EP3520965B1 - Expanding mandrel assembly with pulldown effect - Google Patents

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EP3520965B1
EP3520965B1 EP19150211.1A EP19150211A EP3520965B1 EP 3520965 B1 EP3520965 B1 EP 3520965B1 EP 19150211 A EP19150211 A EP 19150211A EP 3520965 B1 EP3520965 B1 EP 3520965B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mandrel
workpiece
base plate
recess
counter bearing
Prior art date
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Active
Application number
EP19150211.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP3520965A1 (en
Inventor
André Haug
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ICG GmbH and Co KG
Original Assignee
Kipp Verpachtungen EK
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Filing date
Publication date
Application filed by Kipp Verpachtungen EK filed Critical Kipp Verpachtungen EK
Publication of EP3520965A1 publication Critical patent/EP3520965A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3520965B1 publication Critical patent/EP3520965B1/en
Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00—Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/08—Arrangements for positively actuating jaws using cams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/14—Clamps for work of special profile

Definitions

  • Such a mandrel arrangement is based on, for example EP 0 785 049 A1 emerged.
  • a mandrel arrangement is from the Company publication "Mandrels Collet Chucks” from Röhm GmbH, 89567 Sontheim / Brenz, DE, dated 09/2017, page 7017 , known.
  • a workpiece can be fastened in particular with a so-called mandrel.
  • the mandrel is inserted axially into a recess in the workpiece relative to the workpiece and spread open radially.
  • the expansion of the mandrel can take place with a wedge-shaped expansion element that is moved in the axial direction in the mandrel, for example by screwing it in.
  • the clamped workpiece typically rests on a counter bearing that is formed on a lower part of the mandrel component.
  • Such a mandrel is for example from the Catalog "Control parts
  • Such mandrels can position a workpiece exactly transversely to the axis of the mandrel.
  • an additional clamping device is usually used which presses the workpiece onto the counter bearing.
  • a mandrel arrangement is known in which a sleeve mandrel is mounted displaceably on a base body via a resilient pressure piece.
  • a clamping cone is arranged in the case mandrel, which has an intermediate piece can be moved axially with respect to the base body. By pulling down the clamping cone, the sleeve mandrel is expanded radially as well as axially drawn towards the base body.
  • a workpiece can also be clamped in the axial direction by pulling it against the base body, so that an additional clamping device is not necessary.
  • Such workpieces are typically brought up to the mandrel for fastening to the mandrel arrangement along the axis of rotation of the workpiece or along the axis of the mandrel and placed on the mandrel, and then the mandrel is expanded. After machining, the mandrel is first released and then the workpiece is lifted and removed along the axis of the mandrel.
  • the known mandrel arrangement can also be used well for this application.
  • a workpiece transport axis along the axis of the mandrel is often not provided, for example for reasons of cost, or would be cumbersome for the process flow within the scope of the intended machining. There may simply be too little space for the workpiece to be lifted off axially, especially when the workpiece is handled manually. However, a workpiece transport axis is then often set up transversely to the axis of the mandrel, or it would be more efficient for the process sequence, for example to carry out further processing on the workpiece with the same axial position but at a different lateral position. For reasons of space, it is often particularly easy to feed the workpiece from the side to set up, again especially for manual workpiece handling. In such applications, however, the mandrel would block the workpiece from moving.
  • the invention is based on the object of presenting a mandrel arrangement which can be used effectively with a workpiece transport transverse to the axis of the mandrel.
  • the mandrel arrangement comprises a base plate on which a front bearing is formed for contact with the workpiece and a rear bearing for contact with the counter bearing; the base plate forms a recess into which the mandrel along the actuation axis all the way behind the front bearing is retractable into the recess, and there is a clamping device by means of which the actuator can be moved along the clamping direction towards the counter bearing and towards the base plate.
  • an indirect contact of the workpiece on the counter bearing is set up, namely via the base plate.
  • the base plate is supported by a rear bearing on the counter bearing and, with the front bearing, provides a system for the workpiece.
  • the base plate forms a recess into which the mandrel can be inserted or retracted.
  • the recess is large enough that the Clamping mandrel (and possibly other parts that protrude axially beyond the clamping mandrel) can be withdrawn completely behind the front bearing or a corresponding front bearing plane, which typically runs perpendicular to the actuation axis / Verspannrichutng.
  • a processing station or measuring station at which the mandrel arrangement is installed can be installed with a reduced space requirement axially above the mandrel (in relation to its position with clamped workpiece) or axially above the workpiece (in relation to its position clamped on the base plate) get along.
  • the invention therefore simplifies workpiece transport transversely to the actuation axis of the mandrel, both for automated (machine) and for manual workpiece handling.
  • the actuator protrudes through the counter bearing and protrudes into the base plate or through the base plate.
  • the clamping device typically engages the actuator and the component of the counter bearing.
  • a preferred embodiment of a mandrel arrangement according to the invention provides that the actuator is designed with a pull rod, and the clamping device pulls the expansion element towards the counter bearing by means of the pull rod when the actuator moves along the tensioning direction, in particular the pull rod through the counter bearing to Jig is guided.
  • This enables a particularly compact and robust structure.
  • more complex force transmissions for example with a push rod and a C-shaped wraparound, can also be considered.
  • the expansion element is automatically pushed back axially against the tensioning direction when the tensioning device is relieved, so that the tensioning mandrel returns to a non-expanded position.
  • the radial tensioning of the workpiece is then relieved very reliably when the clamping device is released; In particular, no access from above (from the side facing away from the counter bearing) through the workpiece to the mandrel is necessary in order to (for example manually) release a friction-related, self-locking radial tensioning of the workpiece.
  • This embodiment is therefore particularly useful when the recess of the workpiece is designed as a blind hole and access to the mandrel from above is therefore not possible.
  • the second elastic element can in particular be designed as a compression spring.
  • a first spring stiffness of the first elastic element is greater than a second spring stiffness of the second elastic element. This ensures that in the course of the tensioning of the tensioning device, that is to say when the actuator is moved along the tensioning direction towards the counter bearing, primarily the radial expansion of the mandrel can take place (and thereby the workpiece is gripped), and then especially (when the workpiece is gripped) the axial pulling down of the workpiece can take place. The workpiece is therefore only pulled down when it is securely gripped, whereby a particularly reliable and defined fastening of the workpiece is achieved. If the expansion of the mandrel requires a noticeable force until it comes into contact with the workpiece, this should be taken into account when designing the spring stiffness and the first spring stiffness of the first elastic element should be selected correspondingly larger.
  • the second elastic element is designed with a helical spring which presses the expansion element away from a base part of the clamping mandrel against the clamping direction.
  • This embodiment is particularly simple and compact.
  • the helical spring is typically completely encompassed by the mandrel.
  • the expansion element is designed with one or more conical surface-shaped surfaces and / or the clamping mandrel forms one or more conical surface-shaped counter-surfaces for the expansion element.
  • Conical jacket-shaped here means that the surface or mating surface describes at least part of the surface of a conical jacket.
  • conical surface-shaped surfaces other types of wedge-shaped surfaces or counter surfaces are also possible, but conical surface-shaped surfaces are usually particularly easy to manufacture and have a particularly low tendency to tilt.
  • mandrel is essentially sleeve-shaped, with at least the expansion element being axially displaceable in the mandrel for spreading the mandrel.
  • the sleeve shape enables functional components to be accommodated in the interior of the mandrel, such as a second elastic element and parts of the actuator, and thus allows a particularly compact design.
  • the mandrel is designed with several expanding jaws, which are separated from one another by gaps that run essentially parallel to the actuation axis.
  • the expanding jaws are typically connected at one axial end to a foot part (on the side of the counter bearing) and can bend up in a substantially radial direction at the opposite axial end (on the side facing away from the counter bearing).
  • This type of mandrel is simple and inexpensive to manufacture.
  • expanding jaws expanding balls are also possible, for example, which are pressed radially outward by a wedge-shaped, in particular conical-jacket-shaped expanding element.
  • An advantageous embodiment provides that the recess of the base plate is designed with a stop which limits axial insertion of the mandrel into the base plate. This facilitates the handling of the mandrel arrangement; the retracted mandrel cannot fall through the base plate and be accidentally lost.
  • the recess of the base plate is continuous, so that the clamping mandrel can be passed completely through the recess of the base plate.
  • the continuous design of the recess relates to the (maximum) radial width of the mandrel, compared to which the recess has a larger (minimum) radial width around the mandrel completely to be able to perform.
  • a clamping assembly formed from the clamping device, the counter bearing, the actuator and the clamping mandrel) can easily be moved on the base plate between various continuous recesses in the base plate, in particular in order to handle a different type of workpiece.
  • the base plate can be made particularly thin in the axial direction and thus cost-effective in a material-saving manner, in particular thinner in the axial direction than the length of the mandrel.
  • the mandrel can be pulled back behind the front bearing in that it is (at least partially) led out of the base plate on the opposite side.
  • the base plate in particular by means of the recess in the base plate, forms a guide for the clamping mandrel.
  • a third elastic element is present, by means of which the counter bearing is pretensioned away from the base plate along the actuation axis with respect to the base plate when the counter bearing and the rear bearing are in contact with one another. This makes it easier to retract a clamp assembly (formed by the entirety of the clamping mandrel, actuator, counter bearing and clamping device) when the clamping device is relaxed, in particular to pull the clamping assembly or the clamping mandrel back behind the front bearing of the base plate.
  • the clamping device is designed with an eccentric lever.
  • An eccentric lever is simple and safe to handle.
  • the clamping device can also be designed with a conical screw, for example.
  • An embodiment is also advantageous in which one or more profiled contact surfaces, in particular serrated contact surfaces, are formed on the clamping mandrel for contact with the wall of the recess in the workpiece.
  • the scope of the present invention also includes the use of a clamping mandrel arrangement according to the invention, described above, which is characterized in that when the clamping mandrel is inserted into the recess of the workpiece with the clamping device, the actuator is moved along the clamping direction so far towards the counter bearing, that the mandrel is clamped expanded in the recess and the workpiece is placed on the base plate and thus indirectly on the counter bearing without play.
  • the fastening of the workpiece to the base plate is robust and precise and easily reproducible both in the axial direction and across it. Accordingly, machining processes and measurements with great accuracy are possible.
  • a variant of this use is preferred, in which, with the workpiece resting on the base plate without play, the workpiece is subjected to a drilling and / or milling process.
  • a backlash-free alignment of the workpiece is particularly important for these operations.
  • the workpiece is held stationary and, in particular, is not rotated.
  • the Fig. 1 shows in a schematic longitudinal section and Fig. 2 in a side view under 90 ° rotation compared to the Fig. 1 a mandrel arrangement 1 according to the invention.
  • the clamping mandrel arrangement 1 comprises a clamping device 2 (here designed with an eccentric lever 3), a counter bearing 4 (here designed on a base element 5 on which the eccentric lever 3 is also mounted), a clamping mandrel 6 that is essentially sleeve-shaped here, an actuator 7 and a base plate 8.
  • the entirety (coherent assembly) of clamping device 2, counter bearing 4, clamping mandrel 6 and actuator 7 is also referred to as the clamping assembly 10.
  • the mandrel arrangement 1 is used to fasten a workpiece 9 on the base plate 8.
  • the base plate 8 is typically locked in place, for example on a machine frame (not shown in detail).
  • the recess 11 acts as a guide for the mandrel 6, see above that it can be moved in the base plate 8 parallel to a bracing direction VR or along an actuation axis BA of the actuator 7.
  • the clamping assembly 10 In the state shown (with the tensioning device 2 relaxed), the clamping assembly 10 is loosely inserted into the recess 11 of the base plate 8, and could easily be pulled downward out of the recess 11 as far as desired. In particular, the clamping assembly 10 could be pulled down so far that the mandrel 6 and also the clamping assembly 10 as a whole can be withdrawn completely behind a front bearing 12 of the base plate 8, which is formed here with a front bearing plane 13; the recess 11 is thus continuous with regard to the mandrel 6 (or its radial width). With complete retraction behind the front bearing 12, a workpiece resting on the front bearing 12 could be moved along the front bearing 12 without barriers (not shown in more detail).
  • clamping assembly 10 could be pulled completely out of the recess 11, in particular in order to move the clamping assembly 10 to another recess of the base plate 8 or to a recess of another base plate (not shown in detail).
  • the first elastic element 14 is supported here on the base element 5 or on the counter bearing 4 and on a foot part 21 of the clamping mandrel 6.
  • a spreading element 15 is formed, which is formed with cone-shaped surfaces 16. These are supported on cone-shaped mating surfaces 17 in the interior of the mandrel 6, namely on the inner sides of expanding jaws 18a, 18b, which are separated from one another by axially extending gaps 19. The lower end of the gaps 19 merge into relief bores 20 in order to prevent cracking when the expanding jaws 18a, 18b are spread apart.
  • the expanding jaws 18a, 18b protrude from the common foot part 21 of the mandrel 6.
  • the actuator 7 With the clamping device 2, the actuator 7 can be moved axially along the actuation axis BA relative to the base element 5 or the counter bearing 4. In the position shown, the actuator 7 and thus also the expansion element 15 are extended relatively far upwards, i.e. away from the counter bearing 4 against the tensioning direction VR, corresponding to a relaxed state of the clamping device 2.
  • the expansion element 15 exerts only a small radial force in the relaxed state via the wedge effect of the cone-shaped surfaces 16 on the expanding mandrel 6, so that the expanding jaws 18a, 18b are only pressed slightly radially outward. In this state, the expanding mandrel 6 can be inserted into or out of a recess 23 of the workpiece 9 without any problems with radial play.
  • the workpiece 9 with its recess 23 is loosely attached to the mandrel 6 in order to prepare the clamping of the workpiece 9 on the base plate 8.
  • the operator grips the clamping assembly 10 and presses it upwards onto the base plate 8.
  • the counter bearing 4 and a rear bearing 24 of the base plate 8 come into mutual contact.
  • the workpiece 9 is up to the Base plate 8 pushed so that a lower workpiece side 25 comes to rest on the front bearing 12 of the base plate 8; as a result, the mandrel 6 protrudes somewhat deeper into the recess 23 of the workpiece 9.
  • the clamping device 2 is tensioned; the clamped state of the clamping device 2 is shown in FIG Fig. 3 shown.
  • the mandrel 6 Due to a relatively low second spring stiffness of the second elastic element 22 compared to a first spring stiffness of the first elastic element 14, the mandrel 6 initially remained almost stationary during this movement of the expansion element 15 relative to the counter bearing 4, because the relatively hard first elastic element 14 has kept the mandrel 6 away from the counter bearing 4.
  • the spreading element 15 was able to overcome the comparatively low force of the second elastic element 22 and move downward relative to the mandrel 6 and thereby spread the spreading jaws with the conical surface-shaped surfaces 16 more and more radially.
  • the workpiece 9 is therefore not only secured against lateral displacement 26 relative to the base plate 8 by the clamping mandrel 6, which blocks in the form fit, but also sits on the base plate 8 with no play in the axial direction (see actuation axis BA) on.
  • An axial movement 27 of the workpiece 9 is not possible due to the frictional connection with the mandrel 6.
  • the workpiece 9 is typically subjected to a processing, in particular a drilling or milling processing, or also a measurement, in particular a measurement of its outer dimensions.
  • the Fig. 4 shows a second embodiment of a mandrel arrangement 1 according to the invention. Only the essential differences from the first embodiment are explained.
  • a recess 30 for receiving the mandrel 6 is formed in the base plate 8, which recess forms a shoulder-like stop 31 on the side facing the clamping device 2.
  • the mandrel 6 can therefore not be passed down through the recess 30; the recess 30 is thus with respect to the clamping mandrel 6 (or its radial width) not continuous.
  • the recess 30 merges into an opening 32 through which the actuator 7 and the first elastic element 14 are or can be passed, this opening 32 is not wide enough for the mandrel 6.
  • the clamping assembly 10 comprising the clamping device 2, the counter bearing 4, the actuator 7 and the clamping mandrel 6, is here permanently arranged on the base plate 8 or its recess 30 by encompassing the base plate 8 on both sides in the region of the stop 31; the clamping assembly 10 could only be removed from the base plate 8 by dismantling it.
  • the counter bearing 4 is also formed on a collar element 33, which is supported on the base element 5.
  • a third elastic element 34 here again designed as a helical spring 34a under compressive stress, biases the base plate 8 against the bracing direction VR with respect to the counter bearing 4; Base plate 8 and counter bearing 4 are, so to speak, pushed apart.
  • the third elastic element 34 engages here on the counter bearing 4 and on a recessed shoulder 35 of the base plate 8, the shoulder 35 lying on the other side of the rear bearing 24.
  • the actuator 7 including the expansion element 15 and also the clamping mandrel 6 are drawn into the recess 30, essentially up to the stop 31.
  • the clamping device 2 is in a relaxed state.
  • the mandrel 6 and the clamping assembly 10 as a whole are withdrawn behind the front bearing 12 and the associated front bearing plane 13. This makes it possible to move the workpiece 9 on the first bearing 12 in a lateral direction transverse to the actuation axis BA, cf. lateral shift 26.
  • a recess 36 designed as a blind hole is formed here.
  • the workpiece 9 can be arranged at least approximately with its recess 36 above the mandrel 6 or above the recess 30 of the base plate 8.
  • the clamping assembly 10 is then pushed upwards by an operator relative to the base plate 8 until the counter bearing 4 rests on the rear bearing 24 of the base plate 8, cf.
  • the third elastic element 34 is compressed against its spring force.
  • the mandrel 6 penetrates into the recess 36 of the workpiece 9; typically the workpiece 9 is held manually by the operator so that it does not move upwards if there should already be a noticeable friction between the mandrel 6 and the inner wall of the recess 36 of the workpiece 9.
  • the clamping device 2 is then tensioned, cf. Fig. 6
  • the eccentric lever 3 is pivoted to the left.
  • the actuator 7 together with the expansion head 15 is pulled downwards towards the counter bearing 4 in the bracing direction VR.
  • the mandrel 6 initially spreads open, and after the pressure of the expanding jaws of the mandrel 6 has been reached in the recess 36 of the workpiece 9, the workpiece 9 is pulled down onto the base plate 8.
  • the actuator 7 is placed under considerable tensile stress.
  • the workpiece 9 is secured against lateral displacement 26 by a positive fit by means of the mandrel 6, which engages in both recesses 36, 30, and is secured against axial movement 27 by a force fit by means of the expanding jaws of the clamping mandrel 6.
  • the workpiece 9 is typically again subjected to a machining or measurement.
  • the machining is preferably carried out with the workpiece 9 at rest.
  • the second elastic clamping device 22 helps to cancel the spreading of the expanding jaws of the mandrel 6, and the third spring element 34 helps to retract the mandrel 6 or the clamp assembly 10 behind the front bearing 12 and thus completely out of the recess 36 of the workpiece 9 so that it can be moved again in the lateral direction on the first bearing 12 of the base plate 8, cf. lateral displacement 26, for example for a workpiece change.
  • the workpiece 9 can then also be lifted off in the axial direction, cf. axial movement 2 if desired.
  • Fig. 7 shows in schematic cross section a mandrel 6 for the invention.
  • the mandrel 6 On its clamping jaws 18a, the mandrel 6 has radially outwardly profiled contact surfaces 40, which here are jagged with prongs directed downwards (towards the foot part 21 of the mandrel 6). With the profiled contact surfaces 40, an improved hold in the recess of a workpiece is possible.

