DE4025752C1

DE4025752C1 - Chuck for machine tool - has short threaded cylindrical block to fit into recess at back of jaw

Info

Publication number: DE4025752C1
Application number: DE19904025752
Authority: DE
Inventors: Klaus-Juergen Dr.-Ing. Benzinger; Wilfried Dr.-Ing. Lehmann; Carsten Dipl.-Ing. Stelzer; Achmed Dipl.-Ing. 1000 Berlin De Schuele; Siegfried Dipl.-Ing. Kuhn; Hans Dipl.-Ing. Rentschler; Peter-Juergen Dr. 7320 Goeppingen De Kreher
Original assignee: Boehringer Werkzeugmaschinen GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 1990-08-14
Filing date: 1990-08-14
Publication date: 1991-10-17
Anticipated expiration: 2010-08-15

Abstract

The lathe chuck, which is intended for automatic operation, has four independently adjustable jaws (1) sliding radially in the chuck body (2). A short, externally threaded cylindrical block (4) fits into a recess at the back of the jaw and has a splined central hole engaging with a splined shaft (5) passing through clearance holes (27) in the jaw and running from the chuck centre to the outside. When the splined shaft is driven through gears (7,8) by a stepping motor the jaw is radially adjusted. By contrast with existing designs this arrangement provides a compact path for force transmission from work to chuck body. Final clamping of the work is separately achieved by self-aligning pads (20) at the ends of the jaws. The pads are closed onto the work by operation of the drawbar (34) acting through a wedge and fluid pressure system. ADVANTAGE - Rigid and accurate clamping. Compact design lending itself to automatic machine operation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a chuck according to the preamble of claim 1.

Spannfutter bestehen in aller Regel aus einem Grundkörper und an diesem beweglichen Spannelementen, die linear und bezüglich des Grundkörpers radial bewegt werden, um sich dem Zentrum, also der Symmetrieachse des Spannfutters und damit dem zu spannenden Werkstück zu nähern bzw. sich davon zu entfernen.Chucks generally consist of a basic body and on this movable clamping elements that are linear and are moved radially with respect to the base body in order the center, i.e. the axis of symmetry of the chuck and thus approach or approach the workpiece to be clamped remove from it.

Obwohl prinzipiell viele Möglichkeiten zur Bewirkung der Linearbewegung der Spannelemente zur Verfügung stehen, ist eine verbreitete Lösung der Linearantrieb mittels einer Gewindelspindel und zugehöriger Mutter, mit deren Hilfe beispielsweise auch bei einer Planscheibe die Spannelemente radial verstellt werden (vgl. z. B. DE-PS′en 7 42 288 und 74 508).Although in principle there are many ways to achieve this Linear movement of the clamping elements is available a common solution of the linear drive by means of a Threaded spindle and associated nut, with the help of which, for example, for a The clamping elements are adjusted radially (see e.g. DE-PS'en 7 42 288 and 74 508).

Der Nachteil einer solchen Verstellung der Spannelemente über eine antreibende Gewindespindel und eine in das Spannelement integrierte, nicht drehende Mutter liegt darin, daß zunächst einmal die Leitung des Kraftflusses über mehrfache Umlenkungen erfolgt und dabei auch über die antreibende Spindel. Da der Querschnitt dieser Spindel aus konstruktiven Gründen möglichst kleingehalten werden soll und die Spann- und Fliehkräfte, die über die Spindel geleitet werden, in den Lagerungen der Spindel im Grundkörper aufgenommen werden müssen, werden die maximal verkraftbaren Spann- und Fliehkräfte durch die Steifigkeit und damit die Dimensionierung des Spindelquerschnittes und der Spindellagerung begrenzt. Dies führt entweder zu einer ungenügenden Steifigkeit des Spannfutters oder zu einer entsprechenden großen und schweren Konstruktion.The disadvantage of such an adjustment of the clamping elements via a driving threaded spindle and one in the Clamping element integrated, non-rotating nut lies in that first of all the direction of the power flow takes place via multiple redirections and thereby also via the driving spindle. Because the cross section of this spindle constructive reasons should be kept as small as possible and the clamping and centrifugal forces that go over the spindle be guided in the bearings of the spindle in Basic bodies must be included, the maximum tolerable clamping and centrifugal forces due to the rigidity and thus the dimensioning of the spindle cross section and the spindle bearing is limited. This either leads to one insufficient rigidity of the chuck or to a corresponding large and heavy construction.

Darüber hinaus ist die bei der Planscheibe verwendete Spindelverstellung für die Übertragung auf eine flexible Spanneinrichtung nicht geeignet.In addition, the one used for the face plate Spindle adjustment for the transfer to a flexible tensioning device not suitable.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine radiale Verstellung der Spannelemente eines gattungsgemäßen Spannfutters zu schaffen, bei der unter Beachtung kurzer Wege für die Leitung des Kraftflusses eine formschlüssige Verbindung zumindest zwischen einem Teil der Spannelemente und dem Grundkörper gegeben ist und ein Einsatz des Spannfutters im Hinblick auf automatischen Betrieb, hohe Positionsgenauigkeit und Einbau einer Sensorik möglich istIt is therefore an object of the invention to provide a radial Adjustment of the clamping elements of a generic chuck create, taking into account short distances for the Direction of the flow of force a positive connection at least between part of the Clamping elements and the basic body is given and a Use of the chuck with regard to automatic Operation, high positional accuracy and installation of a Sensor technology is possible

Diese Aufgabe ist in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.This task is in connection with the generic features according to the invention by the features of the characterizing part of claim 1 solved.

Da zumindest ein Teil des Spannelements selbst drehbar angetrieben wird und bei seiner Drehung das Spannelement radial im Innengewinde des Grundkörpers verfahren wird, ist einerseits eine formschlüssige Verbindung zum Grundkörper und andererseits ein kurzer Kraftfluß, nämlich direkt vom Spannelement über die Berührungsfläche zum Grundkörper in diesen erreicht. Unabhängig davon, wie das Spannelement bzw. zumindest ein Teil davon in Drehung versetzt wird, erfolgt der Kraftfluß der Spann- und Fliehkräfte nicht über dieses antreibende Element.Since at least a part of the tensioning element itself is rotatably driven and with it Rotate the clamping element radially in the internal thread of the base body is, on the one hand, a positive connection to the Basic body and on the other hand a short power flow, namely directly from the tensioning element over the contact surface to the main body reached in this. Regardless of how that Clamping element or at least a part thereof is rotated, the Force flow of the clamping and centrifugal forces is not over this driving element.

Zweckmäßige Ausgestaltungen bzw. Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Appropriate refinements or embodiments of the Invention result from the subclaims.

Die Gewindeverbindung zwischen Spannelement und Grundkörper wird in aller Regel selbsthemmend ausgebildet sein, um eine selbsttätige radiale Verstellung des Spannelementes zu vermeiden.The threaded connection between the clamping element and the base body will usually be self-locking, for an automatic radial adjustment of the clamping element to avoid.

Das Spannelement bzw. zumindest ein Teil davon kann mit einer Vielnutwelle in Drehung versetzt werden, die in einer entsprechend profilierten Ausnehmung innerhalb des Spannelements läuft. Wenn diese entsprechende Ausnehmung die Spannbacke nicht vollständig durchdringt, ist es möglich, den Angriffspunkt des Spannelementes am Werkstück innerhalb der Gewindeabstützung des Spannelementes am Grundkörper, also auf der Achse der Vielnutwelle beispielsweise, anzuordnen. Selbstverständlich ist dann ein Längenausgleich der Vielnutwelle notwendig, die jedoch am hinteren, freien Ende der Vielnutwelle vorgenommen werden kann, während das vordere Ende im Spannelement festliegt. Bei einer durchgehenden Ausnehmung dagegen kann die Vielnutwelle an festen Punkten des Grundkörpers gelagert werden, beispielsweise am äußeren Rand und auf der anderen Seite in der Nähe der Mittelachse des Spannfutters. Ein aufwendiger Längenausgleich ist nicht notwendig, jedoch muß nun unbedingt eine Vielnutwelle vorgesehen sein, um das mittels Drehung sich entlang des Grundkörpers und damit auch entlang der Vielnutwelle verschiebende Spannelement an jeder Axialposition der Vielnutwelle drehend antreiben zu können.The tensioning element or at least part of it can rotate with a multi-slot shaft are offset in a correspondingly profiled Recess runs within the clamping element. If this corresponding recess the Jaw does not penetrate completely, it is possible the point of application of the clamping element on the workpiece within the thread support of the clamping element on the base body, on the axis of the multi-slot shaft, for example, to arrange. Of course, there is a length compensation the multi-slot shaft necessary, but at the rear, free End of the multi-slot shaft can be made while that front end is fixed in the clamping element. At a continuous recess, however, the multi-groove shaft fixed points of the base body are stored, for example on the outer edge and on the other side in close to the central axis of the chuck. An elaborate Length compensation is not necessary, but must now a multi-spline shaft must be provided to the means Rotation along the body and thus along the Multi-spline shifting clamping element on each To be able to drive the axial position of the multi-slot shaft in a rotating manner.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Drehen des gesamten Spannelementes, welches an dem Werkstück angreift, vermieden werden, indem das Spannelement aus der eigentlichen, nicht drehenden Spannbacke und einer Hohlschraube besteht, die axial formschlüssig und drehbar in der Spannbacke gelagert ist und von der Vielnutwelle angetrieben wird. Diese Hohlschraube besitzt auch das Außengewinde, welches im entsprechenden radial gerichteten Innengewinde des Grundkörpers verschraubt wird und dadurch die Linearbewegung erzeugt. Die Hohlschraube überträgt jedoch wegen ihrer drehbaren Lagerung in der Spannbacke lediglich die Linearbewegung, nicht jedoch die Drehbewegung auf die Spannbacke, so daß die nicht drehende Spannbacke in radialer Richtung in Längsführungen geführt werden kann, die sehr geringe Toleranzen besitzen, so daß eine hohe Steifigkeit und Positioniergenauigkeit der Spannbacke gegeben ist. Durch Veränderung der Gewindesteigung kann weiterhin erreicht werden, daß die von der antreibenden Welle aufzunehmenden Kräfte noch sehr gering sind, während bereits aufgrund der geringen Gewindesteigung zwischen Spannelement (Hohlschraube) und Grundkörper eine hohe Anpreßkraft der Spannbacke am Werkstück gegeben ist.According to a preferred embodiment can turn the entire clamping element, which attacks the workpiece can be avoided by the clamping element from the actual, not rotating Clamping jaw and a hollow screw, which is axially positive and rotatably mounted in the clamping jaw and by the multi-groove shaft is driven. This banjo screw also has that External thread, which in the corresponding radially directed internal thread of the Basic body is screwed and thereby the Linear motion generated. The banjo bolt transmits because of their rotatable mounting in the jaw only Linear movement, but not the rotary movement on the Jaw so that the non - rotating jaw in radial direction can be guided in longitudinal guides, which have very small tolerances, so that a high Rigidity and positioning accuracy of the clamping jaw given is. By changing the thread pitch continue to be achieved by the driving force Forces to be absorbed during the wave are still very low already due to the small thread pitch between Clamping element (banjo bolt) and base body have a high contact pressure Clamping jaw on the workpiece is given.

