohe Spannkraft zwischen Werk­ stück 3 und Spannvorrichtung 1.Due to the positive connection between the toothing 20 and workpiece 3 and the frictional engagement between the workpiece 3 and the support surface 2 , an extraordinarily high clamping force between the workpiece 3 and the clamping device 1 results.

Nachdem Kolben 15 und damit Zugstange 11 wieder in ihre Löse­ stellung zurückgekehrt sind, bewirken die elastischen Halteele­ mente 22 ein Ablösen der Spannsegmente 5 von der Außenwand von Bohrung 4, bis sie an der Zugstange 11 anliegen.After piston 15 and thus pull rod 11 have returned to their release position, the elastic holding elements 22 cause the clamping segments 5 to be detached from the outer wall of bore 4 until they abut the pull rod 11 .

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Halteelements 28, das aus einem aus elastischem Werkstoff bestehenden Haltekörper hergestellt ist, in dessen Vertiefungen 29 Finger 30 der Spann­ segmente 31 eingreifen. Fig. 3 shows a further embodiment of a holding element 28 , which is made of an elastic material holding body, in the recesses 29 fingers 30 of the clamping segments 31 engage.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Spannsegmente 32 gemäß Fig. 4 ist deren Bund 33 mit einer nach oben gerichteten, ge­ neigten Anschlagfläche 34 versehen, die mit einem geneigten Kegelsitz 35 des Deckels 27 zusammenwirkt. Damit wird beim Lösen der Spannung durch die Kraft der Ausgleichsfeder 25 er­ reicht, daß sich die Verzahnung 20 zwangsweise von der Wandung von Bohrung 4 löst.In a further embodiment of the clamping segments 32 according to FIG. 4, the collar 33 is provided with an upwardly directed, inclined stop surface 34 which interacts with an inclined conical seat 35 of the cover 27 . So that when releasing the tension by the force of the compensating spring 25 it is sufficient that the toothing 20 is forcibly released from the wall of bore 4 .

Claims (9)

1. Spannvorrichtung zum Spannen von zu bearbeitenden Werk­ stücken, bei der eine Spannhülse in eine Bohrung des Werk­ stücks eingreift, wobei die Spannhülse geneigte Innenflächen aufweist, mit denen eine kraftbetriebene Zugstange mit ko­ nischem Spannkopf zusammenwirkt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannhülse (6) Spannsegmente (5) mit ebenen Innenflächen (7) aufweist, mit denen ebene Kon­ taktflächen (13) des Spannkopfes (12) zusammenwirken.1. Clamping device for clamping work to be machined, in which a clamping sleeve engages in a bore of the workpiece, the clamping sleeve having inclined inner surfaces with which a power-operated tie rod interacts with a conical clamping head, characterized in that the clamping sleeve ( 6 ) Clamping segments ( 5 ) with flat inner surfaces ( 7 ) with which flat contact surfaces ( 13 ) of the clamping head ( 12 ) interact. 2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannhülse (6) und der Spannkopf (12) mindestens je zwei zusammenwirkende Flächen (7, 13) aufweisen.2. Clamping device according to claim 1, characterized in that the clamping sleeve ( 6 ) and the clamping head ( 12 ) each have at least two interacting surfaces ( 7 , 13 ). 3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spannsegmente (5) der Spann­ hülse (6) durch Einschnitte längs ihrer Kanten (14) voneinan­ der getrennt sind.3. Clamping device according to claim 1 or 2, characterized in that the clamping segments ( 5 ) of the clamping sleeve ( 6 ) by incisions along their edges ( 14 ) are separated from each other. 4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannsegmente (5) an ihrer Außenfläche eine Verzahnung (20) aufweisen.4. Clamping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the clamping segments ( 5 ) have teeth ( 20 ) on their outer surface. 5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zähne (21) der Verzahnung (20) in Spannrichtung der Zugstange (11) geneigt sind.5. Clamping device according to claim 4, characterized in that the teeth ( 21 ) of the toothing ( 20 ) are inclined in the clamping direction of the pull rod ( 11 ). 6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannsegmente (5) durch mindestens ein elastisches Halteelement (22) miteinander verbunden sind. 6. Clamping device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the clamping segments ( 5 ) are interconnected by at least one elastic holding element ( 22 ). 7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf (12) an seinem oberen Ende einen konischen Abschnitt (24) aufweist.7. Clamping device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the clamping head ( 12 ) has a conical section ( 24 ) at its upper end. 8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekenn­ zeichnet durch ein Gehäuse (9) zur Aufnahme des Kolbens (15) und der Spannvorrichtung (1) und mit einer zwischen Spann­ segmenten (5) und Gehäuse (9) angeordneten Ausgleichsfeder (25).8. Clamping device according to one of claims 1 to 7, characterized by a housing ( 9 ) for receiving the piston ( 15 ) and the clamping device ( 1 ) and with a between clamping segments ( 5 ) and housing ( 9 ) arranged compensating spring ( 25 ). 9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannsegmente (5) an ihrem unteren Ende nach oben gerichtete, geneigte Anschlagflächen (34) aufweisen, die mit einem geneigten Kegelsitz (35) des Gehäuses (9) zusammenwirken.9. Clamping device according to claim 8, characterized in that the clamping segments ( 5 ) have at their lower end upward, inclined stop surfaces ( 34 ) which cooperate with an inclined conical seat ( 35 ) of the housing ( 9 ).
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