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  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Spanndorn-Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, zum Verspannen eines Werkstücks, umfassend

  • einen aufspreizbaren Spanndorn, für einen Eingriff in eine Ausnehmung des Werkstücks,
  • ein Konterlager, zur direkten oder indirekten Anlage des Werkstücks,
  • einen gegenüber dem Spanndorn entlang einer Betätigungsachse beweglichen Betätiger mit einem Spreizelement, wobei durch eine Relativbewegung des Spreizelements gegenüber dem Spanndorn entlang einer Verspannrichtung, die parallel zur Betätigungsachse verläuft, der Spanndorn aufspreizbar ist, und wobei der Spanndorn relativ zum Konterlager entlang der Betätigungsachse beweglich ausgebildet ist, und
  • ein erstes elastisches Element, mit welchem der Spanndorn gegenüber dem Konterlager entgegen der Verspannrichtung vom Konterlager weg vorgespannt ist.
The invention relates to a mandrel arrangement according to the preamble of claim 1, for clamping a workpiece, comprising
  • an expandable mandrel for engagement in a recess in the workpiece,
  • a counter bearing for direct or indirect contact with the workpiece,
  • an actuator with an expansion element that is movable relative to the mandrel along an actuation axis, the mandrel can be expanded by a relative movement of the expansion element with respect to the mandrel along a clamping direction that runs parallel to the actuation axis, and the mandrel is designed to be movable relative to the counter bearing along the actuation axis , and
  • a first elastic element with which the mandrel is biased away from the counter bearing against the bracing direction away from the counter bearing.

Eine derartige Spanndorn-Anordnung geht beispielsweise aus der EP 0 785 049 A1 hervor. Eine Spanndorn-Anordnung ist aus der Firmendruckschrift "Spanndorne Spannzangenfutter" der Röhm GmbH, 89567 Sontheim/Brenz, DE, datiert 09/2017, Seite 7017 , bekannt geworden.Such a mandrel arrangement is based on, for example EP 0 785 049 A1 emerged. A mandrel arrangement is from the Company publication "Mandrels Collet Chucks" from Röhm GmbH, 89567 Sontheim / Brenz, DE, dated 09/2017, page 7017 , known.