Auch in diesem Fall kann die antreibende Vielnutwelle die Hohlschraube vollständig durchdringen. In diesem Fall wird vorteilhafterweise auch die Spannbacke in einer entsprechenden, etwas größeren Durchgangsbohrung von der Vielnutwelle durchdrungen, da sich zur Verbesserung des Kraftflusses Spannbacke und Hohlschraube möglichst auf der gleichen radialen Linie befinden sollten.In this case too, the driving force Multi-groove shaft the banjo bolt penetrate completely. In this case, the clamping jaw is also advantageous in a corresponding, somewhat larger through hole from the Many-groove shaft penetrated, because to improve the Force flow jaw and banjo bolt as possible on the same radial line.

Auf diese Art und Weise kann eine äußerst einfache und dennoch sichere Lagerung der Hohlschraube in der Spannbacke erzielt werden, indem die Hohlschraube so in einer entsprechenden Aussparung der Spannbacke sitzt, daß sie auf ihren beiden Stirnseiten - abgesehen von etwas Spiel - an der Spannbacke anliegt, also von dieser auf der radial innen liegenden als auch auf der radial außen liegenden Stirnseite umschlossen wird. Da sowohl die Hohlschraube als auch die Spannbacke dabei von der Vielnutwelle durchdrungen werden, ist eine einfache formschlüssige Verbindung zwischen Spannbacke und Hohlschrauben in deren Achsrichtung gegeben. Selbstverständlich muß die Hohlschraube dabei seitlich geringfügig über die Spannbacke hinausragen, um dort im Eingriff mit dem Innengewinde des Grundkörpers zu stehen. Ansonsten kann sich die Hohlschraube jedoch vollständig innerhalb der Spannbacke befinden.This way it can be extremely simple and nevertheless safe storage of the banjo bolt in the clamping jaw can be achieved by the banjo bolt in such a way corresponding recess of the jaw that sits on it their two faces - apart from some play the clamping jaw rests, that is from this on the radial inside as well as on the radially outer end face is enclosed. Because both the banjo bolt as well the clamping jaw is penetrated by the multi-slot shaft is a simple positive connection between the jaw and banjo bolts in their axial direction. Of course, the banjo bolt must be on the side protrude slightly beyond the clamping jaw in order to To engage with the internal thread of the base body. Otherwise, the banjo bolt can be completely within the Jaw are located.

Die Längsführung der nicht drehenden Spannbacke in den radial am Grundkörper ausgebildeten Führungen bietet weiterhin die Möglichkeit, Momente durch die Spannbacke aufzunehmen.The longitudinal guide of the non-rotating jaw in the radial offers guides formed on the base body furthermore the possibility of moments through the clamping jaw to record.

Der Drehantrieb der antreibenden Welle, also beispielsweise der Vielnutwelle, geschieht vorteilhafterweise über einen Schrittmotor, über dessen Ansteuerung unter Berücksichtigung der Gewindesteigung zwischen Spannelement und Grundkörper die radiale Position des Spannelements jederzeit klar ist. The rotary drive of the driving shaft, for example the multi-slot shaft, advantageously happens via a stepper motor, via its control under Consideration of the thread pitch between the clamping element and base body the radial position of the clamping element is clear at all times.

Da die Schrittmotoren entsprechend klein und leicht als Zukaufteil zur Verfügung stehen, kann die antreibende Welle jedes Spannelementes jeweils mit einem separaten Schrittmotor ausgestattet werden, so daß die Spannelemente unabhängig voneinander radial bezüglich des Grundkörpers verstellt werden können.Since the stepper motors are accordingly small and light as Purchased parts are available, the driving shaft each clamping element with a separate one Stepper motor are equipped so that the clamping elements independently of one another radially with respect to the base body can be adjusted.

Da bei gleichbleibendem Spiel im Gewinde zwischen der Hohlschraube des Spannelementes und dem Grundkörper die Führungsgenauigkeit in radialer Richtung um so größer wird, je größer der Durchmesser des Gewindes ist, empfiehlt es sich, die Hohlschraube mit einem relativ großen Durchmesser auszuführen, jedoch die axiale Länge der Hohlschraube gering zu halten. Dadurch ist zusätzlich - bei weitgehender Aufnahme der Hohlschraube in der Spannbacke - eine relativ große Breite der Spannbacke erzielbar, was der Führungsgenauigkeit und Steifigkeit der Backe zugute kommt und andererseits aufgrund der geringen axialen Länge der Hohlschraube eine relativ geringe Dicke der Spannbacke - in radialer Richtung des Spannfutters gesehen - ermöglicht, so daß das Eigengewicht der Spannbacke und damit die Fliehkräfte in Grenzen bleiben.Because with constant play in the thread between the banjo bolt of the clamping element and the base body the guide accuracy in radial direction, the larger the larger Is the diameter of the thread, it is recommended that Hollow screw with a relatively large diameter, however, keep the axial length of the banjo bolt small. This is additional - with extensive absorption of Banjo bolt in the jaw - a relatively large width the clamping jaw achievable, which of the guiding accuracy and Stiffness benefits the cheek and on the other hand due to the short axial length of the banjo bolt relatively small thickness of the jaw - in the radial direction seen the chuck - allows, so that Dead weight of the clamping jaw and thus the centrifugal forces in Limits remain.

Die Hohlschraube kann zur Montage und Demontage entweder seitlich oder von der Rückseite her in die entsprechende Aussparung der Spannbacke aufgenommen werden. Um die Hebelwirkung auf die Spannbacke bei Beaufschlagung durch das Werkstück geringzuhalten, sollte der Angriffspunkt der Spannbacke am Werkstück möglichst nahe einerseits an den Kraft aufnehmenden Längsführungen der Spannbacke im Grundkörper und andererseits an dem Gewinde, welches das Spannelement, also die Hohlschraube, mit dem Grundkörper verbindet, gewählt werden. The banjo bolt can be used for assembly and disassembly either sideways or from the back into the corresponding Recess of the clamping jaw can be added. To the Leverage on the clamping jaw when acted upon To keep the workpiece low, the point of attack should be Clamping jaw on the workpiece as close as possible to the one hand Force-absorbing longitudinal guides of the clamping jaw in the base body and on the other hand on the thread that the clamping element, so the banjo bolt connects to the base body, to get voted.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im folgenden beispielhaft anhand der schematischen Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:An embodiment according to the invention is as follows described in more detail by way of example with reference to the schematic drawing. It shows:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Vierbackenfutters, welches auch für Drehmaschinen geeignet ist, Fig. 1 is a sectional view of a four-jaw chuck according to the invention which is also suitable for lathes,

Fig. 2 eine teilgeschnittene, teilweise Frontansicht des Futters der Fig. 1, Fig. 2 is a partially sectioned, partial front elevational view of the chuck of FIG. 1,

Fig. 3 einen Teilschnitt entlang der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 is a partial section along the line AB of Fig. 1,

Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie C-D gemäß Fig. 1, Fig. 4 is a partial section along line CD of FIG. 1,

Fig. 5 eine Einzeldarstellung einer Spannbacke des Futters, Fig. 5 is a detail view of a clamping jaw of the chuck,

Fig. 6 einen Teilschnitt entlang der Linie E-F gemäß Fig. 1, Fig. 6 shows a partial section along the line EF in FIG. 1,

Fig. 7 eine vergrößerte Detaildarstellung des mittleren Bereiches von Fig. 1 und Fig. 7 is an enlarged detail view of the central area of Fig. 1 and

Fig. 8 und 9 eine Gegenüberstellung des Kraftflusses im erfindungsgemäßen Futter gegenüber einem Futter mit Spindelantrieb. Fig. 8 and 9, a comparison of the power flow in the inventive lining against a lining with spindle drive.

