WO2005084858A1

WO2005084858A1 - Spannkopf

Info

Publication number: WO2005084858A1
Application number: PCT/EP2005/002218
Authority: WO
Inventors: Walter Grossmann
Original assignee: Index-Werke Gmbh & Co. Kg Hahn & Tessky
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2005-03-03
Publication date: 2005-09-15
Also published as: EP1722911A1; DE102004011727A1

Abstract

Um einen Spannkopf für Werkstücke oder Werkzeuge, umfassend einen Spannzangenträger und an dem Spannzangenträger angeordnete und durch diesen geführte Spannzangensegmente einer Spannzange, die Spannflächen für das Spannen des jeweiligen Werkstücks oder Werkzeugs aufweisen, derart zu verbessern, daß eine variable Einstellung und Verstellung der von den Spannzangensegmenten ausgeübten Spannkräfte möglich ist, wird vorgeschlagen, daß jedes Spannzangensegment an dem Spannzangenträger durch mindestens einen definierte Reibungsverhältnisse in allen Relativpositionen des Spannzangensegments zum Spannzangenträger schaffendes Stützelement abgestützt ist.

Description

Spannkopf

Die Erfindung betrifft einen Spannkopf für Werkstücke oder Werkzeuge, umfassend einen Spannzangenträger und an dem Spannzangenträger angeordnete und durch diesen geführte Spannzangensegmente einer Spannzange, die Spannflächen für das Spannen des jeweiligen Werkstücks oder Werkzeugs aufweisen.

Bei derartigen Spannköpfen erfolgt üblicherweise die Führung der Spannzangensegmente am Spannzangenträger durch konische Flächen, die jedoch bei einer Relativverschiebung der Spannzangensegmente relativ zu dem Spannzangenträger nur in einer einzigen Stellung eine flächenhafte Anlage erlauben, in anderen Stellungen besteht entweder eine zweifache linienförmige oder eine einfache linienförmige Anlage.

Eine derartige Variation der Art der Anlage der Spannzangensegmente an dem Spannzangenträger führt zu unbestimmten Reibungsverhältnissen und insbesondere zu sehr hohen Haftreibungen bei in Spannstellung stehenden Spannzangensegmenten, so daß die Einstellung von mit derartigen Spannzangensegmenten ausgeübten Spannkräften entweder nicht möglich oder nur mit hohen Hysteresen und somit äußerst Undefiniert möglich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Spannkopf der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß eine variable Einstellung und Verstellung der von den Spannzangensegmenten ausgeübten Spannkräfte möglich ist. Diese Aufgabe wird bei einem Spannkopf der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedes Spannzangensegment an dem Spannzangenträger durch mindestens ein definierte Reibungsverhältnisse in allen Relativpositionen des Spannzangensegments relativ zum Spannzangenträger schaffendes Stützelement abgestützt ist.

Der Vorteil eines derartigen zusätzlichen Stützelements, das definierte Reibungsverhältnisse schafft, besteht darin, daß damit zumindest die Reibungskräfte zwischen dem jeweiligen Spannzangensegment und dem Spannzangenträger nicht mehr abhängig von der Relativposition derselben variieren, sondern eine definierte Größe haben, so daß damit eine variable Spannkrafteinstellung möglich ist.

Prinzipiell wäre es denkbar, daß das Spannzangensegment nur einen Teil seiner radialen Spannkräften entgegensetzten Stützkräfte über das mindestens eine Stützelement in den Spannzangenträger einleitet.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn das jeweilige Spannzangenelement radialen Spannkräften entgegengesetzte Stützkräfte ausschließlich über das mindestens eine Stützelement in den Spannzangenträger einleitet.

Damit ist sichergestellt, daß sämtliche, durch die Stützkräfte bedingten Reibungskräfte zu definierten Reibungsverhältnissen und somit zu einer erleichterten Einstellbarkeit des jeweiligen Spannzangensegments und somit der Spannkraft führen. Bei den bislang bekannten Spannzangensegmenten ist zusätzlich zu flächenhaften Abstützung der jeweiligen Spannzangensegmente an dem Spannzangenträger noch eine Drehmitnahme vorgesehen.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sieht jedoch vor, daß das Stützelement eine Drehmitnahme zwischen dem Spannzangenträger und dem jeweiligen Spannzangensegment bei einer Drehung um die Spannzangenachse bildet.

Günstigerweise ist vorgesehen, daß das Stützelement bezüglich einer Drehung um die Spannzangenachse drehfest relativ zum Spannzangenträger angeordnet ist.