Für eine Bearbeitung oder Vermessung von Werkstücken ist es in der Regel erforderlich, die Werkstücke in einer festen Position zu halten, so dass die bearbeitenden Werkzeuge ortsgenau am Werkstück die vorgesehene Bearbeitung vornehmen können, oder die Messdaten mit guter Präzision ermittelt werden können.For machining or measuring workpieces, it is usually necessary to hold the workpieces in a fixed position so that the machining tools can carry out the intended machining precisely on the workpiece, or the measurement data can be determined with good precision.

Eine Befestigung eines Werkstücks kann insbesondere mit einem so genannten Spanndorn erfolgen. Der Spanndorn wird relativ zum Werkstück axial in eine Ausnehmung des Werkstücks eingeführt und radial aufgespreizt. Dadurch verklemmt sich der Spanndorn im Werkstück und kann dieses so in Position halten. Das Aufspreizen des Spanndorns kann mit einem keilförmigen Spreizelement erfolgen, das in axialer Richtung im Spanndorn verfahren wird, etwa durch Einschrauben. Das verspannte Werkstück liegt dabei typischerweise auf einem Konterlager auf, das an einem unteren Teil des Spanndorn-Bauteils ausgebildet ist. Ein solcher Spanndorn ist beispielsweise aus dem Katalog "Bedienteile|Normelemente" der Heinrich Kipp Werk KG, 72172 Sulz am Neckar, DE, Seite 767, Auflage 2016 , bekannt geworden. Solche Spanndorne können ein Werkstück quer zur Achse des Spanndorns genau positionieren. Für eine genaue Positionierung auch in axialer Richtung wird meist eine zusätzliche Klemmvorrichtung eingesetzt, die das Werkstück auf das Konterlager presst.A workpiece can be fastened in particular with a so-called mandrel. The mandrel is inserted axially into a recess in the workpiece relative to the workpiece and spread open radially. As a result, the mandrel jams in the workpiece and can hold it in position. The expansion of the mandrel can take place with a wedge-shaped expansion element that is moved in the axial direction in the mandrel, for example by screwing it in. The clamped workpiece typically rests on a counter bearing that is formed on a lower part of the mandrel component. Such a mandrel is for example from the Catalog "Control parts | Standard elements" from Heinrich Kipp Werk KG, 72172 Sulz am Neckar, DE, page 767, edition 2016 , known. Such mandrels can position a workpiece exactly transversely to the axis of the mandrel. For precise positioning, also in the axial direction, an additional clamping device is usually used which presses the workpiece onto the counter bearing.

Aus der Firmendruckschrift der Röhm GmbH, aaO, ist eine Spanndorn-Anordnung bekannt, bei der ein Hülsenspanndorn über ein federndes Druckstück an einem Grundkörper verschiebbar gelagert ist. Im Hülsenspanndorn ist ein Spannkegel angeordnet, der über ein Zwischenstück gegenüber dem Grundkörper axial verfahren werden kann. Durch Niederziehen des Spannkegels wird sowohl der Hülsenspanndorn radial gespreizt, als auch axial auf den Grundkörper zu gezogen.From the company publication of Röhm GmbH, loc. Cit., A mandrel arrangement is known in which a sleeve mandrel is mounted displaceably on a base body via a resilient pressure piece. A clamping cone is arranged in the case mandrel, which has an intermediate piece can be moved axially with respect to the base body. By pulling down the clamping cone, the sleeve mandrel is expanded radially as well as axially drawn towards the base body.

Mit dieser Spanndorn-Anordnung kann ein Werkstück auch in axialer Richtung verspannt werden, indem es an den Grundkörper herangezogen wird, so dass eine zusätzliche Klemmvorrichtung nicht nötig ist.With this mandrel arrangement, a workpiece can also be clamped in the axial direction by pulling it against the base body, so that an additional clamping device is not necessary.

Die in der Firmendruckschrift der Röhm GmbH, aaO, vorgestellte Spanndorn-Anordnung ist insbesondere für im Wesentlichen runde Werkstücke vorgesehen, die bei einer Bearbeitung rotiert werden, etwa durch Drehen oder bei einer Verzahnungsbearbeitung etwa durch Wälzfräsen. Solche Werkstücke werden typischerweise für eine Befestigung an der Spanndorn-Anordnung entlang der Rotationsachse des Werkstücks bzw. entlang der Achse des Spanndorns an den Spanndorn herangeführt und auf den Spanndorn aufgesetzt, und anschließend wird der Spanndorn aufgespreizt. Nach der Bearbeitung wird zunächst der Spanndorn entspannt und anschließend das Werkstück entlang der Achse des Spanndorns abgehoben und weggeführt. Für diese Anwendung kann die bekannte Spanndorn-Anordnung auch gut eingesetzt werden.The mandrel arrangement presented in the company publication of Röhm GmbH, loc. Cit., Is intended in particular for essentially round workpieces that are rotated during machining, for example by turning or during gear machining, for example by hobbing. Such workpieces are typically brought up to the mandrel for fastening to the mandrel arrangement along the axis of rotation of the workpiece or along the axis of the mandrel and placed on the mandrel, and then the mandrel is expanded. After machining, the mandrel is first released and then the workpiece is lifted and removed along the axis of the mandrel. The known mandrel arrangement can also be used well for this application.

In anderen Anwendungsfällen ist jedoch eine Werkstücktransportachse entlang der Achse des Spanndorns oft nicht vorgesehen, etwa aus Kostengründen, oder wäre im Rahmen der vorgesehenen Bearbeitung umständlich für den Prozessablauf. Es kann auch schlicht für ein axiales Abheben des Werkstücks zu wenig Platz vorhanden sein, insbesondere auch bei manueller Werkstückhandhabung. Jedoch ist dann oft eine Werkstücktransportachse quer zur Achse des Spanndorns eingerichtet, oder wäre für den Prozessablauf effizienter, etwa um eine weitere Bearbeitung am Werkstück bei gleicher axialer Position, aber an anderer lateraler Position vorzunehmen. Auch ist oft aus Platzgründen eine Werkstückzuführung von der Seite besonders einfach einzurichten, wiederum insbesondere bei manueller Werkstückhandhabung. In solchen Anwendungsfällen würde jedoch der Spanndorn das Werkstück gegen ein Verfahren blockieren.In other applications, however, a workpiece transport axis along the axis of the mandrel is often not provided, for example for reasons of cost, or would be cumbersome for the process flow within the scope of the intended machining. There may simply be too little space for the workpiece to be lifted off axially, especially when the workpiece is handled manually. However, a workpiece transport axis is then often set up transversely to the axis of the mandrel, or it would be more efficient for the process sequence, for example to carry out further processing on the workpiece with the same axial position but at a different lateral position. For reasons of space, it is often particularly easy to feed the workpiece from the side to set up, again especially for manual workpiece handling. In such applications, however, the mandrel would block the workpiece from moving.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spanndorn-Anordnung vorzustellen, die mit einem Werkstücktransport quer zur Achse des Spanndorns gut genutzt werden kann.The invention is based on the object of presenting a mandrel arrangement which can be used effectively with a workpiece transport transverse to the axis of the mandrel.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache und wirkungsvolle Weise gelöst durch eine Spanndorn-Anordnung gemäß dem Patentanspruch 1.This object is achieved in a surprisingly simple and effective way by means of a mandrel arrangement according to patent claim 1.

Die Spanndorn-Anordnung umfasst eine Grundplatte, an der ein vorderes Lager für eine Anlage des Werkstücks und ein hinteres Lager für eine Anlage des Konterlagers ausgebildet ist, die Grundplatte bildet eine Ausnehmung aus, in welche der Spanndorn entlang der Betätigungsachse vollständig bis hinter das vordere Lager in die Ausnehmung zurückziehbar ist, und es ist eine Spannvorrichtung vorhanden, mittels welcher der Betätiger entlang der Verspannrichtung auf das Konterlager zu und auf die Grundplatte zu bewegt werden kann.The mandrel arrangement comprises a base plate on which a front bearing is formed for contact with the workpiece and a rear bearing for contact with the counter bearing; the base plate forms a recess into which the mandrel along the actuation axis all the way behind the front bearing is retractable into the recess, and there is a clamping device by means of which the actuator can be moved along the clamping direction towards the counter bearing and towards the base plate.

Im Rahmen der Erfindung ist eine indirekte Anlage des Werkstücks am Konterlager eingerichtet, nämlich über die Grundplatte. Die Grundplatte stützt sich mit einem hinteren Lager am Konterlager ab, und stellt mit dem vorderen Lager eine Anlage für das Werkstück zur Verfügung. Gleichzeitig bildet die Grundplatte eine Ausnehmung aus, in die der Spanndorn eingeführt bzw. eingefahren werden kann. Die Ausnehmung ist dabei groß genug, dass der Spanndorn (und ggf. weiterer Teile, die über den Spanndorn axial hinausragen) vollständig hinter das vorderer Lager bzw. eine entsprechende vordere Lagerebene, die typischerweise senkrecht zur Betätigungsachse/Verspannrichutng verläuft, zurückgezogen werden kann.In the context of the invention, an indirect contact of the workpiece on the counter bearing is set up, namely via the base plate. The base plate is supported by a rear bearing on the counter bearing and, with the front bearing, provides a system for the workpiece. At the same time, the base plate forms a recess into which the mandrel can be inserted or retracted. The recess is large enough that the Clamping mandrel (and possibly other parts that protrude axially beyond the clamping mandrel) can be withdrawn completely behind the front bearing or a corresponding front bearing plane, which typically runs perpendicular to the actuation axis / Verspannrichutng.

Dadurch ist es möglich, das Werkstück am vorderen Lager angelegt zu lassen und quer zur Betätigungsachse/Verspannrichtung (bzw. parallel zur vorderen Lagerebene) auf der Grundplatte zu verschieben, etwa um das Werkstück für verschiedene aufeinanderfolgende Bearbeitungen umzupositionieren oder um das Werkstück zu beladen und zu entladen. Bei in die Ausnehmung zurückgezogenem Spanndorn stört dieser das Verschieben des Werkstücks nicht. Zum Umpositionieren oder Be- und Entladen des Werkstücks ist es nicht erforderlich, dieses entlang der Betätigungsachse/Verspannrichtung von der Grundplatte abzuheben. Eine entsprechende Werkstücktransportachse ist nicht nötig. Zudem kann auch eine Bearbeitungsstation oder Messstation, an der die Spanndorn-Anordnung verbaut ist, mit einem reduzierten Platzbedarf axial oberhalb des Spanndorns (bezogen auf seine Position mit verspanntem Werkstück) bzw. axial oberhalb des Werkstücks (bezogen auf seine auf der Grundplatte verspannte Position) auskommen.This makes it possible to leave the workpiece on the front bearing and move it transversely to the actuation axis / clamping direction (or parallel to the front bearing plane) on the base plate, for example to reposition the workpiece for various successive machining operations or to load and close the workpiece unload. When the mandrel is withdrawn into the recess, it does not interfere with the movement of the workpiece. For repositioning or loading and unloading the workpiece, it is not necessary to lift it off the base plate along the actuation axis / clamping direction. A corresponding workpiece transport axis is not necessary. In addition, a processing station or measuring station at which the mandrel arrangement is installed can be installed with a reduced space requirement axially above the mandrel (in relation to its position with clamped workpiece) or axially above the workpiece (in relation to its position clamped on the base plate) get along.