Wie die Übersichtsdarstellungen der Fig. 1 und 2 zeigen, ist in den Fig. 1 bis 6 ein von der Planscheibe abgeleitetes Vierbackenfutter dargestellt, welches unter anderem auch für hohe Drehzahlen und damit für den Einsatz an Drehmaschinen geeignet ist. As the overview representations of FIGS. 1 and 2 show, 1 a derivative of the face plate Vierbackenfutter is shown in FIGS. To 6 shown, which is suitable inter alia for high speeds and therefore suitable for use on lathes.

Wie die Frontalansicht der Fig. 2 zeigt, stehen radial wirkende Spannbacken 1 unter einem Winkel von jeweils 90° zueinander und können über sehr große radiale Distanzen verfahren werden, wie Teleskopabdeckungen 30 erkennen lassen.As the front view of FIG. 2 shows, radially acting clamping jaws 1 are at an angle of 90 ° to each other and can be moved over very large radial distances, as can be seen from telescopic covers 30 .

Jede der Spannbacken 1 wird dabei über einen separaten Motor, hier einen Schrittmotor 62, längs des radialen Verstellweges separat und exakt steuerbar verfahren.Each of the clamping jaws 1 is moved separately and precisely controllably along the radial adjustment path by means of a separate motor, here a stepping motor 62 .

Von dieser Zustellbewegung völlig getrennt ist die Spannbewegung, bei der die Spannbacke 1 als Ganzes stillsteht und an jeder Spannbacke 1 eine Spannplatte 20 nochmals um eine geringe Strecke radial nach innen, also in Richtung auf das nicht dargestellte Werkstück zu, bewegt wird.The clamping movement, in which the clamping jaw 1 stands still as a whole and a clamping plate 20 on each clamping jaw 1 is again moved a small distance radially inward, that is to say in the direction of the workpiece (not shown), is completely separate from this feed movement.

Es handelt sich somit um ein Spannfutter, dessen Backen sich während der Bearbeitung mit dem Werkstück mitdrehen und jeweils unabhängig voneinander eine Zustellbewegung sowie eine Spannbewegung durchführen können.It is therefore a chuck whose jaws rotate with the workpiece during machining and a delivery movement independently of each other and can perform a clamping movement.

Darüber hinaus ist die Spannplatte 20 einfach demontierbar und elastisch ausgebildet, um eine Anpassung an unterschiedliche Krümmungen des Werkstückes zu ermöglichen. Zusammen mit dem großen Verstellbereich der einzelnen Backen können damit z. B. zylindrische Werkstücke zwischen etwa 40 mm und etwa 250 mm Durchmesser mit ein und demselben Spannfutter gespannt werden.In addition, the clamping plate 20 is easy to dismantle and elastic to allow adaptation to different curvatures of the workpiece. Together with the large adjustment range of the individual jaws, z. B. cylindrical workpieces between about 40 mm and about 250 mm in diameter can be clamped with one and the same chuck.

Die Spannbewegung wird durch die axiale (bezüglich der Symmetrieachse 99 des Spannfutters) Bewegung einer Zugstange 34 bewirkt, die bei vielen Drehmaschinen zur Betätigung von Keilhakenfuttern vorhanden ist. Das erfindungsgemäße Futter ist damit für die Nachrüstung gut geeignet. The clamping movement is brought about by the axial (with respect to the axis of symmetry 99 of the chuck) movement of a pull rod 34 which is present in many lathes for actuating wedge-type chucks. The feed according to the invention is therefore well suited for retrofitting.

Wie Fig. 1 zeigt, wird das Spannfutter, das auf einem Grundkörper 2 aufgebaut ist, mittels eines Zwischenstückes 35 am Flansch 33 der Werkzeugmaschine bzw. der Hauptspindel einer Drehmaschine befestigt. Dies geschieht im vorliegenden Fall mittels Gewindebolzen, kann jedoch auch auf jede andere spielfreie Befestigungsart erfolgen. Innerhalb des hohlen Flansches 33 ist das Ende der Zugstange 34 zu erkennen, auf deren Stirnseite der sogenannte Keihaken 9 verschraubt ist. Dieser kegelstumpfförmige Keilhaken 9 besitzt in an sich bekannter Weise entlang von vier symmetrisch über seinem Umfang verteilten Mantellinien T-förmige oder auf andere Art und Weise hinterschnittene Nuten 74. In diesen Nuten 74 laufen die entsprechend als Nutensteine geformten, radial nach innen gerichteten und entsprechend der Außenfläche des Keilhakens abgesägten Stirnseiten von Zwischenkeilen 10.As shown in FIG. 1, the chuck, which is built on a base body 2 , is fastened to the flange 33 of the machine tool or the main spindle of a lathe by means of an intermediate piece 35 . In the present case, this is done by means of threaded bolts, but can also be done in any other type of play-free fastening. Within the hollow flange 33 , the end of the pull rod 34 can be seen, on the end face of which the so-called knee hook 9 is screwed. This truncated cone-shaped wedge hook 9 has, in a manner known per se, grooves 74 which are T-shaped or undercut in another manner along four surface lines distributed symmetrically over its circumference. The end faces of intermediate wedges 10 , which are correspondingly shaped as sliding blocks, radially inward and sawn off according to the outer surface of the wedge hook, run in these grooves 74 .

Bei einer axialen Bewegung der Zugstange 34 mit dem Keilhaken 9 werden wegen der Schräge der Außenfläche des Keilhakens 9 die Zwischenkeile 10 ausschließlich radial bewegt.Upon axial movement of the drawbar 34 with the wedge hook of the wedge hook 9 9 the intermediate wedges 10 are moved radially only because of the slope of the outer surface.

Die Stirnseite der Zwischenkeile 10, die in Richtung des Werkstückes weist, verläuft schräg zur Symmetrieachse, und auf dieser Stirnfläche sind wiederum - jeder Spannbacke zugeordnet - vier Axialkeile 11 angeordnet, deren dem Werkstück zugewandte Stirnseiten 75 rechtwinklig zur Symmetrieachse 99 des Spannfutters stehen. Da diese Axialkeile 11 mit den nach innen gewandten Seiten axial beweglich, aber radial fest mit dem Grundkörper 2 über die Kontaktfläche 76 verbunden sind, bewirkt jedes Betätigen der Zugstange 34 eine Radialbewegung der Zwischenkeile 10 und in der Folge hiervon wiederum eine Axialbewegung der Axialkeile 11. The end face of the intermediate wedges 10 , which points in the direction of the workpiece, runs obliquely to the axis of symmetry, and four axial wedges 11 , whose end faces 75 facing the workpiece are at right angles to the axis of symmetry 99 of the chuck, are in turn arranged on this end face. Since these axial wedges 11 are axially movable with the inward-facing sides, but are radially fixedly connected to the base body 2 via the contact surface 76 , each actuation of the pull rod 34 brings about a radial movement of the intermediate wedges 10 and, as a result, an axial movement of the axial wedges 11 .

In axialer Richtung vor dieser Stirnseite 75 befindet sich jeweils die Spannbacke 1, an deren Rückseite in der Fig. 1 ein Kolben 26 sichtbar ist.In the axial direction in front of this end face 75 is the clamping jaw 1 , on the rear side of which a piston 26 is visible in FIG. 1.

Wie Fig. 6 zeigt, handelt es sich dabei um zwei nebeneinander in axialer Richtung liegende Kolben 26, die in die hintere Stirnseite der Spannbacke 1 eingeschoben werden können und dadurch im Inneren der Spannbacke 1 einen Arbeitsdruck erzeugen. Die Axialbewegung der Kolben 26 wird durch die Axialbewegung jeweils eines Axialkeiles 11 bewirkt, der mit seiner nach vorne gerichteten Stirnseite auf die hinteren Stirnflächen der beiden Kolben 26 drückt. Die Kolben 26 sind zusammen mit den Spannbacken radial verschiebbar, so daß die hintere Stirnfläche der Kolben 26 radial an der vorderen Stirnfläche 75 des Axialkeiles 11 entlanggleiten kann.As shown in FIG. 6, these are two pistons 26 lying side by side in the axial direction, which can be pushed into the rear end face of the clamping jaw 1 and thereby generate a working pressure inside the clamping jaw 1 . The axial movement of the pistons 26 is brought about by the axial movement of an axial wedge 11 , which presses with its forward end face onto the rear end faces of the two pistons 26 . The pistons 26 are radially displaceable together with the clamping jaws, so that the rear end face of the pistons 26 can slide radially along the front end face 75 of the axial wedge 11 .

