DE4020981C2 - - Google Patents

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DE4020981C2 DE19904020981 DE4020981A DE4020981C2 DE 4020981 C2 DE4020981 C2 DE 4020981C2 DE 19904020981 DE19904020981 DE 19904020981 DE 4020981 A DE4020981 A DE 4020981A DE 4020981 C2 DE4020981 C2 DE 4020981C2
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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 preamble of claim. 1

Beim Spannen von zu bearbeitenden Werkstücken ist es aus der DE 25 02 561 C2 bekannt, daß eine mehrfach geschlitzte Spann hülse in eine Bohrung des Werkstücks eingreift, wobei diese Spannhülse einen Innenkegel aufweist, mit dem der Spannkopf mit kegelstumpfförmiger Gegenfläche einer kraftbetriebenen Zugstange zusammenwirkt. During clamping of workpieces to be machined, it is known from DE 25 02 561 C2 is known that a multi-slotted clamping sleeve engages in a bore of the workpiece, said clamping sleeve having an inner cone, which cooperates, the clamping head of frusto-conical counter-surface of a power-driven pull rod. Bei Betätigung der Zugstange spreizt der Spannkopf die Spannhülse, die gegen die Innenwand der Bohrung im Werkstück gedrückt wird. Upon actuation of the draw bar, the clamping head spreads the clamping sleeve, which is pressed against the inner wall of the bore in the workpiece.

Die kegelstumpfförmige Gegenfläche des Spannkopfs legt sich jedoch nur in einer Stellung flächig an die konische Innen fläche der Spannhülse an. However, the frusto-conical mating surface of the clamping head inserted in only one position flat against the conical inner surface of the clamping sleeve on. Bei der axialen Verschiebung der Zugstange ergibt sich eine linienförmige Berührung zwischen Spannkopf und Innenfläche der Spannhülse, wobei ein erheb licher Werkstoffverschleiß auftritt. During the axial displacement of the drawbar there is a linear contact between the clamping head and the inner surface of the clamping sleeve, with an elevating Licher material wear.

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. Therefore, an object of the present invention is to provide a clamping device of the aforementioned type, with the schaftlicher in host producing a very high clamping force can be achieved.

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

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 planar surfaces result in any position of the tie-rod surface contact, wherein ately behaves small surface pressures.

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. In a preferred embodiment of the contact surfaces as a four-sided pyramid, wherein the clamping segments are separated from each other at the edges of the pyramid, there is a free movement of the clamping segments, so that these can also adjust larger bores during the clamping operation. 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. This also makes it possible to use the inventive clamping device as Zen trier help, which is facilitated by a conical shape of the clamping head at its upper end. Durch die in Kraftrichtung zeigende Verzahnung an der Außenfläche der Spann segmente entsteht beim Eindringen der Verzahnung in die Wandung der Werkstücksbohrung ein Formschluß. By facing in the direction of force toothing on the outer surface of the clamping segments a positive fit is formed upon penetration of the teeth in the wall of the workpiece bore. Die Form der Verzahnung ist dabei so ausgebildet, daß die Spitzen der Zähne in Richtung der Kraftresultierenden beim Spreizen der Spannsegmente zeigt. The shape of the teeth is designed so that the tips of the teeth pointing in the direction of the resultant force during spreading of the clamping segments. 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. By suitable choice of the angle of the contact surfaces is ensured that a large power transmission occurs in the radial direction, but without self-locking on the contact surfaces to Doomed things. 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. This large radial force is required to penetrate the one of the teeth of the clamping elements in the wall of the Boh tion of the workpiece to be clamped to enable.

Da keine Selbsthemmung auftritt, ist die Spannkraft zwischen Spannvorrichtung und Werkstück nach entspannter Zugstange auch wieder leicht lösbar. Since there is no self-locking occurs, the clamping force between the clamping device and the workpiece according to a relaxed pull rod is slightly soluble.

Dies wird unterstützt durch elastische Halteelemente, die die Spannsegmente zusammenhalten und sie nach dem Entspannen von der Werkstückbohrung lösen. This is supported by elastic support members which hold the clamping segments and resolve them after the expansion of the workpiece bore.

Durch die Anordnung einer Ausgleichsfeder zwischen Spann segmenten und Gehäuse wird erreicht, daß bei der axialen Krafteinleitung durch die Zugstange zunächst eine radiale Spreizung der Spannelemente erzielt wird. The arrangement of a compensation spring between the clamping segments and the housing is achieved in that initially a radial expansion of the clamping elements is achieved during the axial introduction of force by the pull rod. Erst beim Eindringen der Verzahnung in die Bohrungswandung wird eine leichte axiale Bewegung der Spannelemente eingeleitet. Only the penetration of the teeth in the bore a slight axial movement of the clamping elements is initiated. 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. By OF INVENTION dung proper tensioning device, the transverse forces arising during the machining of the workpiece, on the one hand by friction circuit to the workpiece support, on the other hand collected by form-locking workpiece-clamping segments draw bar. Damit sind höhere Bearbeitungskräfte als bei den bekannten Spannvorrichtungen möglich. Therefore higher machining forces than with the known clamping devices are possible.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung bietet darüber hinaus die Möglichkeit, das Werkstück mit Hilfe eines Rundschalttisches und einer Bearbeitungsmaschine mit Schwenkkopf ohne Umspannen allseitig zu bearbeiten. The clamping device according to the invention offers all sides to edit the possibility of the workpiece by means of a rotary indexing table and a processing machine with a swivel head without re beyond.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug nahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In the following, embodiments of the invention with reference to the drawings described. Es zeigt It shows