Durch die Erfindung wird also eine Werkstücktransport quer zur Betätigungsachse des Spanndorns vereinfacht, sowohl für eine automatisierte (maschinelle) als auch für eine manuelle Werkstückhandhabung. Typischerweise durchragt der Betätiger das Konterlager und ragt in die Grundplatte hinein oder durch die Grundplatte hindurch. Die Spannvorrichtung greift typischerweise am Betätiger und am Bauteil des Konterlagers an.The invention therefore simplifies workpiece transport transversely to the actuation axis of the mandrel, both for automated (machine) and for manual workpiece handling. Typically, the actuator protrudes through the counter bearing and protrudes into the base plate or through the base plate. The clamping device typically engages the actuator and the component of the counter bearing.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanndorn-Anordnung sieht vor, dass der Betätiger mit einer Zugstange ausgebildet ist, und die Spannvorrichtung bei Bewegung des Betätigers entlang der Verspannrichtung mittels der Zugstange das Spreizelement auf das Konterlager zu zieht, insbesondere wobei die Zugstange durch das Konterlager hindurch zur Spannvorrichtung geführt ist. Dadurch ist ein besonders kompakter und robuster Aufbau möglich. Alternativ können auch komplexere Kraftübertragungen, etwa mit einer Druckstange und einem C-förmigen Umgriff, in Betracht kommen.A preferred embodiment of a mandrel arrangement according to the invention provides that the actuator is designed with a pull rod, and the clamping device pulls the expansion element towards the counter bearing by means of the pull rod when the actuator moves along the tensioning direction, in particular the pull rod through the counter bearing to Jig is guided. This enables a particularly compact and robust structure. Alternatively, more complex force transmissions, for example with a push rod and a C-shaped wraparound, can also be considered.

Gemäß der Erfindung ist ein zweites elastisches Element vorhanden, mit welchem der Betätiger gegenüber dem Spanndorn entgegen der Verspannrichtung vorgespannt ist. Durch das zweite elastische Element wird das Spreizelement bei entlasteter Spannvorrichtung selbsttätig axial entgegen der Verspannrichtung zurückgeschoben, so dass der Spanndorn in eine nicht aufgespreizte Stellung zurückgeht. Die radiale Verspannung des Werkstücks wird dann bei Entspannung der Spannvorrichtung sehr zuverlässig aufgehoben; insbesondere ist kein Zugang von oben (von der dem Konterlager abgewandten Seite) durch das Werkstück hindurch auf den Spanndorn notwendig, um (etwa manuell) eine reibungsbedingt selbsthemmende radiale Verspannung des Werkstücks aufzuheben. Diese Ausführungsform ist daher besonders nützlich, wenn die Ausnehmung des Werkstücks als Sackloch ausbildet ist, und daher ein Zugang von oben auf den Spanndorn nicht möglich ist. Das zweite elastische Element kann insbesondere als eine Druckfeder ausgebildet sein.According to the invention, there is a second elastic element with which the actuator is pretensioned against the clamping mandrel against the clamping direction. By the second elastic element, the expansion element is automatically pushed back axially against the tensioning direction when the tensioning device is relieved, so that the tensioning mandrel returns to a non-expanded position. The radial tensioning of the workpiece is then relieved very reliably when the clamping device is released; In particular, no access from above (from the side facing away from the counter bearing) through the workpiece to the mandrel is necessary in order to (for example manually) release a friction-related, self-locking radial tensioning of the workpiece. This embodiment is therefore particularly useful when the recess of the workpiece is designed as a blind hole and access to the mandrel from above is therefore not possible. The second elastic element can in particular be designed as a compression spring.

Eine vorteilhafte Weiterbildung dieser Ausführungsform sieht vor, dass eine erste Federhärte des ersten elastischen Elements größer ist als eine zweite Federhärte des zweiten elastischen Elements. Dies stellt sicher, dass im Laufe des Verspannens der Spannvorrichtung, also beim Verfahren des Betätigers entlang der Verspannrichtung auf das Konterlager zu, zunächst vor allem die radiale Aufspreizung des Spanndorns erfolgen kann (und dadurch das Werkstück ergriffen wird), und anschließend vor allem (bei ergriffenen Werkstück) das axiale Niederziehen des Werkstücks stattfinden kann. Das Niederziehen des Werkstücks erfolgt also erst, wenn dieses sicher ergriffen ist, wodurch eine besonders zuverlässige und definierte Befestigung des Werkstücks erreicht wird. Falls das Aufspreizen des Spanndorns bis zum Kontakt mit dem Werkstück eine merkliche Kraft benötigt, sollte diese bei der Auslegung der Federhärten mit berücksichtigt werden, und die erste Federhärte des ersten elastischen Elements entsprechend größer gewählt werden.An advantageous further development of this embodiment provides that a first spring stiffness of the first elastic element is greater than a second spring stiffness of the second elastic element. This ensures that in the course of the tensioning of the tensioning device, that is to say when the actuator is moved along the tensioning direction towards the counter bearing, primarily the radial expansion of the mandrel can take place (and thereby the workpiece is gripped), and then especially (when the workpiece is gripped) the axial pulling down of the workpiece can take place. The workpiece is therefore only pulled down when it is securely gripped, whereby a particularly reliable and defined fastening of the workpiece is achieved. If the expansion of the mandrel requires a noticeable force until it comes into contact with the workpiece, this should be taken into account when designing the spring stiffness and the first spring stiffness of the first elastic element should be selected correspondingly larger.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform ist das zweite elastische Element mit einer Schraubenfeder ausgebildet, welche das Spreizelement von einem Fußteil des Spanndorns entgegen der Verspannrichtung weg drückt. Diese Ausführungsform ist besonders einfach und kompakt. Die Schraubenfeder wird typischerweise vollständig vom Spanndorn umgriffen.In a preferred further development of this embodiment, the second elastic element is designed with a helical spring which presses the expansion element away from a base part of the clamping mandrel against the clamping direction. This embodiment is particularly simple and compact. The helical spring is typically completely encompassed by the mandrel.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der das Spreizelement mit einer oder mehreren kegelmantelförmigen Flächen ausgebildet ist und/oder der Spanndorn eine oder mehrere kegelmantelförmige Gegenflächen für das Spreizelement ausbildet. Durch die kegelmantelförmigen Flächen und/oder Gegenflächen kann die axiale Bewegung des Betätigers in Verspannrichtung in eine radiale Bewegung für das Aufspreizen des Spanndorns auf einfache und zuverlässige Weise umgelenkt werden. Kegelmantelförmig meint hier, das die Fläche oder Gegenfläche zumindest einen Teil der Oberfläche eines Kegelmantels beschreibt. Anstelle von kegelmantelförmigen Flächen sind auch andere Arten von keilförmigen Flächen bzw. Gegenflächen möglich, jedoch sind kegelmantelförmige Flächen meist besonders einfach zu fertigen und haben eine besonders geringe Verkantungsneigung.An embodiment is also preferred in which the expansion element is designed with one or more conical surface-shaped surfaces and / or the clamping mandrel forms one or more conical surface-shaped counter-surfaces for the expansion element. By means of the conical surface-shaped surfaces and / or mating surfaces, the axial movement of the actuator in the clamping direction can be deflected in a simple and reliable manner into a radial movement for expanding the clamping mandrel. Conical jacket-shaped here means that the surface or mating surface describes at least part of the surface of a conical jacket. Instead of conical surface-shaped surfaces, other types of wedge-shaped surfaces or counter surfaces are also possible, but conical surface-shaped surfaces are usually particularly easy to manufacture and have a particularly low tendency to tilt.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der der Spanndorn im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist, wobei zumindest das Spreizelement zum Aufspreizen des Spanndorns im Spanndorn axial verfahrbar ist. Die Hülsenform ermöglicht die Unterbringung von funktionellen Bauteilen im Inneren des Spanndorns, etwa eines zweiten elastischen Elements und Teilen des Betätigers, und gestattet somit einen besonders kompakten Aufbau.An embodiment is also advantageous in which the mandrel is essentially sleeve-shaped, with at least the expansion element being axially displaceable in the mandrel for spreading the mandrel. The sleeve shape enables functional components to be accommodated in the interior of the mandrel, such as a second elastic element and parts of the actuator, and thus allows a particularly compact design.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Spanndorn mit mehreren Spreizbacken ausgebildet, die durch im Wesentlichen parallel zur Betätigungsachse verlaufende Spalte voneinander getrennt sind. Die Spreizbacken sind typischerweise an einem axialen Ende an einen Fußteil (auf der Seite des Konterlagers) angebunden, und können sich am gegenüberliegenden axialen Ende (auf der dem Konterlager abgewandten Seite) in im Wesentlichen radialer Richtung aufbiegen. Dieser Typ von Spanndorn ist einfach und kostengünstig herzustellen. Alternativ zu Spreizbacken sind beispielsweise auch Spreizkugeln möglich, die von einem keilförmigen, insbesondere kegelmantelförmigen Spreizelement nach radial außen gedrückt werden.In a preferred embodiment, the mandrel is designed with several expanding jaws, which are separated from one another by gaps that run essentially parallel to the actuation axis. The expanding jaws are typically connected at one axial end to a foot part (on the side of the counter bearing) and can bend up in a substantially radial direction at the opposite axial end (on the side facing away from the counter bearing). This type of mandrel is simple and inexpensive to manufacture. As an alternative to expanding jaws, expanding balls are also possible, for example, which are pressed radially outward by a wedge-shaped, in particular conical-jacket-shaped expanding element.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die Ausnehmung der Grundplatte mit einem Anschlag ausgebildet ist, der ein axiales Einführen des Spanndorns in die Grundplatte begrenzt. Dadurch wird die Handhabung der Spanndorn-Anordnung erleichtert; der zurückgezogene Spanndorn kann nicht durch die Grundplatte hindurchfallen und versehentlich verloren gehen.An advantageous embodiment provides that the recess of the base plate is designed with a stop which limits axial insertion of the mandrel into the base plate. This facilitates the handling of the mandrel arrangement; the retracted mandrel cannot fall through the base plate and be accidentally lost.