In Fig. 1 ist ferner ein Federstahlband 61 zu erkennen, welches mit seinem einen Ende an den Kolben 26 und mit dem anderen Ende mit dem Grundkörper 2 des Spannfutters verbunden ist und zwischen diesen beiden Befestigungspunkten eine in radialer Richtung liegende Schleife bildet, die in einer radialen Nut 78 in der Rückseite des Axialkeiles 11 liegt. An diesem Federstahlband 61 sind hydraulische Leitungen 73 und elektrische Leitungen 80 befestigt, die vom Futtergrundkörper 2 zu dem Kolben 26, also der druckerzeugenden Einheit, an der Spannbacke 1 führen.In Fig. 1, a spring steel band 61 can also be seen, which is connected at one end to the piston 26 and at the other end to the base body 2 of the chuck and forms a radial loop between these two fastening points, which in a radial direction radial groove 78 lies in the back of the axial wedge 11 . Hydraulic lines 73 and electrical lines 80 are fastened to this spring steel band 61 and lead from the basic chuck body 2 to the piston 26 , that is to say the pressure-generating unit, on the clamping jaw 1 .

Wie genauer in Fig. 3 zu erkennen, sind auf den Kolben 26 Dehnmeßstreifen 79 befestigt, welche den durch die Kolben 26 erzeugten Druck auf Grund seiner Verformung als elektrisches Signal angegeben, welches über die elektrischen Leitungen 80 zu einer nicht dargestellten Regelungs- und Steuereinheit der Werkzeugmaschine geführt werden kann. As can be seen more precisely in FIG. 3, strain gauges 79 are fastened to the pistons 26 , which indicate the pressure generated by the pistons 26 due to its deformation as an electrical signal which is sent via the electrical lines 80 to a regulating and control unit (not shown) Machine tool can be guided.

Jeder Kolben 26 weist dabei zwei Zonen unterschiedlichen Durchmessers auf, wobei der größere Durchmesser im Arbeitsraum der Spannbacke den Druck erzeugt, während die Dehnmeßstreifen 79 auf dem kleineren Durchmesser befestigt sind. Damit wird eine Beschädigung der Dehnmeßstreifen 79 durch die Spannbacke 1 bei relativer Bewegung der Kolben 26 zur Spannbacke 1 vermieden.Each piston 26 has two zones of different diameters, the larger diameter generating the pressure in the working space of the clamping jaw, while the strain gauges 79 are fastened to the smaller diameter. This prevents damage to the strain gauges 79 by the clamping jaw 1 when the pistons 26 move relative to the clamping jaw 1 .

Die elektrischen Leitungen 80 sind in regelmäßigen Abständen an dem Federstahlband 61 befestigt, welches aufgrund seiner Reißfestigkeit und Führung in der Nut 78 auch bei hohen Drehzahlen seine Lage beibehält und damit ein Beschädigen, Durchscheuern etc. der darauf befestigten elektrischen Leitungen 80 verhindert.The electrical lines 80 are fastened at regular intervals to the spring steel band 61 , which, due to its tear resistance and guidance in the groove 78 , maintains its position even at high speeds and thus prevents damage, fraying, etc. of the electrical lines 80 fastened thereon.

Der in den Backen 1 erzeugte Druck wird ausschließlich zum Spannen verwendet. Hierfür sind lediglich geringe axiale Bewegungen notwendig, welche nur ein Teil der Spannbacke 1 durchführt, wie im folgenden gezeigt wird. Zusätzlich - und gänzlich unabhängig von der Spannbewegung - kann die Spannbacke 1 über einen großen Weg radial verfahren werden, um ihre Lage an den Durchmesser der einzuspannenden Werkstücke anzupassen. Hierdurch wird eine Zustellfunktion und wie im folgenden zu zeigen ist, auch eine Bestimmungsfunktion der Spannbacke 1 ermöglicht.The pressure generated in the jaws 1 is used exclusively for clamping. For this, only slight axial movements are necessary, which only a part of the clamping jaw 1 performs, as will be shown in the following. In addition - and completely independently of the clamping movement - the clamping jaw 1 can be moved radially over a large distance in order to adapt its position to the diameter of the workpieces to be clamped. This enables an infeed function and, as will be shown in the following, also a determination function of the clamping jaw 1 .

Der Verstellmechanismus für die Spannbacken 1 ist in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt:The adjustment mechanism for the jaws 1 is shown in Figs. 1, 2 and 3:

Die Spannbacke 1 ist radial verfahrbar und weist zu diesem Zweck beidseitig vorstehende Führungsnasen 81 auf, die in entsprechenden Nuten 82 des Grundkörpers 2 geführt sind. Die Führungsnasen 81 liegen dabei an den zum Werkstück zu- und von dem Werkstück abgewandten Seiten an den Wänden der Nut 82 möglichst spielfrei an, so daß die Spannbacke 1 die am freien Ende durch das Werkstück eingebrachten Kräfte momentensteif aufzunehmen vermag. Zwischen dem äußeren Rand des Spannfutters und dem äußeren Rand der Spannbacke 1 ist dabei die in Fig. 1 und 2 sichtbare Teleskopabdeckung 30 montiert, die beim Verfahren der Spannbacke 1 in Richtung auf die Symmetrieachse 99 des Spannfutters die ansonsten freiliegenden Führungen, also die Nut 82, abdeckt.The clamping jaw 1 can be moved radially and for this purpose has guide lugs 81 projecting on both sides, which are guided in corresponding grooves 82 in the base body 2 . The guide lugs 81 lie on the sides facing away from the workpiece and away from the workpiece against the walls of the groove 82 with as little play as possible, so that the clamping jaw 1 is able to absorb the forces introduced at the free end by the workpiece in a torque-resistant manner. Between the outer edge of the chuck and the outer edge of the jaw 1 while the visible in Fig. 1 and 2 the telescopic cover 30 is mounted, which in the method of the jaw 1 in the direction of the symmetry axis 99 of the chuck the otherwise exposed guides, that is, the groove 82 , covers.

Jede der Spannbacken 1 wird durch einen zugeordneten separaten Schrittmotor 62 (siehe Fig. 2) unabhängig von den anderen Spannbacken angesteuert und in radialer Richtung verfahren. Dadurch ist auch ein unsymmetrisches Einspannen eines Werkstückes bzw. das zentrische Einspannen eines unsymmetrischen Werkstückes möglich. Zu diesem Zweck ist in einer Aussparung 28 an der Spannbacke 1 gegen die Symmetrieachse 99 zugewandt eine Hohlschraube 4 angeordnet, die auf ihrer zylindrischen Außenfläche mit einem Gewinde 3 versehen ist. Beide - also Spannbacke 1 und Hohlschraube 4 - zusammen bilden das Spannelement 13.Each of the jaws 1 is controlled by an associated separate stepper motor 62 (see FIG. 2) independently of the other jaws and moved in the radial direction. As a result, asymmetrical clamping of a workpiece or central clamping of an asymmetrical workpiece is also possible. For this purpose, a hollow screw 4 is arranged in a recess 28 on the clamping jaw 1 facing the axis of symmetry 99 and is provided with a thread 3 on its cylindrical outer surface. Both - that is, clamping jaw 1 and banjo bolt 4 - together form the clamping element 13 .

Diese Hohlschraube 4 ist mit einer Stirnseite frei drehbar in der radialen Innenseite der Spannbacke 1 gelagert und besitzt eine zentrische Bohrung, die mit einem Keilwellenprofil versehen ist und mit einer etwas größeren Durchgangsbohrung 27 in der Spannbacke 1 fluchtet. Eine Keil- bzw. Vielnutwelle 5 erstreckt sich durch die Durchgangsbohrung 27 der Spannbacke 1 und durch die hierzu passende innere Keilwellenverzahnung der Hohlschraube 4 vom Außenrand des Spannfutters radial bis in die Nähe der Symmetriachse 99 des Spannfutters.This hollow screw 4 is freely rotatably supported with an end face in the radial inside of the clamping jaw 1 and has a central bore which is provided with a spline profile and is aligned with a somewhat larger through-bore 27 in the clamping jaw 1 . A spline or multi-slot shaft 5 extends through the through bore 27 of the clamping jaw 1 and through the matching internal spline toothing of the hollow screw 4 from the outer edge of the chuck radially to the vicinity of the symmetry axis 99 of the chuck.

Wird nun die Keilwelle 5 in Drehung versetzt, so steht diese mit der inneren Keilverzahnung der Hohlschraube 4 im Eingriff, welche durch die Drehbewegung über ihr Außengewinde 3 entlang einem entsprechenden Innengewinde 6 im Grundkörper 2 (siehe Fig. 3) in radialer Richtung des Spannfutters verschraubt wird. Da die Hohlschraube 4 mit der Spannbacke 1 frei drehend, aber axial nicht lösbar verbunden ist, wird hierdurch auch die Spannbacke 1 radial verfahren.If the spline shaft 5 is now rotated, it is in engagement with the internal spline of the hollow screw 4 , which is screwed in the radial direction of the chuck by the rotational movement via its external thread 3 along a corresponding internal thread 6 in the base body 2 (see FIG. 3) becomes. Since the hollow screw 4 is connected to the jaw 1 freely rotating, but axially not detachably, the jaw 1 is thereby moved radially.