Ferner sieht eine günstige Lösung vor, daß das Stützelement bezüglich einer Drehung um die Spannzangenachse drehfest an dem jeweiligen Spannzangensegment angeordnet ist.

Hinsichtlich der Ausbildung des Stützelements sind im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung die unterschiedlichsten Ausführungsformen denkbar.

So sieht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stützelements vor, daß dieses auf mindestens einer Abwälzfläche abwälzend bewegbare Wälzkörper umfaßt, so daß zumindest zwischen den Wälzkörpern und der Abwälzfläche lediglich Wälz- oder Rollreibung, jedoch keine Gleitreibung oder Haftreibung mehr vorliegt, die beim Verstellen des Spannzangensegments überwunden werden muß. Zum Ermöglichen einer radialen Bewegbarkeit der Spannzangenelemente verläuft die Abwälzfläche vorzugsweise in einem spitzen Winkel zur Spannzangenachse.

Zweckmäßigerweise sind dabei die Wälzkörper in einer Wälzkörperaufnahme gelagert, um zu verhindern, daß sich beim Wechseln der Spannzange die Wälzkörper lösen.

Die Wälzkörperaufnahme ist dabei entweder an dem Spannzangenträger oder dem jeweiligen Spannzangensegment angeordnet.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Abwälzfläche an dem Spannzangensegment oder dem Spannzangenträger angeordnet ist.

Um über das bloße Vorsehen von Wälzkörpern eine Drehmitnahme bei einer Drehung um die Spannzangenachse zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Abwälzfläche in einer Ausnehmung angeordnet ist, so daß über die Wälzkörperaufnahme und die Anordnung der Abwälzfläche in der Ausnehmung eine Drehmitnahme erfolgen kann.

Hinsichtlich der Anordnung der Wälzkörper in der Wälzkörperaufnahme wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß in der Wälzkörperaufnahme mehrere Wälzkörper in mindestens einer Reihe angeordnet sind. Im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der Abstützung der Spannzangensegmente an dem Spannzangenträger über Wälzkörper wurde lediglich davon ausgegangen, daß sich die Wälzkörper auf einer Abwälzfläche abwälzen.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn sich die Wälzkörper auf zwei gegenüberliegenden Abwälzflächen abwälzen, da dann keine Gleitreibung sondern nur Wälz- oder Rollreibung beim Bewegen der Spannzangensegmente überwunden werden muß.

Zweckmäßigerweise ist dabei vorgesehen, daß die Wälzkörperaufnahme eine Abwälzfläche aufweist.

Damit sind die Wälzkörper in der Wälzkörperaufnahme durch Abwälzen auf deren Abwälzfläche im wesentlichen ohne Gleitreibung bewegbar.

Um ein Verkanten der Wälzkörper in der Wälzkörperaufnahme zu vermeiden, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Wälzkörper in der Wälzkörperaufnahme durch ein federelastisches Element in einer Ausgangsstellung gehalten sind, wobei vorzugsweise in der Ausgangsstellung der Wälzkörper an diesen das jeweilige Spannzangensegment in seiner Ausgangsstellung anliegt und beim Bewegen in Richtung der Spannstellung sich dann die Wälzkörper in der Wälzkörperaufnahme entgegen der Kraft des federelastischen Elements bewegen und sich auf den einander gegenüberliegenden Abwälzflächen abwälzen.

Vorzugsweise ist in diesem Fall vorgesehen, daß die Wälzkörper in der Wälzkörperaufnahme hintereinanderliegen, das heißt unmittelbar aneinander anliegend angeordnet sind. Alternativ zum Anordnen der Wälzkörper zwischen zwei einander gegenüberliegenden Abwälzflächen sieht ein weiteres Ausführungsbeispiel vor, daß die Wälzkörperaufnahme eine den Wälzkörper durch Gleitreibung lagernde Gleitaufnahme ist.

Das heißt, daß der Wälzkörper sich nur einerseits auf einer Abwälzfläche abwälzt, andererseits jedoch in der Gleitaufnahme gleitend gelagert ist.

Eine derartige Gleitaufnahme könnte entweder in dem Spannzangenträger oder dem jeweiligen Spannzangensegment unmittelbar angeordnet sein.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht jedoch vor, daß die Wälzkörper in einem vom Stützelement umfaßten Führungskörper angeordnet sind.

Ein derartiger Führungskörper bietet die Möglichkeit, über diesen die Drehmitnahme zwischen dem Spannzangenträger und dem jeweiligen Spannzangensegment zu erreichen.

So ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Führungskörper gegenüber einer Drehung um die Spannzangenachse drehfest am Spannzangenträger angeordnet ist.

Vorzugsweise ist ferner vorgesehen, daß der Führungskörper gegenüber einer Drehung um die Spannzangenachse drehfest an dem jeweiligen Spannzangensegment angeordnet ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, die ohne Wälzkörper arbeitet, sieht vor, daß das Stützelement als Gleitkörper ausgebildet ist.

Ein derartiger Gleitkörper ist zwar durch Gleitreibung geführt, hat aber dadurch, daß er eine definierte Gleitfläche aufweist, den Vorteil, daß diese Fläche in allen Relativpositionen des Spannzangensegments gegenüber dem Spannzangenträger gleich groß ist, so daß definierte Reibungsverhältnisse vor- liegen, die sich in einfacher Weise im Sinne einer reduzierten Reibung gestalten lassen.

Zweckmäßigerweise ist in einem derartigen Fall vorgesehen, daß der Gleitkörper eine Gleitfläche aufweist, die auf einer Gleitbahn bewegbar ist.

Um im Gegensatz zu den bekannten Lösungen die Reibung zwischen dem Gleitkörper und der Gleitbahn zu reduzieren, ist vorzugsweise vorgesehen, daß der Gleitkörper mit Schmiermitteltaschen versehen ist.

Diese Schmiermitteltaschen können auf einer Außenseite des Gleitkörpers angeordnet sein.

Besonders günstig ist es jedoch, wenn die Schmiermitteltaschen ausgehend von der Gleitfläche in den Gleitkörper eindringend angeordnet ist. Weiterhin ist es, um eine ständige Schmierung der Gleitfläche zu erreichen, von besonderem Vorteil, wenn die Schmiermitteltaschen bezogen auf die Spannzangenachse radial außenliegend zur Gleitfläche hin offen sind. Dies hat den großen Vorteil, daß dadurch die Zentrifugalkraft bei rotierendem Spann- köpf dazu einsetzbar ist, das Schmiermittel aus den Schmiermitteltaschen zur Gleitfläche zu fördern.

Bei der Anordnung des Gleitkörpers an dem erfindungsgemäßen Spannkopf ist besonders günstig, wenn der Gleitkörper an dem Spannzangensegment und die Gleitbahn an dem Spannzangenträger angeordnet sind.

Um wie bei den bekannten Spannköpfen eine radiale Bewegung der Spannzangensegmente zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Gleitbahn in einem spitzen Winkel zur Spannzangenachse verläuft.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannkopfes sieht vor, daß das Stützelement mindestens einen Kippkörper umfaßt, welcher einerseits an dem Spannzangenträger und andererseits an dem jeweiligen Spannzangensegment gelenkig abgestützt ist.

Mit einem derartigen Kippkörper ist es ebenfalls möglich, eine radiale Bewegung des Spannzangensegments relativ zum Spannzangenträger reibungsarm und mit definierten Reibungsverhältnissen zu erzeugen, um ein Werkstück oder ein Werkzeug zu spannen.

Besonders günstig ist es dabei, wenn pro Spannzangensegment mindestens zwei Kippkörper vorgesehen sind. Mit zwei derartigen Kippkörpern besteht die Möglichkeit, das jeweilige Spannzangensegment im Sinne einer parallelogrammähnlichen Bewegung zu bewegen und dadurch gegenüber dem Spannzangenträger radial zur Spannzangenachse zu verstellen.

Hinsichtlich der Ausführungen der Kippkörper und der gelenkigen Abstützung derselben sieht eine besonders einfache und somit kostengünstige Lösung vor, daß die Kippkörper jeweils mit Endbereichen in diese lagernden Stützauf- nahmen angeordnet sind.

Im Rahmen des Ausführungsbeispiels mit Kippkörpern ist es zweckmäßig, die Kippkörper so anzuordnen, daß sie bei der Bewegung des jeweiligen Spannzangensegments von der Ausgangsstellung in die Spannstellung dieses radial zur Spannzangenachse auf diese zu verschieben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen :

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannkopfs;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel in Richtung des Pfeils A in Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt längs Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte ausschnittsweise Darstellung des Spannkopfs entsprechend Fig. 1 im Bereich der zwischen einem Spannzangensegment und dem Spannzangenträger wirksamen Wälzkörper;

Fig. 5 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannkopfes;

Fig. 6 einen Schnitt längs Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannkopfes;

Fig. 8 einen Schnitt längs Linie 8-8 in Fig. 5;

Fig. 9 einen Schnitt längs Linie 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 durch ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannkopfes;