Dazu alternativ ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Ausnehmung der Grundplatte durchgehend ausgebildet ist, so dass der Spanndorn vollständig durch die Ausnehmung der Grundplatte hindurchgeführt werden kann. Die durchgehende Ausbildung der Ausnehmung bezieht sich auf die (maximale) radiale Breite des Spanndorns, gegenüber der die Ausnehmung eine größere (minimale) radiale Breite aufweist, um den Spanndorn vollständig durchführen zu können. Ein Klemmensemble (gebildet aus der Spannvorrichtung, dem Konterlager, dem Betätiger und dem Spanndorn) kann an der Grundplatte zwischen verschiedenen durchgehenden Ausnehmungen der Grundplatte leicht versetzt werden, insbesondere um einen anderen Werkstücktyp zu handhaben. Weiterhin kann die Grundplatte in axialer Richtung besonders dünn und damit materialsparend kostengünstig ausgeführt werden, insbesondere in axialer Richtung dünner als der Spanndorn lang ist. Der Spanndorn kann dadurch hinter das vordere Lager zurückgezogen werden, dass er (zumindest teilweise) an der gegenüberliegenden Seite aus der Grundplatte herausgeführt wird.As an alternative to this, in one embodiment it is provided that the recess of the base plate is continuous, so that the clamping mandrel can be passed completely through the recess of the base plate. The continuous design of the recess relates to the (maximum) radial width of the mandrel, compared to which the recess has a larger (minimum) radial width around the mandrel completely to be able to perform. A clamping assembly (formed from the clamping device, the counter bearing, the actuator and the clamping mandrel) can easily be moved on the base plate between various continuous recesses in the base plate, in particular in order to handle a different type of workpiece. Furthermore, the base plate can be made particularly thin in the axial direction and thus cost-effective in a material-saving manner, in particular thinner in the axial direction than the length of the mandrel. The mandrel can be pulled back behind the front bearing in that it is (at least partially) led out of the base plate on the opposite side.

Gemäß der Erfindung bildet die Grundplatte, insbesondere mittels der Ausnehmung in der Grundplatte, eine Führung für den Spanndorn aus. Dadurch kann die Präzision bei der Befestigung des Werkstücks verbessert werden, und auch die Handhabung der Spanndorn-Anordnung erleichtert werden, etwa beim Zusammenbau oder beim Verspannen der Spannvorrichtung.According to the invention, the base plate, in particular by means of the recess in the base plate, forms a guide for the clamping mandrel. As a result, the precision in fastening the workpiece can be improved, and the handling of the clamping mandrel arrangement can also be made easier, for example when assembling or clamping the clamping device.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein drittes elastisches Element vorhanden ist, mittels welchem das Konterlager gegenüber der Grundplatte bei aneinander anliegendem Konterlager und hinterem Lager entlang der Betätigungsachse von der Grundplatte weg vorgespannt wird. Dadurch ist (bei entspannter Spannvorrichtung) ein Zurückziehen eines Klemmensembles (gebildet durch die Gesamtheit von Spanndorn, Betätiger, Konterlager und Spannvorrichtung) erleichtert, insbesondere um das Klemmensemble bzw. den Spanndorn hinter das vordere Lager der Grundplatte zurückzuziehen.In an advantageous embodiment it is provided that a third elastic element is present, by means of which the counter bearing is pretensioned away from the base plate along the actuation axis with respect to the base plate when the counter bearing and the rear bearing are in contact with one another. This makes it easier to retract a clamp assembly (formed by the entirety of the clamping mandrel, actuator, counter bearing and clamping device) when the clamping device is relaxed, in particular to pull the clamping assembly or the clamping mandrel back behind the front bearing of the base plate.

Bevorzugt ist auch eine Ausführungsform, bei der die Spannvorrichtung mit einem Exzenterhebel ausgebildet ist. Ein Exzenterhebel ist einfach und sicher zu handhaben. Alternativ kann die Spannvorrichtung beispielsweise auch mit einer Konusschraube ausgebildet sein.An embodiment is also preferred in which the clamping device is designed with an eccentric lever. An eccentric lever is simple and safe to handle. Alternatively, the clamping device can also be designed with a conical screw, for example.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der am Spanndorn eine oder mehrere profilierte Kontaktflächen, insbesondere gezackte Kontaktflächen, für eine Anlage an die Wand der Ausnehmung des Werkstücks ausgebildet sind. Dadurch kann die Reibung zwischen dem Spanndorn und dem Werkstück erhöht werden, so dass ein besserer Halt des Spanndorns in der Ausnehmung des Werkstücks erreicht wird. Die Befestigung des Werkstücks mittels der Spanndorn-Anordnung wird dadurch zuverlässiger.An embodiment is also advantageous in which one or more profiled contact surfaces, in particular serrated contact surfaces, are formed on the clamping mandrel for contact with the wall of the recess in the workpiece. As a result, the friction between the mandrel and the workpiece can be increased, so that a better hold of the mandrel in the recess of the workpiece is achieved. The fastening of the workpiece by means of the mandrel arrangement becomes more reliable as a result.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen, oben beschriebenen Spanndorn-Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass bei in die Ausnehmung des Werkstücks eingeführtem Spanndorn mit der Spannvorrichtung der Betätiger entlang der Verspannrichtung so weit auf das Konterlager zu bewegt wird, dass der Spanndorn in der Ausnehmung aufgespreizt verspannt wird und das Werkstück spielfrei an die Grundplatte und damit indirekt an das Konterlager angelegt wird. Die Befestigung des Werkstücks an der Grundplatte ist robust, und sowohl in axialer Richtung als auch quer dazu präzise und gut reproduzierbar. Entsprechend sind Bearbeitungsprozesse und Messungen mit großer Genauigkeit möglich.The scope of the present invention also includes the use of a clamping mandrel arrangement according to the invention, described above, which is characterized in that when the clamping mandrel is inserted into the recess of the workpiece with the clamping device, the actuator is moved along the clamping direction so far towards the counter bearing, that the mandrel is clamped expanded in the recess and the workpiece is placed on the base plate and thus indirectly on the counter bearing without play. The fastening of the workpiece to the base plate is robust and precise and easily reproducible both in the axial direction and across it. Accordingly, machining processes and measurements with great accuracy are possible.

Bevorzugt ist eine Variante dieser Verwendung, bei der bei spielfrei auf der Grundplatte anliegendem Werkstück das Werkstück einer Bohrbearbeitung und/oder einer Fräsbearbeitung unterzogen wird. Bei diesen Bearbeitungen ist eine spielfreie Ausrichtung des Werkstücks besonders wichtig. Während der Bohrbearbeitung und/oder Fräsbearbeitung wird das Werkstück ortsfest gehalten, und insbesondere auch nicht rotiert.A variant of this use is preferred, in which, with the workpiece resting on the base plate without play, the workpiece is subjected to a drilling and / or milling process. A backlash-free alignment of the workpiece is particularly important for these operations. During the drilling and / or milling operations, the workpiece is held stationary and, in particular, is not rotated.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention emerge from the description and the Drawing. The features mentioned above and below can also be used according to the invention individually or collectively in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for describing the invention.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungDetailed description of the invention and drawing

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
einen schematischen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanndorn-Anordnung, mit einer durchgehenden Ausnehmung an der Grundplatte, in einem entspannten Zustand der Spannvorrichtung;
Fig. 2
die Spanndorn-Anordnung von Fig. 1, in einer schematischen Seitenansicht;
Fig. 3
die Spanndorn-Anordnung von Fig. 1 im schematischen Längsschnitt, im verspannten Zustand der Spannvorrichtung;
Fig. 4
einen schematischen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanndorn-Anordnung, in einem entspannten Zustand der Spannvorrichtung, mit einem bis an einen Anschlag in eine Ausnehmung der Grundplatte zurückgezogenem Spanndorn;
Fig. 5
die Spanndornanordnung von Fig. 4, mit an die Grundplatte angedrücktem Konterlager, in einem entspannten Zustand der Spannvorrichtung;
Fig. 6
die Spanndornanordnung von Fig. 5, mit der Spannvorrichtung im verspannten Zustand;
Fig. 7
einen Spanndorn im schematischen Querschnitt mit profilierten Kontaktflächen für die Erfindung.
The invention is shown in the drawing and is explained in more detail using exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1
a schematic longitudinal section through a first embodiment of a clamping mandrel arrangement according to the invention, with a continuous recess on the base plate, in a relaxed state of the clamping device;
Fig. 2
the mandrel arrangement of Fig. 1 , in a schematic side view;
Fig. 3
the mandrel arrangement of Fig. 1 in a schematic longitudinal section, in the clamped state of the clamping device;
Fig. 4
a schematic longitudinal section through a second embodiment of a mandrel arrangement according to the invention, in a relaxed state of the clamping device, with a stop in a recess of the Base plate retracted mandrel;
Fig. 5
the mandrel arrangement of Fig. 4 , with the counter bearing pressed against the base plate, in a relaxed state of the clamping device;
Fig. 6
the mandrel arrangement of Fig. 5 , with the clamping device in the clamped state;
Fig. 7
a mandrel in schematic cross section with profiled contact surfaces for the invention.

Die Fig. 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt und Fig. 2 in einer Seitenansicht unter 90° Drehung gegenüber der Fig. 1 eine erfindungsgemäße Spanndorn-Anordnung 1.The Fig. 1 shows in a schematic longitudinal section and Fig. 2 in a side view under 90 ° rotation compared to the Fig. 1 a mandrel arrangement 1 according to the invention.

Die Spanndorn-Anordnung 1 umfasst eine Spannvorrichtung 2 (hier ausgebildet mit einem Exzenterhebel 3), ein Konterlager 4 (hier ausgebildet an einem Basiselement 5, an dem auch der Exzenterhebel 3 gelagert ist), einen hier im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildeten Spanndorn 6, einen Betätiger 7 und eine Grundplatte 8. Die Gesamtheit (zusammenhängende Baugruppe) von Spannvorrichtung 2, Konterlager 4, Spanndorn 6 und Betätiger 7 wird auch als Klemmensemble 10 bezeichnet. Die Spanndorn-Anordnung 1 dient der Befestigung eines Werkstücks 9 auf der Grundplatte 8. Die Grundplatte 8 ist typischerweise ortsfest arretiert, etwa an einem Maschinenrahmen (nicht näher dargestellt).The clamping mandrel arrangement 1 comprises a clamping device 2 (here designed with an eccentric lever 3), a counter bearing 4 (here designed on a base element 5 on which the eccentric lever 3 is also mounted), a clamping mandrel 6 that is essentially sleeve-shaped here, an actuator 7 and a base plate 8. The entirety (coherent assembly) of clamping device 2, counter bearing 4, clamping mandrel 6 and actuator 7 is also referred to as the clamping assembly 10. The mandrel arrangement 1 is used to fasten a workpiece 9 on the base plate 8. The base plate 8 is typically locked in place, for example on a machine frame (not shown in detail).

Ein vorderer Teil des Klemmensembles 10, nämlich der Spanndorn 6 und ein vorderer Teil des Betätigers 7, ragt durch eine Ausnehmung 11 der Grundplatte 8 hindurch. Die Ausnehmung 11 wirkt als eine Führung für den Spanndorn 6, so dass dieser parallel zu einer Verspannrichtung VR bzw. entlang einer Betätigungsachse BA des Betätigers 7 in der Grundplatte 8 verfahrbar ist.A front part of the terminal assembly 10, namely the mandrel 6 and a front part of the actuator 7, protrudes through a recess 11 in the base plate 8. The recess 11 acts as a guide for the mandrel 6, see above that it can be moved in the base plate 8 parallel to a bracing direction VR or along an actuation axis BA of the actuator 7.