Wie Fig. 1 zeigt, sind die Keilwellen 5 am Außenrand des Spannfutters in einem Lager 59 und am innenliegenden Ende in einer Lagereinheit 56 gelagert, welche sowohl ein Axial- als auch ein Radiallager umfaßt und über Tellerfedern 53 vorgespannt wird. Am radial äußeren Ende der Keilwelle 5 ist diese drehfest mit einem Zahnrad 7 verbunden, welches über eine Umfangsverzahnung mit einem kleineren Zahnrad 8 kämmt, welches vom Schrittmotor 62, der in Fig. 2 zu erkennen ist, angetrieben wird.As shown in FIG. 1, the spline shafts 5 are mounted on the outer edge of the chuck in a bearing 59 and on the inner end in a bearing unit 56 , which comprises both an axial and a radial bearing and is preloaded via plate springs 53 . At the radially outer end of the spline shaft 5 , it is connected in a rotationally fixed manner to a toothed wheel 7 which meshes with a smaller toothed wheel 8 via a circumferential toothing which is driven by the stepper motor 62 , which can be seen in FIG. 2.

Damit wird jede Spannbacke 1 von einem separaten Schrittmotor 62 angetrieben, wobei Spannbacke 1 und Antrieb im Betrieb mit dem Werkstück und dem Grundkörper 2 des Spannfutters rotieren. In Fig. 1 ist mit strichpunktierten Linien die im Betrieb vorhandene Abdeckung des Zahnradantriebs für die Keilwelle 5 dargestellt.Each jaw 1 is thus driven by a separate stepper motor 62 , the jaw 1 and drive rotating in operation with the workpiece and the base body 2 of the chuck. In Fig. 1, the existing cover of the gear drive for the spline shaft 5 is shown with dash-dotted lines.

Diese Art der Radialverstellung der Spannbacke 1 bietet gegenüber einem Antrieb bestehend aus Spindel und Spindelmutter, wie er beispielsweise vom Schlittenantrieb einer Werkzeugmaschine her bekannt ist, deutliche Vorteile hinsichtlich der Krafteinleitung, wie in dem Vergleich des Kraftflusses gemäß Fig. 8 und 9 dargestellt: Fig. 9 zeigt eine Spannbacke 1, die ein Innengewinde besitzt, in welchem sich eine Spindel 83 dreht, wodurch die Backe 1 längs der Spindel 83 verfahren wird. Bei gespanntem Werkstück geschieht die Krafteinleitung vom Werkstück in das freie Ende der Spannbacke und von dort in die Gewindespindel 83. Weiter verläuft der Kraftfluß über die gesamte Länge der Gewindespindel 83 bis zu deren Lagerung am Ende, wo die Kraft über die Lagerung in den Grundkörper 2 eingeleitet wird. This type of radial adjustment of the clamping jaw 1 has towards a drive consisting of spindle and spindle nut, as is known for example from the carriage drive of a machine tool forth significant advantages in terms of introduction of force, as in the comparison of the power flow according to Fig 8 and 9. Fig. 9 shows a clamping jaw 1 which has an internal thread in which a spindle 83 rotates, as a result of which the jaw 1 is moved along the spindle 83 . When the workpiece is clamped, the force is introduced from the workpiece into the free end of the clamping jaw and from there into the threaded spindle 83 . The force flow continues over the entire length of the threaded spindle 83 until it is supported at the end, where the force is introduced into the base body 2 via the bearing.

Demgegenüber wird bei der vorliegenden Konstruktion gemäß Fig. 8 die Kraft ebenfalls vom Werkstück über die Kontaktfläche in das freie Ende der Spannbacke 1 eingeführt. Von dort verläuft der Kraftfluß weiter in die Hohlschraube 4, die sich unmittelbar an der Spannbacke 1 befindet, und von dort direkt in den Grundkörper 2, da die in Fig. 8 nicht dargestellte Keilwelle in der Hohlschraube 4 längsverschieblich ist und damit keine Kräfte in Richtung der Keilwelle aufgenommen werden können.In contrast, in the present construction according to FIG. 8, the force is also introduced from the workpiece via the contact surface into the free end of the clamping jaw 1 . From there, the power flow continues into the hollow screw 4 , which is located directly on the clamping jaw 1 , and from there directly into the base body 2 , since the spline shaft, not shown in FIG. 8, is longitudinally displaceable in the hollow screw 4 and therefore no forces in the direction the spline can be accommodated.

Ein Vergleich von Fig. 8 und Fig. 9 zeigt anschaulich, daß der Kraftfluß bei der vorliegenden Konstruktion nicht nur kürzer ist, sondern auch kritische Krafteinleitungspunkte wie aus Abmessungsgründen relativ klein dimensionierte Lager der Gewindespindel etc. vermeidet. Auch der aus Gewichts- und Abmessungsgründen möglichst klein gehaltene Materialquerschnitt der Gewindespindel 83 wird nicht durch die Spannkräfte beaufschlagt. Die bei der vorliegenden Konstruktion an dieser Stelle eingesetzte Keilwelle kann damit so klein wie möglich dimensioniert werden, sofern ausreichend hohe Drehkräfte zum Antrieb der Hohlschraube 4 aufgebracht werden können, die jedoch nicht die Spannkraft überwinden müssen, sondern lediglich zum Verstellen und ggf. bis zum Anschlag am Werkstück eine definierte Bestimmkraft aufbringen müssen, die eine ausreichende Anlage der Spannbacke am Werkstück zum Ausdruck bringen, so daß die Verstellbewegung hierauf beendet wird.A comparison of FIG. 8 and FIG. 9 clearly shows that the force flow in the present construction is not only shorter, but also avoids critical force introduction points such as bearings of the threaded spindle, etc., which are of relatively small dimensions for dimensional reasons. Even the material cross section of the threaded spindle 83 , which is kept as small as possible for reasons of weight and dimensions, is not acted upon by the clamping forces. The spline shaft used at this point in the present construction can thus be dimensioned as small as possible, provided that sufficiently high rotational forces can be applied to drive the banjo bolt 4 , which, however, do not have to overcome the clamping force, but only for adjustment and possibly up to the stop have to exert a defined determination force on the workpiece, which express an adequate abutment of the clamping jaw on the workpiece, so that the adjustment movement is then ended.

Da die Schrittmotoren 62 zum Verstellen der Spannbacken 1 ihre Lage bezüglich des Grundkörpers 2 nicht ändern, ist die Energiezufuhr über elektrische Leitungen trotz Rotation der gesamten Einheit unproblematisch.Since the stepper motors 62 for adjusting the clamping jaws 1 do not change their position with respect to the base body 2 , the energy supply via electrical lines is unproblematic despite the rotation of the entire unit.

Die Spannbacke 1 wird nun soweit in Richtung auf das Werkstück verfahren, bis dieses gegen die Spannplatte 20 drückt, die Spannplatte 20 sich dadurch gegen eine mittlere Zunge 17 legt und diese sich wiederum am Grundkörper der Spannbacke 1 abstützt. Ist an einer dieser Kontaktstellen ein Kraftmeßsystem installiert oder am Antriebsmotor eine Steuerung der elektrischen Parameter vorhanden, so kann die Zustellbewegung bei einer definierten Anpreßkraft beendet werden.The clamping jaw 1 is now moved in the direction of the workpiece until it presses against the clamping plate 20 , the clamping plate 20 thereby lies against a central tongue 17 and this in turn is supported on the base body of the clamping jaw 1 . If a force measuring system is installed at one of these contact points or if the electrical parameters are controlled on the drive motor, the infeed movement can be ended at a defined contact pressure.

Anschließend wird die Spannbewegung selbst nicht von der Spannbacke 1 als Ganzes durchgeführt, sondern von der an ihr angebrachten Spannplatte 20. Diese wird durch die freien Enden von drei als Stempel zur Druckbeaufschlagung dienenden, beweglichen Zungen 17, 18, 19 von ihrer Rückseite her beaufschlagt, welche wiederum durch Arbeitskolben 14, 15, die innerhalb der Spannbacke 1 gelagert sind und durch den von den Kolben 26 erzeugten Druck aktiviert werden, beaufschlagt werden.Then the clamping movement itself is not carried out by the clamping jaw 1 as a whole, but by the clamping plate 20 attached to it. This is acted upon by the free ends of three movable tongues 17, 18, 19 serving as stamps for pressurization, which in turn are actuated by working pistons 14, 15 which are mounted within the clamping jaw 1 and by the pistons 26 Pressure to be activated.

In der Ansicht der Fig. 2 und als Detaildarstellung in Fig. 5 ist die Spannplatte 20 in Richtung der Symmetrieachse 99 des Spannfutters dargestellt. Die dem (nicht dargestellten) Werkstück zugewandte Vorderseite 65 der Spannplatte 20 ist eben, während die Rückseite entsprechend der Krafteinleitung durch die Zungen 17, 18 und 19 angepaßt ist: Im Bereich der Krafteinleitung durch diese Zungen 17, 18, 19 weist die Spannplatte 20 einen wesentlichen dickeren Querschnitt auf, während zwischen den Krafteinleitungsbereichen bzw. -flächen 72 der Querschnitt gering gehalten wurde, um eine ausreichende Elastizität der Spannplatte 20 zur Anpassung an die Außenkontur des zu spannenden Werkstückes zu ermöglichen. Die hier dargestellte Spannplatte 20 mit ebener Vorderseite 65 ist zum Spannen von Körpern mit relativ großem Außendurchmesser und im Spannbereich geringem Krümmungsradius vorgesehen. Bei kleinen Werkstücken mit großem Krümmungsradius kann die Vorderseite 65 konkav ausgebildet sein, jedoch mit etwas größerem Krümmungsradius, so daß bei radialem Verstellen der Spannbacke 1 die Spannplatte 20 immer zuerst mit dem mittleren Bereich das Werkstück berührt.In the view of FIG. 2 and as a detailed representation in FIG. 5, the clamping plate 20 is shown in the direction of the axis of symmetry 99 of the chuck. The front 65 of the clamping plate 20 facing the workpiece (not shown) is flat, while the rear is adapted in accordance with the introduction of force by the tongues 17, 18 and 19 : in the region of the introduction of force by these tongues 17, 18, 19 , the clamping plate 20 has one substantially thicker cross-section, while the cross-section between the force introduction areas or surfaces 72 was kept small in order to allow sufficient elasticity of the clamping plate 20 to adapt to the outer contour of the workpiece to be clamped. The clamping plate 20 shown here with a flat front side 65 is provided for clamping bodies with a relatively large outside diameter and a small radius of curvature in the clamping region. In the case of small workpieces with a large radius of curvature, the front side 65 can be concave, but with a somewhat larger radius of curvature, so that when the clamping jaw 1 is adjusted radially, the clamping plate 20 always first contacts the workpiece with the central region.