Fig. 11 einen Schnitt längs Linie 11-11 in Fig. 10;

Fig. 12 einen Schnitt längs Linie 12-12 in Fig. 11; Fig. 13 einen halbseitigen Schnitt längs Linie 1-1 durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannkopfes in Spannstellung des dargestellten Spannzangensegments;

Fig. 14 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 13 in Ausgangsstellung des Spannzangensegments und

Fig. 15 einen Schnitt längs Linie 15-15 in Fig. 13.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichneten Spannkopfes ist an einem Spindelkopf 12 einer Spindel 14 einer Werkzeugmaschine gehalten, welche um eine Spindelachse 16 rotierend antreibbar ist.

Die Spindel 14 umfaßt dabei ein den Spindelkopf 12 tragendes Spindelrohr 18, in welchem ein Spannrohr 20 zur Betätigung des Spannkopfes 10 in einer zur Spindelachse 16 parallelen Verschieberichtung 22 bewegbar geführt ist.

Der Spannkopf 10 ist seinerseits gebildet durch ein unmittelbar am Spindelkopf 12 montiertes Spannkopfgehäuse 30, das seinerseits einen Spann- zangenträger 32 umfaßt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Spannzangenträger 32 Teil des Spannkopfgehäuses 30 und somit mitsamt dem Spannkopfgehäuse 30 mit der Spindel 14 um die Spindelachse 16 drehbar.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel umschließt der Spannzangenträger 32 eine als Ganzes mit 34 bezeichnete Spannzange, welche, wie in Fig. 2 dargestellt, beispielsweise drei Spannzangensegmente 36a, 36b und 36c umfaßt, die um eine mit der Spindelachse 16 zusammenfallende Spannzangenachse 38 herum in Umfangsrichtung 40 mit Zwischenräumen 42 zwischen aufeinanderfolgenden Spannzangensegmenten 36 angeordnet sind, wobei in diesen Zwischenräumen 42 elastische Zwischenstücke 44 sitzen, welche an den Spannzangensegmenten 36 anliegen.

Jedes der Spannzangensegmente 36a bis 36c umfaßt seinerseits eine der Spannzangenachse 38 zugewandt liegende Spannfläche 46a bis 46c, mit welchem ein in die Spannzange 34 einsetzbares Werkstück oder Werkzeug dadurch einspannbar ist, daß das jeweilige Spannzangensegment 36a bis 36c in einer radialen Richtung 48a bis 48c zur Spannzangenächse 38 hin bewegbar ist, um das Werkstück oder Werkzeug umfangsseitig mit den Spannflächen 46a bis 46c zu spannen.

Zur Bewegung der Spannzangensegmente 36a bis 36c in den radialen

Richtungen 48a bis 48c ist jedes der Spannzangensegmente 36a bis 36c mit einer Stützfläche 50 versehen, welche in diesem Fall in einem spitzen Winkel zur Spannzangenachse 38 verläuft.

Mit dieser Stützfläche 50 stützt sich jedes der Spannzangensegmente 36 auf einer als Stützelement wirkenden Reihe 52 von Wälzkörpern 60 ab, die beim ersten Ausführungsbeispiel aus den in einer Längsrichtung 54 hintereinander- liegenden einzelnen Wälzkörpern 60 gebildet ist, wobei die Längsrichtung 54 im selben Winkel zur Spannzangenachse 38 verläuft, wie die Stützfläche 50.

Die Wälzkörper 60 bilden mit ihren die Stützfläche 50 abstützenden Kontaktflächen 62 eine Führung für die Stützfläche 50, welche das jeweilige Spannzangensegment 36 bezogen auf die Spannzangenachse 38 in parallel zueinander ausgerichteten Stellungen führt, wobei die Spannflächen 46 aufgrund des spitzen Winkels zwischen der Spannzangenachse 38 und der Stützfläche 50 in unterschiedlichem radialem Abstand von der Spannzange 38 positionierbar sind.

Die Wälzkörper 60 werden bei dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ausnehmung 64 im Spannzangenträger 32 geführt, wobei die Bohrung 64 parallel zur Längsrichtung in den Spannzangenträger 32 eingearbeitet ist, jedoch derart, daß die Ausnehmung 64 nicht vollständig in dem Spannzangenträger 32 liegt, sondern eine parallel zur Längsrichtung 54 verlaufende Öffnung 66 aufweist, über welche die Wälzkörper 60 mit einem Teilbereich 68 überstehen.