Das Klemmensemble 10 ist im gezeigten Zustand (bei entspannter Spannvorrichtung 2) lose in die Ausnehmung 11 der Grundplatte 8 eingeführt, und könnte problemlos nach unten so weit wie gewünscht aus der Ausnehmung 11 herausgezogen werden. Insbesondere könnte das Klemmensemble 10 so weit nach unten gezogen werden, das der Spanndorn 6 und auch das Klemmensemble 10 insgesamt vollständig hinter ein vorderes Lager 12 der Grundplatte 8, das hier mit einer vorderen Lagerebene 13 ausgebildet ist, zurückgezogen werden kann; die Ausnehmung 11 ist somit in Hinblick auf den Spanndorn 6 (bzw. dessen radialer Breite) durchgehend. Bei vollständigem Rückzug hinter das vordere Lager 12 könnte ein am vorderen Lager 12 anliegendes Werkstück entlang des vorderen Lagers 12 barrierefrei verfahren werden (nicht näher dargestellt).In the state shown (with the tensioning device 2 relaxed), the clamping assembly 10 is loosely inserted into the recess 11 of the base plate 8, and could easily be pulled downward out of the recess 11 as far as desired. In particular, the clamping assembly 10 could be pulled down so far that the mandrel 6 and also the clamping assembly 10 as a whole can be withdrawn completely behind a front bearing 12 of the base plate 8, which is formed here with a front bearing plane 13; the recess 11 is thus continuous with regard to the mandrel 6 (or its radial width). With complete retraction behind the front bearing 12, a workpiece resting on the front bearing 12 could be moved along the front bearing 12 without barriers (not shown in more detail).

Weiterhin könnte das Klemmensemble 10 vollständig aus der Ausnehmung 11 herausgezogen werden, insbesondere um das Klemmensemble 10 an eine andere Ausnehmung der Grundplatte 8 oder auch an eine Ausnehmung einer anderen Grundplatte zu versetzen (nicht näher dargestellt).Furthermore, the clamping assembly 10 could be pulled completely out of the recess 11, in particular in order to move the clamping assembly 10 to another recess of the base plate 8 or to a recess of another base plate (not shown in detail).

Ein erstes elastisches Element 14, hier ausgebildet als eine unter Druckspannung stehende Schraubenfeder 14a, drückt den Spanndorn 6 entgegen der Verspannrichtung VR vom Konterlager 4 weg. Das erste elastische Element 14 stützt sich hier am Basiselement 5 bzw. am Konterlager 4 sowie an einem Fußteil 21 des Spanndorns 6 ab.A first elastic element 14, designed here as a helical spring 14a under compressive stress, presses the clamping mandrel 6 away from the counter bearing 4 counter to the clamping direction VR. The first elastic element 14 is supported here on the base element 5 or on the counter bearing 4 and on a foot part 21 of the clamping mandrel 6.

An einem oberen (vorderen) Ende des Betätigers 7 ist ein Spreizelement 15 ausgebildet, das mit kegelmantelförmigen Flächen 16 ausgebildet ist. Diese stützen sich an kegelmantelförmigen Gegenflächen 17 im Inneren des Spanndorns 6 ab, nämlich an den Innenseiten von Spreizbacken 18a, 18b, die durch axiale verlaufende Spalte 19 voneinander getrennt sind. Die Spalte 19 gehen unterenends in Entlastungsbohrungen 20 über, um einer Rissbildung beim Aufspreizen der Spreizbacken 18a, 18b vorzubeugen. Die Spreizbacken 18a, 18b stehen von dem gemeinsamen Fußteil 21 des Spanndorns 6 ab.At an upper (front) end of the actuator 7, a spreading element 15 is formed, which is formed with cone-shaped surfaces 16. These are supported on cone-shaped mating surfaces 17 in the interior of the mandrel 6, namely on the inner sides of expanding jaws 18a, 18b, which are separated from one another by axially extending gaps 19. The lower end of the gaps 19 merge into relief bores 20 in order to prevent cracking when the expanding jaws 18a, 18b are spread apart. The expanding jaws 18a, 18b protrude from the common foot part 21 of the mandrel 6.

Ein zweites elastisches Element 22, hier ebenfalls ausgebildet als eine unter Druckspannung stehende Schraubenfeder 22a, drückt das Spreizelement 15 entgegen der Verspannrichtung VR vom Spanndorn 6 nach oben hin 6 weg; das zweite Federelement 22 stützt sich hier am Fußteil 21 des Spanndorns 6 und am Spreizelement 15 ab.A second elastic element 22, here also designed as a helical spring 22a under compressive stress, presses the expansion element 15 away from the clamping mandrel 6 upwards 6 against the clamping direction VR; the second spring element 22 is supported here on the foot part 21 of the clamping mandrel 6 and on the expansion element 15.

Mit der Spannvorrichtung 2 kann der Betätiger 7 entlang der Betätigungsachse BA gegenüber dem Basiselement 5 bzw. dem Konterlager 4 axial verfahren werden. In der gezeigten Stellung ist der Betätiger 7 und damit auch das Spreizelement 15 relativ weit nach oben ausgefahren, also entgegen der Verspannrichtung VR vom Konterlager 4 weg, entsprechend einem entspannten Zustand der Spannvorrichtung 2. Das Spreizelement 15 übt im entspannten Zustand nur eine geringe radiale Kraft über die Keilwirkung der kegelmantelförmigen Flächen 16 auf den Spreizdorn 6 aus, so dass die Spreizbacken 18a, 18b nur geringfügig nach radial außen gedrückt werden. In diesem Zustand kann der Spreizdorn 6 problemlos mit radialem Spiel in eine Ausnehmung 23 des Werkstücks 9 eingeführt oder ausgeführt werden.With the clamping device 2, the actuator 7 can be moved axially along the actuation axis BA relative to the base element 5 or the counter bearing 4. In the position shown, the actuator 7 and thus also the expansion element 15 are extended relatively far upwards, i.e. away from the counter bearing 4 against the tensioning direction VR, corresponding to a relaxed state of the clamping device 2. The expansion element 15 exerts only a small radial force in the relaxed state via the wedge effect of the cone-shaped surfaces 16 on the expanding mandrel 6, so that the expanding jaws 18a, 18b are only pressed slightly radially outward. In this state, the expanding mandrel 6 can be inserted into or out of a recess 23 of the workpiece 9 without any problems with radial play.

In der gezeigten Situation ist das Werkstück 9 mit seiner Ausnehmung 23 lose auf den Spanndorn 6 aufgesteckt, um die Verspannung des Werkstücks 9 auf der Grundplatte 8 vorzubereiten.In the situation shown, the workpiece 9 with its recess 23 is loosely attached to the mandrel 6 in order to prepare the clamping of the workpiece 9 on the base plate 8.

Zum Verspannen des Werkstücks 9 wird von einem Bediener das Klemmensemble 10 ergriffen und nach oben an die Grundplatte 8 gedrückt. Dabei kommen das Konterlager 4 und ein hinteres Lager 24 der Grundplatte 8 zu einer gegenseitigen Anlage. Ebenso wird das Werkstück 9 bis an die Grundplatte 8 herangeschoben, so dass eine untere Werkstückseite 25 am vorderen Lager 12 der Grundplatte 8 zur Anlage kommt; dadurch ragt der Spanndorn 6 etwas tiefer in die Ausnehmung 23 des Werkstücks 9 hinein. In dieser Situation wird die Spannvorrichtung 2 gespannt; der verspannte Zustand der Spannvorrichtung 2 ist in Fig. 3 dargestellt.To clamp the workpiece 9, the operator grips the clamping assembly 10 and presses it upwards onto the base plate 8. The counter bearing 4 and a rear bearing 24 of the base plate 8 come into mutual contact. Likewise, the workpiece 9 is up to the Base plate 8 pushed so that a lower workpiece side 25 comes to rest on the front bearing 12 of the base plate 8; as a result, the mandrel 6 protrudes somewhat deeper into the recess 23 of the workpiece 9. In this situation the clamping device 2 is tensioned; the clamped state of the clamping device 2 is shown in FIG Fig. 3 shown.

Durch Verschwenken des Exzenterhebels 3 nach links wurde eine Drehachse DA des Exzenterhebels 3, an die der Betätiger 7 angebunden ist, relativ zum Basiselement 5 axial nach unten wegbewegt, so dass der Betätiger 7 und insbesondere dessen Spreizelement 15 in Verspannrichtung VR auf das Konterlager 4 zu gezogen wurden.By pivoting the eccentric lever 3 to the left, an axis of rotation DA of the eccentric lever 3, to which the actuator 7 is connected, was moved axially downward relative to the base element 5, so that the actuator 7 and in particular its expansion element 15 in the bracing direction VR towards the counter bearing 4 were drawn.

Bedingt durch eine relativ kleine zweite Federhärte des zweiten elastischen Elements 22 im Vergleich zu einer ersten Federhärte des ersten elastischen Elements 14 ist zunächst der Spanndorn 6 bei dieser Bewegung des Spreizelements 15 relativ zum Konterlager 4 nahezu ortsfest geblieben, denn das relativ harte erste elastische Element 14 hat den Spanndorn 6 vom Konterlager 4 weggehalten. Hingegen konnte das Spreizelement 15 die vergleichsweise geringe Kraft des zweiten elastischen Elements 22 überwinden und relativ zum Spanndorn 6 nach unten verfahren und die Spreizbacken mit den kegelmantelförmigen Flächen 16 dabei radial immer weiter aufspreizen.Due to a relatively low second spring stiffness of the second elastic element 22 compared to a first spring stiffness of the first elastic element 14, the mandrel 6 initially remained almost stationary during this movement of the expansion element 15 relative to the counter bearing 4, because the relatively hard first elastic element 14 has kept the mandrel 6 away from the counter bearing 4. In contrast, the spreading element 15 was able to overcome the comparatively low force of the second elastic element 22 and move downward relative to the mandrel 6 and thereby spread the spreading jaws with the conical surface-shaped surfaces 16 more and more radially.