In der Ansicht der Fig. 2 und 5 ist zu erkennen, daß die Vorderseite 66 der mittleren Zunge 17 eben ausgebildet ist, und analog hierzu in diesem Bereich auch die die Krafteinleitungsfläche 72 bildende Rückseite der Spannplatte 20. Beide sind durch einen in Fig. 5 nur angedeuteten Stecker 21 lose und leicht lösbar miteinander verbunden, wie auch in Fig. 1 zu erkennen.In the view of FIG. 2 and 5 it can be seen that the front side 66 of the central tongue 17 is formed flat, and analogous to this in this area also the force introduction surface 72 forming the rear clamping plate 20. Both are loosely and easily detachably connected to one another by a plug 21 only indicated in FIG. 5, as can also be seen in FIG. 1.

In Blickrichtung der Symmetrieachse 99 des Spannfutters, also den Darstellungen der Fig. 2 und 5, gesehen, sind dagegen die Vorderseiten 67 der äußeren Zungen 18, 19 konvex ballig ausgebildet, und analog hierzu ist die Rückseite der Spannplatte 20 in diesem Bereich - d. h. an den Krafteinleitungsflächen 72 - konkav ballig. Dadurch ist eine Schrägstellung der Spannplatte 20 zu der in Fig. 5 strichpunktiert eingezeichneten Symmetrielinie der Spannbacke 1 möglich, wie sie auftritt, wenn die Spannfläche des Werkstückes in diesem Bereich schräg zu dieser Symmetrielinie steht. Da die äußeren Zungen 18 und 19 mit annähernd der gleichen Kraft beaufschlagt werden, ist bei schräger Werkstückoberfläche eine der beiden Zungen 18, 19 weiter in Richtung auf den Werkstückmittelpunkt vorgeschoben als die andere der äußeren Zungen, wobei sich jedoch aufgrund der balligen Vorderseiten 67 immer die gleiche Größe einer Kontaktfläche und damit die gleiche Flächenspannung zwischen den Vorderseiten 67 der äußeren Zungen 18 und 19 und den entsprechenden Bereichen der Rückseite der Spannplatte 20 ergibt.On the other hand, when viewed in the direction of the axis of symmetry 99 of the chuck, that is to say the representations of FIGS. 2 and 5, the front sides 67 of the outer tongues 18, 19 are convexly spherical, and analogously to this, the rear side of the clamping plate 20 is in this area - ie on the force application surfaces 72 - concave crowned. This makes it possible to position the clamping plate 20 at an angle to the line of symmetry of the clamping jaw 1 shown in broken lines in FIG. 5, as occurs when the clamping surface of the workpiece is at an angle to this line of symmetry in this area. Since the outer tongues 18 and 19 are subjected to approximately the same force, one of the two tongues 18, 19 is pushed further toward the center of the workpiece than the other of the outer tongues when the workpiece surface is inclined, but due to the convex front sides 67 , the same size of a contact surface and thus the same surface tension between the front sides 67 of the outer tongues 18 and 19 and the corresponding areas of the back of the clamping plate 20 results.

Das Beaufschlagen der beiden äußeren Zungen 18 und 19 mit gleicher Kraft wird durch Kraftverteilung mittels einer mechanischen Wippe 16 erreicht, die am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Diese Wippe 16 ist an ihrer Rückseite 69 konkav ballig ausgeformt und wird mittig von einem inneren Arbeitskolben 14 beaufschlagt, dessen der Wippe 16 zugewandte Stirnseite entsprechend konvex ballig geformt ist. Ist eine Schrägstellung der Spannplatte 20 erforderlich, so ergibt sich eine seitliche Auslenkung der Wippe 16 auf der balligen Kontaktfläche gegenüber dem inneren Arbeitskolben 14 und damit eine Schrägstellung der Wippe, wodurch jedoch die unterschiedlich weit vorstehenden äußeren Zungen 18 und 19 mit der gleichen Kraft beaufschlagt werden.The application of the same force to the two outer tongues 18 and 19 is achieved by force distribution by means of a mechanical rocker 16 , which can best be seen in FIG. 2. This rocker 16 has a concave, spherical shape on its rear side 69 and is acted upon in the center by an inner working piston 14 , the end face of which facing the rocker 16 has a convex, spherical shape. If an inclined position of the clamping plate 20 is required, there is a lateral deflection of the rocker 16 on the spherical contact surface with respect to the inner working piston 14 and thus an inclined position of the rocker, whereby, however, the outer tongues 18 and 19 projecting to different extents are subjected to the same force .

Demgegenüber wird, wie in Fig. 1 dargestellt, die mittlere Zunge 17 unmittelbar von einem Arbeitskolben 15 beaufschlagt, welcher koaxial ringförmig um den inneren Arbeitskolben 14 herum angeordnet ist und seitliche Aussparungen aufweist, in denen die Wippe 16 und die äußeren Zungen 18 und 19 zu liegen kommen. Der ringförmige, äußere Arbeitskolben 15 ist auf der Außenseite in der Spannbacke 1 geführt und liegt ebenso wie der innen liegende Arbeitskolben 14 im gleichen Druckraum, wird also durch den von den Kolben 26 an der hinteren Stirnseite der Spannbacke 1 erzeugten Arbeitsdruck beaufschlagt. Das Verhältnis zwischen den durch die äußeren Zungen 18 und 19 und den durch die mittlere Zunge 17 aufgebrachten Kräfte wird durch das Verhältnis der Stirnseiten des inneren und des äußeren Arbeitskolbens 14 und 15 festgelegt und kann je nach Anwendungsfall hierdurch variiert werden. Im vorliegenden Fall hat der innere Kolben 14 eine um etwa ¹/₃ größere Stirnfläche als der äußere, ringförmige Arbeitskolben 15, woraus sich wegen der Verteilung der Kraft des inneren Arbeitskolbens 14 auf zwei außen liegende Zungen 18, 19 ergibt, daß die innere Zunge 17 mit einer um etwa 50% höheren Kraft beaufschlagt wird als die beiden äußeren Zungen 18 und 19.In contrast, as shown in FIG. 1, the middle tongue 17 is acted upon directly by a working piston 15 which is arranged coaxially in a ring around the inner working piston 14 and has lateral recesses in which the rocker 16 and the outer tongues 18 and 19 are closed come to lie. The annular, outer working piston 15 is guided on the outside in the clamping jaw 1 and, like the working piston 14 on the inside, lies in the same pressure chamber, so it is acted upon by the working pressure generated by the pistons 26 on the rear end face of the clamping jaw 1 . The ratio between the forces exerted by the outer tongues 18 and 19 and the forces exerted by the middle tongue 17 is determined by the ratio of the end faces of the inner and outer working pistons 14 and 15 and can thereby be varied depending on the application. In the present case, the inner piston 14 has a front surface which is approximately ½ larger than the outer, annular working piston 15 , which, because of the distribution of the force of the inner working piston 14 over two outer tongues 18, 19, results in that the inner tongue 17 is applied with a force which is about 50% higher than the two outer tongues 18 and 19 .

Fig. 4 zeigt ebenso wie Fig. 1 die Verschraubung der beiden äußeren Zungen 18 und 19 mittels Schrauben 100 an der Spannbacke 1, wobei diese Verschraubung auf der vom Werkstück abgewandten Seite der Keilwelle 5 liegt. Fig. 4 the screw 1 of the two outer tongues shows as well as Fig. 18 and 19 by means of screws 100 on the jaw 1, wherein said screw is located on the side remote from the workpiece side of the wedge shaft 5.