Sind die beim ersten Ausführungsbeispiel eingesetzten Wälzkörper 60 als Kugeln ausgebildet, so ist der Teilbereich 68 eine Kugelkappe, welche eine geringere Ausdehnung als eine Halbkugel aufweist, so daß die als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper 60 in der Ausnehmung 64 über mehr als die Hälfte ihres Umfangs geführt sind und somit jeweils Mittelpunkte 70 der als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper 60 auf einer dem Teilbereich 68 abgewandten Seite der Öffnung 66 innerhalb der Ausnehmung 64 liegen.

Die Ausnehmung 64 ist dabei so ausgebildet, daß die als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper 60 vorzugsweise, wie in Fig. 1 und 4 dargestellt, sich mit Kontaktflächen 72 auf einem der Öffnung 66 gegenüberliegenden Grund 74 der Ausnehmung 64 abstützen, der ebenfalls parallel zur Längsrichtung 54 und somit auch parallel zur Stützfläche 50 verläuft. Ferner sind die Wälzkörper 60a bis 60d in der Ausnehmung 64 eingeschlossen, und zwar durch eine an dem Spannzangenträger 32 angeordnete innere Endplatte 76 und eine äußere Endplatte 78, wobei sich zusätzlich auf der inneren Endplatte noch eine Druckfeder 80 abstützt, welche die Wälzkörper 60a bis 60d in Richtung der äußeren Endplatte 78 verschiebt und in einer Ausgangsstellung hält.

In dieser Ausgangsstellung der Wälzkörper 60 liegen die Spannzangensegmente 36 mit ihren Stützflächen 50 an den Kontaktflächen 62 der als Kugeln ausgebildeten Wälzkörper 60a bis 60d an, wenn die Spannzangensegmente 36 in ihrer geöffneten Ausgangsstellung stehen.

Werden nun beim Spannen eines Werkstücks oder eines Werkzeugs die Spannzangensegmente 36 durch Zug. mittels des Spannrohrs 20 in Richtung des Spindelkopfes 12 verschoben, so führt der Druck der Stützflächen 50 auf die Kontaktflächen 62 der Wälzkörper und der Druck der Kontaktflächen 72 der Wälzkörper 60a bis 60d auf den Grund 74 der Bohrung 64 dazu, daß sich die Wälzkörper 60a bis 60d abwälzend einerseits auf dem Grund 74 als einer Abwälzfläche und andererseits auf der Stützfläche 50 der Spannzangen- Segmente 36 als gegenüberliegender Abwälzfläche bewegen, wobei die Wälzkörper 60a bis 60d von der äußeren Endplatte 78 weg in Richtung der inneren Endplatte 76 wandern.

Durch diese Abwälzbewegung lassen sich somit die Spannzangensegmente 36 mit ihren Spannflächen 46 in eine Spannstellung bewegen, wobei die

Abstützung der Spannzangensegmente 36 nicht zu einer erhöhten unbestimmten Gleitreibung wie beim Stand der Technik führt, sondern lediglich über Roll- oder Abwälzreibung erfolgt, um ein leichtgängiges Bewegen der Spannzangensegmente 36 in der Verschieberichtung 22 zu ermöglichen. Die Druckfeder 80 wird beim Wandern der Wälzkörper 60 in Richtung der inneren Endplatte 76 zusammengedrückt.

Beim Bewegen der Spannzangensegmente 36 aus der Spannstellung in Richtung einer geöffneten Stellung erfolgt ebenfalls die Abstützung lediglich über Roll- oder Abwälzreibung durch die Wälzkörper 60, so daß auch ein Lösen der Spannzangensegmente 36 mit geringer Reibung möglich ist.

Das Aufbringen einer Zug- oder Lösekraft auf die Spannzangensegmente 36a bis 36c erfolgt vorzugsweise über einen Spannadapter 82, der in eine diesem zugewandte Umfangsnut 84 der Spannzangensegmente mit einer Nase 86 eingreift und andererseits mit dem Spannrohr 20 verbunden ist.