Sobald die Spreizbacken jedoch in Pressung mit der Innenseite der Ausnehmung 23 des Werkstücks 9 gerieten, konnte das Spreizelement 15 nicht mehr oder nur noch bei sehr großem Widerstand weiter relativ zum Spanndorn 6 nach unten bewegt werden. Eine weitere Bewegung des Betätigers 7 in Verspannrichtung VR nach unten führte dann dazu, dass nunmehr der Spanndorn 6 gegen die Kraft des ersten Federelements 14 in Verspannrichtung VR nach unten gezogen wurde. Da die Spannbacken des Spanndorns 6 in Pressung und damit in Kraftschluss mit der Innenseite der Ausnehmung 23 des Werkstücks 9 sind, wurde dabei das Werkstück 9 mit nach unten gezogen und somit gegen die Grundplatte 8 gedrückt. Der Betätiger 7 wurde dabei unter erhebliche Zugspannung gebracht, und wirkt also als Zuganker 7a.However, as soon as the expanding jaws came into contact with the inside of the recess 23 of the workpiece 9, the expanding element 15 could no longer be moved further downward relative to the mandrel 6 or only with very great resistance. A further downward movement of the actuator 7 in the bracing direction VR then resulted in the mandrel 6 now being pulled downward in the bracing direction VR against the force of the first spring element 14. Since the clamping jaws of the mandrel 6 are in compression and thus in frictional connection with the inside of the recess 23 of the workpiece 9, the workpiece 9 was also pulled downwards and thus pressed against the base plate 8. The actuator 7 was brought under considerable tensile stress and thus acts as a tie rod 7a.

Im gezeigten verspannten Zustand der Spannvorrichtung 2 ist daher das Werkstück 9 nicht nur durch den im Formschluss blockierenden Spanndorn 6 gegen eine laterale Verschiebung 26 gegenüber der Grundplatte 8 gesichert, sondern sitzt auch bezüglich der axialen Richtung (vgl. Betätigungsachse BA) spielfrei auf der Grundplatte 8 auf. Eine axiale Bewegung 27 des Werkstücks 9 ist aufgrund des Kraftschlusses mit dem Spanndorn 6 nicht möglich. In diesem Zustand wird das Werkstück 9 typischerweise einer Bearbeitung unterzogen, insbesondere einer Bohr- oder Fräsbearbeitung, oder auch einer Messung, insbesondere einer Vermessung seiner Außendimensionen.In the clamped state of the clamping device 2 shown, the workpiece 9 is therefore not only secured against lateral displacement 26 relative to the base plate 8 by the clamping mandrel 6, which blocks in the form fit, but also sits on the base plate 8 with no play in the axial direction (see actuation axis BA) on. An axial movement 27 of the workpiece 9 is not possible due to the frictional connection with the mandrel 6. In this state, the workpiece 9 is typically subjected to a processing, in particular a drilling or milling processing, or also a measurement, in particular a measurement of its outer dimensions.

Beim Entspannen der Spannvorrichtung 2, also einem Zurückschwenken des Exzenterhebels 3 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung, wird die axiale Verspannung des Werkstücks 9 gegen die Grundplatte 8 wieder gelöst, wobei das erste elastische Element 14 wieder (weitgehend) entspannt wird. Das zweite elastische Element 22 unterstützt sodann die Aufhebung der radialen Verspannung der aufgespreizten Spannbacken des Spanndorns 6, indem es das Spreizelement 15 nach oben von den kegelmantelförmigen Gegenflächen 17 des Spanndorns 6 weg drückt.When the tensioning device 2 is relaxed, i.e. when the eccentric lever 3 is pivoted back into the in Fig. 1 position shown, the axial tensioning of the workpiece 9 against the base plate 8 is released again, the first elastic element 14 being (largely) relaxed again. The second elastic element 22 then supports the removal of the radial tensioning of the expanded clamping jaws of the clamping mandrel 6 by pushing the expanding element 15 upwards away from the conical surface 17 of the clamping mandrel 6.

Die Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanndorn-Anordnung 1. Es werden nur die wesentlichen Unterschiede zur ersten Ausführungsform erläutert.The Fig. 4 shows a second embodiment of a mandrel arrangement 1 according to the invention. Only the essential differences from the first embodiment are explained.

Bei dieser Ausführungsform ist in der Grundplatte 8 eine Ausnehmung 30 zur Aufnahme des Spanndorns 6 ausgebildet, welche an der der Spannvorrichtung 2 zugewandten Seite einen schulterartigen Anschlag 31 ausbildet. Der Spanndorn 6 kann daher nach unten nicht durch die Ausnehmung 30 hindurch geführt werden; die Ausnehmung 30 ist somit bezüglich des Spanndorns 6 (bzw. dessen radialer Breite) nicht durchgehend. Zwar geht die Ausnehmung 30 in eine Öffnung 32 über, durch den der Betätiger 7 und das erste elastische Element 14 hindurchgeführt sind bzw. werden können, diese Öffnung 32 ist aber für den Spanndorn 6 nicht breit genug. Das Klemmensemble 10, umfassend die Spannvorrichtung 2, das Konterlager 4, den Betätiger 7 und den Spanndorn 6, ist hier dauerhaft an der Grundplatte 8 bzw. dessen Ausnehmung 30 angeordnet, indem es die Grundplatte 8 im Bereich des Anschlags 31 beidseitig umgreift; das Klemmensemble 10 könnte nur durch Zerlegen von der Grundplatte 8 entfernt werden.In this embodiment, a recess 30 for receiving the mandrel 6 is formed in the base plate 8, which recess forms a shoulder-like stop 31 on the side facing the clamping device 2. The mandrel 6 can therefore not be passed down through the recess 30; the recess 30 is thus with respect to the clamping mandrel 6 (or its radial width) not continuous. Although the recess 30 merges into an opening 32 through which the actuator 7 and the first elastic element 14 are or can be passed, this opening 32 is not wide enough for the mandrel 6. The clamping assembly 10, comprising the clamping device 2, the counter bearing 4, the actuator 7 and the clamping mandrel 6, is here permanently arranged on the base plate 8 or its recess 30 by encompassing the base plate 8 on both sides in the region of the stop 31; the clamping assembly 10 could only be removed from the base plate 8 by dismantling it.

In der gezeigten Ausführungsform ist weiterhin das Konterlager 4 an einem Kragenelement 33 ausgebildet, das sich am Basiselement 5 abstützt. Ein drittes elastisches Element 34, hier wiederum ausgebildet als eine unter Druckspannung stehende Schraubenfeder 34a, spannt die Grundplatte 8 entgegen der Verspannrichtung VR gegenüber dem Konterlager 4 vor; Grundplatte 8 und Konterlager 4 werden sozusagen auseinandergedrückt. Das dritte elastische Element 34 greift hier am Konterlager 4 und an einer zurückgesetzten Schulter 35 der Grundplatte 8, wobei die Schulter 35 jenseits des hinteren Lagers 24 liegt, an.In the embodiment shown, the counter bearing 4 is also formed on a collar element 33, which is supported on the base element 5. A third elastic element 34, here again designed as a helical spring 34a under compressive stress, biases the base plate 8 against the bracing direction VR with respect to the counter bearing 4; Base plate 8 and counter bearing 4 are, so to speak, pushed apart. The third elastic element 34 engages here on the counter bearing 4 and on a recessed shoulder 35 of the base plate 8, the shoulder 35 lying on the other side of the rear bearing 24.

Durch die Wirkung des dritten elastischen Elements 34 werden der Betätiger 7 einschließlich Spreizelement 15 und auch der Spanndorn 6 in die Ausnehmung 30 hineingezogen, im Wesentlichen bis an den Anschlag 31. Die Spannvorrichtung 2 ist in einem entspannten Zustand. Der Spanndorn 6 und das Klemmensemble 10 insgesamt sind hinter das vordere Lager 12 und die zugehörige vordere Lagerebene 13 zurückgezogen. Dadurch ist es möglich, das Werkstück 9 auf dem ersten Lager 12 in lateraler Richtung quer zur Betätigungsachse BA zu verfahren, vgl. laterale Verschiebung 26.As a result of the action of the third elastic element 34, the actuator 7 including the expansion element 15 and also the clamping mandrel 6 are drawn into the recess 30, essentially up to the stop 31. The clamping device 2 is in a relaxed state. The mandrel 6 and the clamping assembly 10 as a whole are withdrawn behind the front bearing 12 and the associated front bearing plane 13. This makes it possible to move the workpiece 9 on the first bearing 12 in a lateral direction transverse to the actuation axis BA, cf. lateral shift 26.

Im Werkstück 9 ist hier eine als Sackloch ausgebildete Ausnehmung 36 ausgebildet. Zum Verspannen des Werkstücks 9 auf der Grundplatte 8 muss das Werkstück 9 zumindest näherungsweise mit seiner Ausnehmung 36 über dem Spanndorn 6 bzw. über der Ausnehmung 30 der Grundplatte 8 angeordnet werden.In the workpiece 9, a recess 36 designed as a blind hole is formed here. To clamp the workpiece 9 on the base plate 8 must the workpiece 9 can be arranged at least approximately with its recess 36 above the mandrel 6 or above the recess 30 of the base plate 8.

Zum Verspannen des Werkstücks 9 wird sodann das Klemmensemble 10 gegenüber der Grundplatte 8 durch einen Bediener nach oben geschoben, bis das Konterlager 4 am hinteren Lager 24 der Grundplatte 8 anliegt, vgl. hierzu Fig. 5 . Dabei wird das dritte elastische Element 34 entgegen seiner Federkraft gestaucht. Der Spanndorn 6 dringt dabei in die Ausnehmung 36 des Werkstücks 9 ein; typischerweise wird das Werkstück 9 dabei vom Bediener manuell gehalten, damit es nicht nach oben ausweicht, falls bereits eine merkliche Reibung zwischen dem Spanndorn 6 und der Innenwand der Ausnehmung 36 des Werkstücks 9 auftreten sollte.To clamp the workpiece 9, the clamping assembly 10 is then pushed upwards by an operator relative to the base plate 8 until the counter bearing 4 rests on the rear bearing 24 of the base plate 8, cf. For this Fig. 5 . The third elastic element 34 is compressed against its spring force. The mandrel 6 penetrates into the recess 36 of the workpiece 9; typically the workpiece 9 is held manually by the operator so that it does not move upwards if there should already be a noticeable friction between the mandrel 6 and the inner wall of the recess 36 of the workpiece 9.