Demgegenüber ist die mittlere Zunge 17 deutlich kürzer, so daß ihre Verschraubung 101 auf der dem Werkstück zugewandten Seite der Keilwelle 5 liegt. Demgegenüber befindet sich jedoch die Nut 82 im Grundkörper 2 zur Führung der Führungsnasen 81 der Backe 1 relativ nahe in Richtung auf das Werkstück, um den Hebelarm zwischen der Krafteinleitungsstelle vom Werkstück in die Spannbacke und der das Drehmoment aufnehmenden Nut 82 möglichst gering zu halten. In Fig. 4 sind ferner die Wippe 16 sowie die Auflagenflächen des äußeren, ringförmigen Kolbens 15 auf der mittleren Zunge 17 zu erkennen. Ebenso zeigt Fig. 4 den Querschnitt des Steckers 21 in der mittleren Zunge 17, und zwar etwa in der Mitte der frei auskragenden Länge der Spannbacke 1, während demgegenüber der Mittelpunkt der Arbeitskolben 14 und 15 etwas zurückversetzt, aber noch außerhalb des Grundkörpers 2 liegt. Der Mittelpunkt ist dabei etwa doppelt so weit von der Nut 82 zur Radialführung der Backe entfernt wie von der Mitte des Steckers 21, die den Krafteinleitungspunkt vom Werkstück in die Spannplatte 20 darstellt.In contrast, the middle tongue 17 is significantly shorter, so that its screw connection 101 lies on the side of the spline shaft 5 facing the workpiece. In contrast, however, the groove 82 in the base body 2 for guiding the guide lugs 81 of the jaw 1 is relatively close in the direction of the workpiece in order to keep the lever arm between the force introduction point from the workpiece into the clamping jaw and the groove 82 receiving the torque as small as possible. In FIG. 4, further, the rocker 16 and the bearing surfaces of the outer annular plunger 15 on the central tongue 17 can be seen. Likewise, Fig. 4 shows the cross section of the plug 21 in the central tongue 17, approximately in the center of the freely projecting length of the clamp 1, while in contrast, the center of the working pistons 14 and 15 back a little, but is still outside of the body 2. The center point is about twice as far from the groove 82 for radial guidance of the jaw as from the center of the plug 21 , which represents the point of force introduction from the workpiece into the clamping plate 20 .

In Fig. 1 und 7 ist ferner eine Verjüngung 57 im Querschnitt der mittleren Zunge 17 dargestellt, welche eine erhöhte Elastizität der Zunge in diesem Bereich ergibt und damit die Funktion eines mechanisch ausgebildeten Biegegelenkes erfüllt.In Fig. 1 and 7 is also a taper 57 shown in cross-section of the central tongue 17, which results in an increased elasticity of the tongue in this area and thus the function of a mechanically formed joint bending met.

Ebenso wie in den Fig. 2 und 5 die Balligkeit der Vorderseiten des inneren Arbeitskolbens 14 sowie der äußeren Zungen 18 und 19 zu erkennen ist, zeigt die Ansicht der Fig. 1, also quer zur Symmetrieachse 99, eine Krümmung der Vorderseite der mittleren Zunge 17. Hieran angepaßt ist eine konkav ballige Rückseite der Spannplatte 20 im Bereich des Kontaktes mit der Vorderseite der mittleren Zunge 17. Fig. 1 zeigt auch den Stecker 21, der aus der Rückseite der Spannplatte 20 hervorragt und in eine entsprechende Bohrung 84 in der mittleren Zunge 17 gedrückt werden kann. Die Bohrung 84 weitet sich nach außen kegelförmig auf und nach Überwindung einer Engstelle vergrößert sich auch der Querschnitt zum Inneren der mittleren Zunge 17.As can be seen in FIGS . 2 and 5, the crowning of the front sides of the inner working piston 14 and the outer tongues 18 and 19 , the view of FIG. 1, that is to say transversely to the axis of symmetry 99 , shows a curvature of the front side of the central tongue 17 . Adapted to this is a concave, spherical rear side of the clamping plate 20 in the region of contact with the front side of the central tongue 17 . Fig. 1 also shows the plug 21 , which protrudes from the back of the clamping plate 20 and can be pressed into a corresponding hole 84 in the middle tongue 17 . The bore 84 widens outwards in a conical shape and, after overcoming a constriction, the cross section to the inside of the middle tongue 17 also increases .

Der Stecker 21 ist in Längsrichtung von seinem freien Ende her eingeschnitten, wobei das freie Ende annähernd kugelförmig ausgebildet ist. Beim Einschieben des freien Endes des Steckers 21 in die Öffnung 84 (Fig. 7) in der mittleren Zunge 17 wird durch das Zusammendrücken des geschlitzten Steckers 21 die Engstelle in der Öffnung 84 überwunden und durch das anschließende Aufspreizen aufgrund der Materialelastizität des Steckers 21 dieser samt Spannplatte 20 auch entgegen der Schwerkraft an der mittleren Zunge 17 gehalten. Dies ist ausreichend, da bei Beaufschlagung der Spannplatte 20 mit der Spannkraft diese gegen die konvex ballige Fläche der Zunge 17 gedrückt wird, was durch die Fliehkräfte noch erhöht wird. Durch die einfache Ausbildung der Steckverbindung zwischen der Spannplatte 20 und der mittleren Zunge 17 ist ein einfaches und automatisches Wechseln der Spannplatte 20 möglich, welche Anpassung an die zu spannenden Werkstückkonturen gewechselt werden kann.The plug 21 is cut in the longitudinal direction from its free end, the free end being approximately spherical. When the free end of the plug 21 is inserted into the opening 84 ( FIG. 7) in the middle tongue 17 , the narrowed part in the opening 84 is overcome by compressing the slotted plug 21 and then expanded by the subsequent expansion due to the material elasticity of the plug 21 Clamping plate 20 also held against the force of gravity on the central tongue 17 . This is sufficient because when the clamping plate 20 is acted upon by the clamping force, it is pressed against the convex spherical surface of the tongue 17 , which is further increased by the centrifugal forces. The simple design of the plug connection between the clamping plate 20 and the central tongue 17 enables the clamping plate 20 to be changed simply and automatically, which adaptation to the workpiece contours to be clamped can be changed.

In Fig. 1 und ebenso in Fig. 2 ist ferner ein Längsanschlag 22 im Spannfutter gezeichnet, um eine definierte Axiallage eines automatisch einzusetzenden Werkstückes zu ermöglichen.In Fig. 1 and also in Fig. 2, a longitudinal stop 22 is also drawn in the chuck in order to enable a defined axial position of a workpiece to be inserted automatically.

Ferner kann mit Hilfe des Längsanschlages 22 auch ein Referenzteil exakt zentrisch sehr einfach am Grundkörper 2 des Spannfutters befestigt werden, dessen Außenflächen zur Null-Lage-Bestimmung der einzelnen Spannbacken 1 dienen. Eine solche Null-Lage-Bestimmung ist von Zeit zu Zeit notwendig, wenn an den einzelnen Spannbacken 1 bzw. deren Führungen im Grundkörper 2 sowie den Zungen 17, 18, 19 oder den Spannplatten 20 Abnutzungen bzw. Verformungen aufgrund des Betriebes stattgefunden haben.Furthermore, with the help of the longitudinal stop 22 , a reference part can also be fastened exactly centrically very easily to the base body 2 of the chuck, the outer surfaces of which serve to determine the zero position of the individual clamping jaws 1 . Such a zero position determination is necessary from time to time if the individual clamping jaws 1 or their guides in the base body 2 as well as the tongues 17, 18, 19 or the clamping plates 20 have worn or deformed due to operation.

Der Längsanschlag 22 besteht aus einem hohlen, drehsymmetrischen Teil, welches sich mit einer Schulter 52 an der dem Werkstück zuweisenden Stirnseite 51 des Grundkörpers 2 in der Nähe der Symmetrieachse 99 des Spannfutters abstützt (Fig. 7). Ein Abheben von dieser Stirnfläche 51 wird dadurch verhindert, daß der Längsanschlag 22 in den Grundkörper 2 hineinragt, dessen hierfür vorgesehene zentrische Ausnehmung 50 eine ringförmig umlaufende Ausnehmung 45 besitzt, die sich in Richtung auf das Werkstück schräg nach innen verjüngt. In diese ringförmige Ausnehmung 45 des Grundkörpers 2 ragen entsprechend geformte, schräg nach außen laufende Enden 91 hinein, die am hinteren Ende des Längsanschlages 22 ausgebildet sind und eine von der hinteren Stirnseite her offene, kegelstumpfförmige Ausnehmung besitzen, in welcher ein kegelstumpfförmiges Spreizteil 25 liegt. Nach dem Zurückschieben des Spreizteiles 25 federn die Enden 91 des Längsanschlages 22 so weit nach innen, daß der Längsanschlag ohne weiteres aus dem Grundkörper 2 entnommen bzw. in diesen eingesetzt werden kann. Durch eine zentrale, abgestufte Durchgangsöffnung des Längsanschlages 22 wird von der vorderen Stirnseite, also vom Werkstück her, eine Schraube 24 durch den Längsanschlag 22 geschoben und mit dem Spreizteil 25 verschraubt, entgegen der Kraft einer Schraubenfeder 55, die den Kopf der Schraube 24 von dem Längsanschlag 22 abzudrücken versucht.The longitudinal stop 22 consists of a hollow, rotationally symmetrical part which is supported by a shoulder 52 on the end face 51 of the base body 2 facing the workpiece in the vicinity of the axis of symmetry 99 of the chuck ( FIG. 7). Lifting off from this end face 51 is prevented by the longitudinal stop 22 projecting into the base body 2 , the central recess 50 provided for this purpose has an annular circumferential recess 45 which tapers inwards towards the workpiece. Correspondingly shaped, obliquely outwardly extending ends 91 protrude into this annular recess 45 of the base body 2 , which are formed at the rear end of the longitudinal stop 22 and have a frustoconical recess open from the rear end face, in which a frustoconical expansion part 25 lies. After pushing back the expansion part 25, the ends 91 of the longitudinal stop 22 spring so far inwards that the longitudinal stop can be easily removed from the base body 2 or inserted into it. Through a central, stepped through opening of the longitudinal stop 22 , a screw 24 is pushed through the longitudinal stop 22 from the front end side, i.e. from the workpiece, and screwed to the expansion part 25 , counter to the force of a coil spring 55 , which removes the head of the screw 24 from the Tried to push longitudinal stop 22 .