Um über die Wälzkörper 60 nicht nur eine reibungsverminderte Abstützung der Spannzangensegmente 36 gegenüber dem Spannzangenträger 32 zu erhalten, sondern gleichzeitig eine Drehmitnahme, ist die Stützfläche 50, wie in Fig. 2 erkennbar, als Grund einer im Querschnitt gerundeten Nut 88 ausgeführt, in welche die Wälzkörper 60 mit ihrem Teilbereich 68, der über die Öffnung 66 übersteht, eingreifen, so daß durch die Ausnehmung 64 und die Nut 88 über die Wälzkörper 60 auch gleichzeitig eine Drehmitnahme zwischen dem Spannzangenträger 32 und den Spannzangensegmenten 36 hinsichtlich einer Drehung um die Spannzangenachse 38 und somit um die Spindelachse 16 geschaffen ist. Im übrigen erfolgt die Ausrichtung der Spannzangensegmente 36 relativ zum Spannzangenträger 32 durch beiderseits der Öffnung 66 liegende seitliche Führungsflächen 90 des Spannzangenträgers 32, an welchen die Spannzangensegmente 36 mit Ausrichtflächen 92 anliegen.

Zum Schutz der Stützflächen 50 gegen eindringenden Schmutz ist ferner noch die äußere Endplatte 78 mit einer Dichtung 94 versehen, welche vollumfänglich an einer Außenkontur der Spannzangensegmente 36 anliegt und dabei auch in die als Vertiefungen ausgebildeten Stützflächen eingreift.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Spannkopfs, dargestellt in Fig. 5 und Fig. 6 sind diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich deren Beschreibung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.

Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Wälzkörper 60' nicht als Kugeln ausgebildet, sondern als Rollen, die in einer Ausnehmung 64' im Spannzangenträger 32 angeordnet sind.

Um die Rollen 60' in der Ausnehmung 64' zu fixieren, sind diese mit seitlichen Zapfen 102 versehen, welche koaxial zur Achse 70' der als Rollen ausgebildeten Wälzkörper 60' über diese überstehen und in einer von der Aus- nehmung 64' gebildeten, sich an die Öffnung 66 anschließenden Hinter- schneidung 104 geführt sind. Die als Rollen ausgebildeten Wälzkörper 60' stehen ebenfalls mit einem Teilbereich 68' über die Ausnehmung 64' über und greifen mit diesem Teilbereich 68' in eine die Stützfläche 50' bildende, in diesem Fall im Querschnitt recht- eckförmige Nut 88' im jeweiligen Spannzangensegment 36 ein, so daß auch in diesem Fall die als Rollen ausgebildeten Wälzkörper 60' eine Drehmitnahme für die Spannzangensegmente 36 bei einer Drehung des Spannzangenträgers 32 um die Spannzangenachse 38 darstellen.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 7, 8 und 9 tragen die Spannzangensegmente 36 Führungskörper 110, welche an den Spannzangensegmenten 36 fixiert sind, beispielsweise dadurch, daß diese in einer Nut 112 der Spannzangensegmente 36 sitzen und durch einen Stift 114 unver- schieblich in der Nut 112 gehalten sind.

Diese Führungskörper 110 greifen in eine deren Form entsprechende Ausnehmung 64" ein, wobei sich die Führungskörper 110 über Wälzkörper 60" auf dem Grund 74" der Ausnehmung 64" abstützen.

Die Wälzkörper 60" sind dabei so ausgebildet, daß sie sich abwälzend auf dem Grund 74" als einer Abwälzfläche bewegen.

Im Gegensatz dazu sind die Wälzkörper 60" in dem Führungskörper 110 mit einem Teilbereich 122, im Fall von Kugeln als Wälzkörper 60" mit einem Kugelkappenbereich, in Gleitaufnahmen 124 gelagert, so daß sich die Wälz- körper 60" in den Gleitaufnahmen 124 unter Gleitreibung drehen können, jedoch zwischen den Wälzkörpern 60" und dem Führungskörper 110 keine Roll- oder Wälzreibung auftritt. Vorzugsweise sind dabei die Wälzkörper 60", wie in Fig. 9 dargestellt, in einem zweidimensionalen Muster angeordnet, das sich einerseits in der Längsrichtung 54 erstreckt, andererseits aber auch quer zu dieser, beispielsweise in drei nebeneinanderliegenden Reihen 52"a, 52"b und 52"c von Wälzkörpern 60".

In diesem Fall erfolgt somit die Abstützung der Spannzangensegmente 36 gegenüber dem Spannzangenträger 32 einerseits über Gleitreibung zwischen den Wälzkörpern 60" und dem Führungskörper 110, andererseits über Roll- oder Wälzreibung zwischen den Wälzkörpern 60" und dem Grund 74", so daß gegenüber den bekannten Lösungen ebenfalls eine verringerte Reibung vorliegt.

Im übrigen ist das dritte Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet wie das erste und zweite Ausführungsbeispiel, so daß hinsichtlich der einzelnen Merkmale dieselben Bezugszeichen verwendet werden und außerdem vollinhaltlich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen Bezug genommen wird.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig. 10, 11 und 12 ist der Führungskörper 110' direkt mit Gleitreibung an dem Grund 74" der Ausnehmung 64" geführt, der somit eine Gleitbahn bildet.