Sodann wird die Spannvorrichtung 2 gespannt, vgl. Fig. 6 , indem der Exzenterhebel 3 nach links verschwenkt wird. Dadurch wird der Betätiger 7 samt Spreizkopf 15 in Verspannrichtung VR nach unten auf das Konterlager 4 zu gezogen. Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, kommt es zunächst vor allem zu einem Aufspreizen des Spanndorns 6, und nach Erreichen der Pressung der Spreizbacken des Spanndorns 6 in der Ausnehmung 36 des Werkstücks 9 wird das Werkstück 9 auf die Grundplatte 8 niedergezogen. Bei aneinander liegendem ersten Lager 12 der Grundplatte 8 und unterer Werkstückseite 25 wird das Werkstück 9 gegen die Grundplatte 8 verspannt. Hierbei wird der Betätiger 7 unter erhebliche Zugspannung gesetzt. Das Werkstück 9 ist durch Formschluss mittels des Spanndorns 6, der in beide Ausnehmungen 36, 30 eingreift, gegen laterale Verschiebung 26 gesichert, und durch Kraftschluss mittels der Spreizbacken des Spanndorns 6 gegen eine axiale Bewegung 27 gesichert. In diesem Zustand wird das Werkstück 9 typischerweise wiederum einer Bearbeitung oder Messung unterzogen. Die Bearbeitung erfolgt bevorzugt bei ruhendem Werkstück 9.The clamping device 2 is then tensioned, cf. Fig. 6 By the eccentric lever 3 is pivoted to the left. As a result, the actuator 7 together with the expansion head 15 is pulled downwards towards the counter bearing 4 in the bracing direction VR. As described in the first embodiment, the mandrel 6 initially spreads open, and after the pressure of the expanding jaws of the mandrel 6 has been reached in the recess 36 of the workpiece 9, the workpiece 9 is pulled down onto the base plate 8. When the first bearing 12 of the base plate 8 and the lower workpiece side 25 lie against one another, the workpiece 9 is braced against the base plate 8. Here, the actuator 7 is placed under considerable tensile stress. The workpiece 9 is secured against lateral displacement 26 by a positive fit by means of the mandrel 6, which engages in both recesses 36, 30, and is secured against axial movement 27 by a force fit by means of the expanding jaws of the clamping mandrel 6. In this state, the workpiece 9 is typically again subjected to a machining or measurement. The machining is preferably carried out with the workpiece 9 at rest.

Bei Zurückdrehen des Exzenterhebels 3 in die in Fig. 4 gezeigte Stellung hilft die zweite elastische Spannvorrichtung 22 beim Aufheben der Aufspreizung der Spreizbacken des Spanndorns 6, und das dritte Federelement 34 hilft beim Zurückziehen des Spanndorns 6 bzw. des Klemmensembles 10 hinter das vordere Lager 12 und damit vollständig aus der Ausnehmung 36 des Werkstücks 9 heraus, so dass dieses wieder in lateraler Richtung auf dem ersten Lager 12 der Grundplatte 8 verfahren werden kann, vgl. laterale Verschiebung 26, etwa für einen Werkstückwechsel. Ebenso kann das Werkstück 9 dann auch in axialer Richtung abgehoben werden, vgl. axiale Bewegung 2, falls gewünscht.When turning the eccentric lever 3 back into the in Fig. 4 In the position shown, the second elastic clamping device 22 helps to cancel the spreading of the expanding jaws of the mandrel 6, and the third spring element 34 helps to retract the mandrel 6 or the clamp assembly 10 behind the front bearing 12 and thus completely out of the recess 36 of the workpiece 9 so that it can be moved again in the lateral direction on the first bearing 12 of the base plate 8, cf. lateral displacement 26, for example for a workpiece change. The workpiece 9 can then also be lifted off in the axial direction, cf. axial movement 2 if desired.

Fig. 7 zeigt im schematischen Querschnitt einen Spanndorn 6 für die Erfindung. An seinen Spannbacken 18a weist der Spanndorn 6 radial außen profilierte Kontaktflächen 40 auf, die hier gezackt mit nach unten (zum Fußteil 21 des Spanndorns 6 hin) gerichteten Zacken ausgebildet sind. Mit den profilierten Kontaktflächen 40 ist ein verbesserter Halt in der Ausnehmung eines Werkstücks möglich. Fig. 7 shows in schematic cross section a mandrel 6 for the invention. On its clamping jaws 18a, the mandrel 6 has radially outwardly profiled contact surfaces 40, which here are jagged with prongs directed downwards (towards the foot part 21 of the mandrel 6). With the profiled contact surfaces 40, an improved hold in the recess of a workpiece is possible.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Spanndorn-AnordnungMandrel arrangement
22
SpannvorrichtungJig
33
ExzenterhebelEccentric lever
44th
KonterlagerCounter bearing
55
BasiselementBase element
66th
SpanndornMandrel
77th
BetätigerActuator
7a7a
ZugankerTie rod
88th
GrundplatteBase plate
99
Werkstückworkpiece
1010
KlemmensembleClamp ensemble
1111
Ausnehmung der Grundplatte (durchgehend)Recess of the base plate (continuous)
1212
vorderes Lagerfront bearing
1313
vordere Lagerebenefront storage level
1414th
erstes elastisches Elementfirst elastic element
14a14a
Schraubenfeder (erstes elastisches Element)Helical spring (first elastic element)
1515th
SpreitzelementExpansion element
1616
konische Flächenconical surfaces
1717th
konische Gegenflächenconical mating surfaces
18a, 18b18a, 18b
SpreizbackenSpreading jaws
1919th
Spaltgap
2020th
EntlastungsbohrungRelief drilling
2121st
Fußteil (Spanndorn)Foot part (mandrel)
2222nd
zweites elastisches Elementsecond elastic element
22a22a
Schraubenfeder (zweites elastisches Element)Helical spring (second elastic element)
2323
Ausnehmung im Werkstück (durchgehend)Recess in the workpiece (continuous)
2424
hinteres Lagerrear bearing
2525th
untere Seite (Werkstück)lower side (workpiece)
2626th
laterale Verschiebunglateral displacement
2727
axiale Bewegungaxial movement
3030th
Ausnehmung in der Grundplatte (nicht durchgehend)Recess in the base plate (not continuous)
3131
Anschlagattack
3232
DurchbruchöffnungBreakthrough opening
3333
KragenelementCollar element
3434
drittes elastisches Elementthird elastic element
34a34a
Schraubenfeder (drittes elastisches Element)Coil spring (third elastic element)
3535
hinteres Lagerrear bearing
3636
Ausnehmung im Werkstück (Sackloch)Recess in the workpiece (blind hole)
4040
profilierte Kontaktflächenprofiled contact surfaces
BABA
BetätigungsachseActuation axis
DATHERE
Drehachse (Lagerachse des Betätigers am Exzenterhebel)Rotary axis (bearing axis of the actuator on the eccentric lever)
VRVR
VerspannrichtungBracing direction

Claims (16)

  1. Mandrel arrangement (1) for clamping a workpiece (9), comprising
    - an expandable mandrel (6) for engagement in a recess (23; 36) in the workpiece (9),
    - a counter bearing (4) for direct or indirect abutment of the workpiece (9),
    - an actuator (7) that is movable with respect to the mandrel (6) along an actuation axis (BA) and comprises an expansion element (15), it being possible to expand the mandrel (6) by means of a relative movement of the expansion element (15) with respect to the mandrel (6) in a clamping direction (VR) that extends in parallel with the actuation axis (BA), and the mandrel (6) being designed to be movable relative to the counter bearing (4) along the actuation axis (BA), and
    - a first resilient element (14) by means of which the mandrel (6) is preloaded with respect to the counter bearing (4) away from the counter bearing (4) against the clamping direction (VR),
    a base plate (8) being provided, on which a front bearing (12) is formed for abutment of the workpiece (9) and a rear bearing (24) is formed for abutment of the counter bearing (4),
    the base plate (8) forming a recess (11; 30) into which the mandrel (6) can be completely retracted along the actuation axis (BA) into the recess (11; 30) so as to be behind the front bearing (12),
    and a clamping device (2) being provided, by means of which the actuator (7) can be moved in the clamping direction (VR) toward the counter bearing (4) and toward the base plate (8),
    characterized in that the base plate (8) forms a guide for the mandrel (6), in particular by means of the recess (11; 30) in the base plate (8), and in that a second resilient element (22) is provided by means of which the actuator (7) is preloaded with respect to the mandrel (6) against the clamping direction (VR).
  2. Mandrel arrangement (1) according to claim 1, characterized in that the actuator (7) is formed with a tie rod (7a), and the clamping device (2), when moving the actuator (7) in the clamping direction (VR), pulls the expansion element (15) toward the counter bearing (4) by means of the tie rod (7a), the tie rod (7a) in particular being guided through the counter bearing (4) toward the clamping device (2).
  3. Mandrel arrangement (1) according to either of the preceding claims, characterized in that a first spring rate of the first resilient element (14) is greater than a second spring rate of the second resilient element (22).
  4. Mandrel arrangement (1) according to any of the preceding claims, characterized in that the second resilient element (22) is formed with a helical spring (22a) which pushes the expansion element (15) away from a foot part (21) of the mandrel (6) against the clamping direction (VR).
  5. Mandrel arrangement (1) according to any of the preceding claims, characterized in that the expansion element (15) is designed so as to have one or more cone-envelope-shaped surfaces (16) and/or the mandrel (6) forms one or more cone-envelope-shaped mating surfaces (17) for the expansion element (15).
  6. Mandrel arrangement (1) according to any of the preceding claims, characterized in that the mandrel (6) is substantially sleeve-shaped, at least the expansion element (15) being axially movable in the mandrel (6) in order to expand the mandrel (6).
  7. Mandrel arrangement according to claim 6, characterized in that the second resilient element (22) is accommodated in the interior of the mandrel (6).
  8. Mandrel arrangement (1) according to any of the preceding claims, characterized in that the mandrel (6) is designed so as to have a plurality of expansion jaws (18a, 18b) which are separated from one another by gaps (19) that extend substantially in parallel with the actuation axis (BA).
  9. Mandrel arrangement (1) according to claim 8, characterized in that the mandrel (6) has a common foot part (21) from which the expansion jaws (18a, 18b) protrude, the second resilient element (22) being supported on the foot part (21) of the mandrel (6) and on the expansion element (15).
  10. Mandrel arrangement (1) according to any of claims 1 to 9, characterized in that the recess (30) in the base plate is designed so as to have a stop (31) which limits axial insertion of the mandrel (6) into the base plate (8).
  11. Mandrel arrangement (1) according to any of claims 1 to 9, characterized in that the recess (11) in the base plate (8) is continuous such that the mandrel (6) can be guided completely through the recess (11) in the base plate (8).
  12. Mandrel arrangement (1) according to any of the preceding claims, characterized in that a third resilient element (34) is provided, by means of which the counter bearing (4) is preloaded with respect to the base plate (8) away from the base plate (8) along the actuation axis (BA) when the counter bearing (4) and rear bearing (24) abut.
  13. Mandrel arrangement (1) according to any of the preceding claims, characterized in that the clamping device (2) is designed so as to have an eccentric lever (3).
  14. Mandrel arrangement (1) according to any of the preceding claims, characterized in that one or more profiled contact surfaces (40), in particular serrated contact surfaces (40), for abutment with the wall of the recess (23; 36) in the workpiece (9) are formed on the mandrel (6).
  15. Use of a mandrel arrangement (1) according to any of the preceding claims, characterized in that when the mandrel (6) is inserted into the recess (23; 36) in the workpiece (9), the actuator (7) is moved by the clamping device (2) in the clamping direction (VR) so far toward the counter bearing (4) that the mandrel (6) is clamped so as to be expanded in the recess (23; 36) and the workpiece (9) is placed on the base plate (8) without play and thus indirectly on the counter bearing (4).
  16. Use according to claim 15, characterized in that when the workpiece (9) rests on the base plate (8) without play, the workpiece (9) is subjected to drilling and/or milling.
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EP3520965A1 EP3520965A1 (en) 2019-08-07
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