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 tensioning 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, at the supporting surface 2, a workpiece 3 is 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, engages into a bore 4 of a workpiece 3 a four discrete clamping segments 5 collet 6, wherein the inwardly inclined inner surfaces 7 of the clamping segments 5 are formed 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 on a blind bore 8 of a housing 9 and have, at their lower end a collar 10 on.

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 tie rod 11 which is provided in the region of the inclined inner surfaces 7 of the clamping segments 5, with a clamping head 12, the four planar contact surfaces 13 which are inclined at the same angle as the inner surfaces 7 of the clamping segments 5 and cooperate with these.

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 along the edges 14 of the pyramid enclosed by it are separated.

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. The pull rod 11 is connected at its lower end with a piston 15 which is mounted in a cylinder 16 and is urged by a spring 17 against an abutment surface 18 in the cylinder 16, the clamping head 12 is in its release position. Die Zuführung der den Kolben 15 betätigenden Hydraulikflüssigkeit erfolgt durch eine Bohrung 19 . The feeding of the piston 15 actuating the hydraulic fluid takes place through a bore 19th

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 the workpiece 3, the Spannseg elements 5 on its outer surfaces a toothing 20, the teeth of which are tilted 21 in the tensioning direction downwards.

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. For holding the clamping segments 5 are elastic retaining elements 22 in the form of O-rings, which engage in annular grooves 23 of the clamping segments 5 press this 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 chuck 12 there is a conical portion 24 of the device introducing the workpiece 3 in the clamping is facilitated 1 and particularly when using a handling device is advantageous.

In der Sacklochbohrung 8 ist eine Ausgleichsfeder 25 in Form eines Pakets von Tellerfedern angeordnet, auf die sich eine Scheibe 26 abstützt. In the blind bore 8 a compensating spring is arranged in the form of a package of plate springs 25 to which a disc supported 26th Diese dient als Anlage für die Spannseg mente 5 , und wird nach oben gegen einen Deckel 27 von Gehäuse 9 gedrückt. This serves as an abutment for the Spannseg elements 5, and is pushed upward 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. This arrangement causes first 5 takes place by actuating the tie rod 11 a radial expansion of the clamping segments, the teeth of a permeate in the wall of the bore 4 21st Erst dann erfolgt eine kleine axiale Bewegung der Spannhülse 6 . Only then is 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 . By the positive engagement between teeth 20 and workpiece 3, as well as the frictional engagement between the workpiece 3 and supporting surface 2, a very high clamping force between the work piece gives 3 and the cutting device. 1

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 tie rod 11 are returned to their release position, cause the elastic elements 22 Halteele detachment of the clamping segments 5 from the outer wall of bore 4 until they lie against 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 another embodiment of a retaining member 28 which is made of an elastic material consisting of holding body, in which 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. In a further embodiment of the clamping segments 32 as shown in FIG. 4 the collar 33 is oriented with an upward ge inclined stop surface 34 is provided, which cooperates with an inclined conical seat 35 the lid 27. 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. This will upon release of the tension by the force of the balancing spring 25, it suffices that the gear 20 is forcibly detached from the wall of the 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 workpieces to be machined, in which engages a clamping sleeve in a bore of the workpiece, wherein the clamping sleeve has inclined inner surfaces with which cooperates a powered draw bar with ko tronic clamping head, characterized in that the clamping sleeve (6 ) clamping segments (5) with flat inner surfaces (7), with which clock planar surfaces Kon (13) of the clamping head (12) cooperate.
2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kontaktflächen ( 13 ) als vierseitige Pyramide ausgebildet sind. 2. A clamping device according to claim 1, characterized in that the contact surfaces (13) are designed as four-sided pyramid.
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 instep are pod (6) by notches along its edges (14) separated the voneinan.
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) has a toothing on its outer surface (20).
5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zähne ( 21 ) der Verzahnung ( 20 ) in Spannrichtung der Zugstange ( 11 ) geneigt sind. 5. A clamping device according to claim 4, characterized in that the teeth (21) of the toothing (20) in the tensioning direction of the pull rod (11) are inclined.
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 retaining 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 comprises clamping device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the clamping head (12) at its upper end a conical portion (24).
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 is distinguished according to any one of claims 1 to 7, marked in by a housing (9) for receiving the piston (15) and the clamping device (1) and with a segment between Spann (5) and housing (9) arranged in the balancing 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. A clamping device according to claim 8, characterized in that the clamping segments (5) directed at its lower end upwardly inclined abutment surfaces (34) cooperating with an inclined conical seat (35) of the housing (9).
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