Allerdings ist eine auf dem Grund 74"' flächenhaft aufliegende Gleitfläche 130 des Führungskörpers 110" mit sich in der Längsrichtung 54 sowie quer zu dieser erstreckenden Taschen 132 versehen, in welche Schmiermittel, insbesondere Fett, eingebracht ist, das bei der um die Spindelachse 16 rotierende Spindel 14 aufgrund der Zentrifugalkräfte nach außen getragen wird und ständig einen Schmierfilm zwischen der Gleitfläche 130 und dem als Gleitbahn wirkenden Grund 74" der Ausnehmung 64" bildet, so daß ebenfalls eine Abstützung mit reduzierter Reibung zwischen den Spannzangensegmenten 36 und dem Spannzangenträger 32 besteht.

Im übrigen ist das vierte Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgebildet wie die voranstehenden Ausführungsbeispiele, so daß auf die Ausführungen zu diesen Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig. 13 bis 15 sind zwischen dem Spannzangenträger 32 und den Spannzangensegmenten 36 als Stützkörper Kippelemente 140, 142 vorgesehen, welche einerseits mit Endbereichen 144 und 146 in Kippaufnahmen 148 und 150 im Spannzangenträger 32 gelagert sind und andererseits mit Endbereichen 154 und 156 in Kippaufnahmen 158 und 160 im jeweiligen Spannzangensegment 36 gelagert sind.

Wirken die Kippelemente 140 und 142 mit ihrer Erstreckung in einer zwischen den Endbereichen 144 und 154 sowie 146 und 156 liegenden Höhenrichtung 162 als Schenkel eines Parallelogramms, wobei die zwischen den Endbereichen 144 und 154 sowie 146 und 156 verlaufenden Höhenrichtung in unterschiedlichem Winkel zur Spannzangenachse 38 steht, je nach dem, wie das Spannzangensegment 36 in der Verschieberichtung 22 relativ zum Spannzangenträger 32 verschoben ist. i

- 20 -

Dabei liegen die Kippaufnahmen 150 und 152 sowie 148 und 150 sowie 158 und 160 jeweils in geometrischen Ebenen 164 und 166, die vorzugsweise parallel zueinander und in einem spitzen Winkel zur Spannzangenachse 38 verlaufen und zwar in der Längsrichtung 54, die ebenfalls im selben spitzen Winkel zu den geometrischen Ebenen 164 und 166 verläuft, hintereinander.

Ferner sind die Kippaufnahmen 148 und 150 sowie 158 und 160 in Richtung der geometrischen Ebenen 164 und 166 quer zur Längsrichtung 54 begrenzt, so daß die Kippelemente 140 und 142 quer zur Längsrichtung 54 in den Kippaufnahmen 148 und 150 sowie 158 und 160 quer zur Längsrichtung 54 begrenzt geführt sind und somit auch zur Übertragung einer Drehbewegung von dem Spannzangenträger 32 auf die einzelnen Spannzangensegmente 36 wirksam sind.

Ferner bewirken die Kippelemente 140 und 142 aufgrund der definierten

Gleitreibung der Endbereiche 144 und 146 sowie 154 und 156 in den Kippaufnahmen 148 und 150 sowie 158 und 160 eine definierte Gleitreibung, die in allen Stellungen der Spannzangensegmente 36 relativ zum Spannzangenträger 32 eine leichtgängige Relativbewegung der beiden zueinander zuläßt.

Im übrigen sind diejenigen Elemente und Komponenten, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so daß hinsichtlich der Beschreibung derselben vollinhaltlich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen Bezug genommen wird.

Claims

PATENTANSPRÜCH E

1. Spannkopf für Werkstücke oder Werkzeuge, umfassend einen Spannzangenträger (32) und an dem Spannzangenträger (32) angeordnete und durch diesen geführte Spannzangensegmente (36) einer Spannzange (34), die Spannflächen (46) für das Spannen des jeweiligen Werkstücks oder Werkzeugs aufweisen, dad u rch g eken nzeich net, daß jedes Spannzangensegment (36) an dem Spannzangenträger (32) durch mindestens einen definierte Reibungsverhältnisse in allen Relativpositionen des Spannzangensegments (36) zum Spannzangenträger (32) schaffendes Stützelement (60, 110, 140, 142) abgestützt ist.

2. Spannkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Spannzangensegment (36) radialen Spannkräften entgegengesetzte Stützkräfte ausschließlich über das mindestens eine Stützelement (60, 110, 140, 142) in den Spannzangenträger (32) einleitet.

3. Spannkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (60, 110, 140, 142) eine Drehmitnahme zwischen dem Spannzangenträger (32) und dem jeweiligen Spannzangensegment (36) bei einer Drehung um die Spannzangenachse (38) bildet.

4. Spannkopf nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (60, 110, 140, 142) bezüglich einer Drehung um die Spannzangenachse (38) drehfest relativ zum Spannzangenträger (32) angeordnet ist.

5. Spannkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (60, 110, 140, 142) bezüglich einer Drehung um die Spannzangenachse (38) drehfest an dem jeweiligen Spannzangensegment (36) angeordnet ist.

6. Spannkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (60) sich auf mindestens einer Abwälzfläche (50, 74) abwälzend bewegbare Wälzkörper (60) umfaßt.

7. Spannkopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (60) in einer Wälzkörperaufnahme (64, 124) gelagert sind.

8. Spannkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörperaufnahme (64, 124) an dem Spannzangenträger (32) oder dem jeweiligen Spannzangensegment (36) angeordnet ist.

9. Spannkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzfläche (50, 74) an dem Spannzangensegment (36) und/oder dem Spannzangenträger (32) angeordnet ist.

10. Spannkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzfläche (50, 74) in einer Ausnehmung (88, 64) angeordnet ist.

11. Spannkopf nach einem der Ansprüche7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wälzkörperaufnahme (64, 124) mehrere Wälzkörper (60) in mindestens einer Reihe (52) angeordnet sind.

12. Spannkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (60) sich auf zwei gegenüberliegenden Abwälzflächen (50, 74) abwälzen.

13. Spannkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörperaufnahme (64) die weitere Abwälzfläche (74) aufweist.

14. Spannkopf nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (60) in der Wälzkörperaufnahme (64) durch ein federelastisches Element (80) in einer Ausgangsstellung gehalten sind.

15. Spannkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Wälzkörper (60) in der Wälzkörperaufnahme (64) hinter- einanderliegend angeordnet sind.

16. Spannkopf nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörperaufnahme eine den Wälzkörper (60") durch Gleitreibung lagernde Gleitaufnahme (124) ist.

17. Spannzange nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (60") an einem vom Stützelement umfaßten Führungskörper (110) angeordnet sind.

18. Spannkopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (110) gegenüber einer Drehung um die Spannzangenachse (38) drehfest an dem Spannzangenträger (32) angeordnet ist.

19. Spannkopf nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper (110) gegenüber einer Drehung um die Spannzangenachse (38) drehfest an dem jeweiligen Spannzangensegment (36) angeordnet ist.

20. Spannkopf nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement als Gleitkörper (110') ausgebildet ist.

21. Spannkopf nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (110') eine Gleitfläche (130) aufweist, die auf einer Gleitbahn (74"') bewegbar ist.

22. Spannkopf nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (HO¹) mit Schmiermitteltaschen (132) versehen ist.

23. Spannkopf nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermitteltaschen (132) ausgehend von der Gleitfläche (130) in den Gleitkörper (HO¹) eindringend angeordnet ist.

24. Spannkopf nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermitteltaschen (132) bezogen auf die Spannzangenachse (38) radial außenliegend zur Gleitfläche (130) hin offen sind.

25. Spannkopf nach einem der Ansprüche 20 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (HO¹) an dem Spannzangensegment (36) und die Gleitbahn (74") an dem Spannzangenträger (32) angeordnet sind.

26. Spannkopf nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitbahn (74") in einem spitzen Winkel zur Spannzangenachse (38) verläuft.

27. Spannkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement mindestens einen Kippkörper (140, 142) umfaßt, welcher einerseits an dem Spannzangenträger (32) und andererseits an dem jeweiligen Spannzangensegment (36) gelenkig abgestützt ist.

28. Spannkopf nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß pro Spannzangensegment (36) mindestens zwei Kippkörper (140, 142) vorgesehen sind.

29. Spannkopf nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kippkörper (140, 142) das jeweilige Spannzangensegment (36) im Sinne einer parallelogrammähnlichen Bewegung gegenüber dem Spannzangenträger (32) radial zur Spannzangenachse (38) verstellbar ist.

30. Spannkopf nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippkörper (140, 142) jeweils mit Endbereichen (144, 146, 154, 156) in diese lagernden Kippaufnahmen (148, 150, 158, 160) eingreifen.