Durch Druck auf den Kopf der Schraube 24, also in der Darstellung der Fig. 1 nach links, hebt das mit der Schraube 24 verschraubte Spreizteil 25 von seinem Kegelsitz in der hinteren Stirnfläche des Längsanschlages 22 ab, wodurch die aufgespreizten Enden 91 des Längsanschlages 22 nach innen, also in Richtung auf die Symmetrieachse 99 zurückfedern und somit der gesamte Längsanschlag von seiner Anlage am bzw. im Grundkörper 2 abgehoben werden kann. Ebenso einfach ist ein Einsetzen des Längsanschlages 22 möglich.By pressing the head of the screw 24 , i.e. to the left in the illustration in FIG. 1, the expansion part 25 screwed to the screw 24 lifts off its conical seat in the rear end face of the longitudinal stop 22 , as a result of which the spread ends 91 of the longitudinal stop 22 follow spring back inside, ie in the direction of the axis of symmetry 99, and thus the entire longitudinal stop can be lifted from its contact with or in the base body 2 . It is just as easy to insert the longitudinal stop 22 .

In Fig. 2 ist zu erkennen, daß eine in den Umfang des Längsanschlages 22 hineinragende Drehsicherung 54 in Form eines Bolzens etc. ein Drehen und damit ein unbeabsichtigtes Abschrauben des Spreizteiles 25 von der Schraube 24 verhindert.In Fig. 2 it can be seen that a locking device 54 protruding into the circumference of the longitudinal stop 22 in the form of a bolt, etc. prevents rotation and thus unintentional unscrewing of the expansion part 25 from the screw 24 .

In die vordere Stirnfläche des Längsanschlages 22 ist zusätzlich ein Abdeck- bzw. Einschraubteil 23 fest eingepaßt. Dadurch wird ein unbeabsichtigtes Entfernen der Schraube 24 vermieden und diese bleibt dennoch zugänglich, da das Einschraubteil 23 eine innere, durchgehende Öffnung besitzt, die etwas kleiner als der Schraubenkopf ist, um diesen zu sichern. Das Einschraubteil 23 - dessen vordere, zum Werkstück weisende Stirnfläche natürlich nicht über die Stirnfläche des Längsanschlages 22 hervorragen darf - besitzt in der durchgehenden Öffnung ein Innengewinde. In dieses kann ein nicht dargestellter Gewindestift passender Länge - geführt von einer Handhabungseinheit oder einem Bediener - bis zur Anlage, z. B. an einer Schulter, eingeschraubt werden. Der Gewindestift drückt dabei die Schraube 24 soweit gegen die Kraft der Feder 55 zurück, daß das daran befestigte Spreizteil 25 aus dem Bereich des Längsanschlages 22 gerät und dessen Enden 91 nach innen zurückfedern können. Der Längsanschlag 22 ist dann zu entnehmen. Ein Referenzteil mit gleichem Wirkmechanismus kann ebenso eingebracht werden.In the front end face of the longitudinal stop 22 , a cover or screw-in part 23 is also firmly fitted. This avoids inadvertent removal of the screw 24 and it remains accessible since the screw-in part 23 has an internal, continuous opening which is somewhat smaller than the screw head in order to secure it. The screw-in part 23 - whose front end face facing the workpiece must of course not protrude beyond the end face of the longitudinal stop 22 - has an internal thread in the through opening. In this, a threaded pin, not shown, of suitable length - guided by a handling unit or an operator - to the system, e.g. B. on a shoulder. The grub screw presses the screw 24 back against the force of the spring 55 to such an extent that the expansion part 25 attached to it comes out of the area of the longitudinal stop 22 and its ends 91 can spring back inwards. The longitudinal stop 22 can then be seen. A reference part with the same mechanism of action can also be introduced.

Als Null-Lage der Spannbacken 1 wird diejenige radiale Lage bezeichnet, bei der beim radialen Verfahren der Spannbacken 1 nach innen die Spannplatte 20 mit einer solchen Kraft am Referenzteil anliegt, daß hierdurch über die Zunge 17, 18, 19 und die Arbeitskolben 14 und 15 in den dahinterliegenden Druckraum in der Spannbacke 1 ein bestimmter Druck erzeugt wird, der über die Dehnmeßstreifen 79 an den Kolben 26 gemessen wird. Bei Anlage an der Referenzfläche mit diesem vorher festgelegten Druck ist die Null-Lage der Spannbacke 1 erreicht, also nicht nur der Verstellvorgang, sondern auch der Bestimmvorgang der Backe bezüglich des Werkstückes durchgeführt, woran sich - bei Stillstand der Spannbacke 1 - die Spannbewegung anschließt, die lediglich in einer Radialbewegung der Zunge 17, 18, 19 zusammen mit der Spannplatte 20 besteht.The zero position of the clamping jaws 1 is the radial position in which, when the clamping jaws 1 are moved radially inwards, the clamping plate 20 bears against the reference part with such a force that this results in the tongues 17, 18, 19 and the working pistons 14 and 15 a certain pressure is generated in the pressure space behind it in the clamping jaw 1 and is measured on the piston 26 via the strain gauges 79 . When contacting the reference surface with this predetermined pressure, the zero position of the clamping jaw 1 is reached, i.e. not only the adjustment process but also the determination process of the jaw with respect to the workpiece is carried out, which is followed by the clamping movement when the clamping jaw 1 is at a standstill, which consists only in a radial movement of the tongue 17, 18, 19 together with the clamping plate 20 .

Somit besteht das beschriebene Spannfutter aus einzeln verstellbaren Spannbacken, die sich jeweils einschließlich ihres Antriebes bei der Bearbeitung des ebenfalls drehenden Werkstückes drehen und nach der Zustellbewegung und einer bestimmten Anlage am Werkstück durch Betätigung der Zugstange 34 gespannt werden, so daß unabhängig von den hierfür notwendigen radialen Spannwegen die gleichen Spannkräfte von allen Backen 1 in das Werkstück eingebracht werden.Thus, the chuck described consists of individually adjustable clamping jaws, each of which rotates including its drive during the machining of the workpiece, which is also rotating, and which, after the infeed movement and a specific contact with the workpiece, are clamped by actuating the pull rod 34 , so that irrespective of the radial necessary for this Clamping paths the same clamping forces from all jaws 1 are introduced into the workpiece.

Claims

1. Chuck for machine tools, in particular lathes, with a base body and with clamping elements movable radially with respect to the base body, characterized in that at least some of the clamping elements ( 13 ) can be rotatably driven for their radial adjustment in the base body ( 2 ) and an external thread ( 3 ) has, which runs in a radially aligned internal thread ( 6 ) of the base body ( 2 ).

2. Chuck according to claim 1, characterized in that the threaded connection between the clamping elements ( 13 ) and the base body ( 2 ) is designed self-locking.

3. Chuck according to claim 1 or 2, characterized in that the rotary drive for the radial adjustment of the clamping elements ( 13 ) is done by means of a shaft which can be driven in rotation.

4. Chuck according to claim 3, characterized in that each clamping element ( 13 ) consists of a clamping jaw ( 1 ) and a hollow screw ( 4 ) which is axially positively and rotatably mounted in the clamping jaw ( 1 ), the hollow screw ( 4 ) the external thread ( 3 ) running in the internal thread ( 6 ) of the base body ( 2 ) as well as a recess with multi-groove profiling directed radially with respect to the base body ( 2 ) for engagement with the rotary drive shaft designed as a multi-groove shaft ( 5 ) and the clamping jaw ( 1 ) in radial guides ( 82 ) formed on the base body ( 2 ) are guided in a rotationally fixed and largely free of play.

5. Chuck according to claim 4, characterized in that the recess of the hollow screw ( 4 ) is a through opening and is aligned with a somewhat larger through bore ( 27 ) of the clamping jaw ( 1 ), so that the multi-groove shaft ( 5 ) penetrates both, but only with the hollow screw ( 4 ) is in engagement and is mounted on the one hand in the vicinity of the axis of symmetry ( 99 ) of the chuck and on the other hand on its periphery.

6. Chuck according to one of claims 3 to 5, characterized in that the rotary drive of the multi-groove shaft ( 5 ) via an electric stepper motor ( 62 ).

7. Chuck according to claim 6, characterized in that a separate stepping motor ( 62 ) is provided for the rotary drive of each multi-slot shaft ( 5 ).

8. Chuck according to one of claims 4 to 7, characterized in that the diameter of the hollow screw ( 4 ) is substantially larger than its axial length.

9. Chuck according to one of claims 4 to 8, characterized in that the hollow screw is supported in the clamping jaw (1) (4), by being so seated in a recess (28) of the clamping jaw (1), that it on both faces is enclosed by the clamping jaw ( 1 ).

10. Chuck according to claim 9, characterized in that the banjo bolt ( 4 ) is located entirely within the clamping jaw ( 1 ).