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Dokumentenidentifikation DE20023447U1 09.06.2004
Titel Spannzangenkopf für teilbare Spannzangen
Anmelder Hainbuch GmbH Spannende Technik, 71672 Marbach, DE
Vertreter Kastner, H., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 71720 Oberstenfeld
DE-Aktenzeichen 20023447
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 09.06.2004
Registration date 06.05.2004
Application date from patent application 10.03.2000
File number of patent application claimed 100 11 870.4
IPC-Hauptklasse B23B 31/20

Beschreibung[de]

Bei Drehmaschinen, insbesondere bei Mehrspindel-Drehmaschinen, werden häufig Spannzangen verwendet, die zweiteilig ausgebildet sind und die ein Spannzangenrohr und einen Spannzangenkopf aufweisen, die mittels einer Kupplungsvorrichtung in axialer Richtung miteinander gekuppelt sind und im Bedarfsfall von einander getrennt werden können. Spannzangenrohr und Spannzangenkopf werden im folgenden kurz Spannrohr bzw. Spannkopf genannt.

Der Spannkopf weist innen eine Spannfläche für die einzuspannenden Werkstücke auf. Außen weist er einen Außenkonus auf, der sich in der Richtung von der Kupplungsvorrichtung zur freien Stirnseite hin erweitert.

Die Kupplungsvorrichtung zwischen dem Spannrohr und dem Spannkopf wird im allgemeinen durch radial ineinander greifende Vorsprünge und Rücksprünge gebildet. Am Ende des Spannrohres ist als Kupplungsteil ein Innenbund von zumindest annähernd rechteckigem Querschnitt vorhanden. Am Spannkopf wird der darauf abgestimmte Kupplungsteil durch einen Außenbund und durch eine daran anschließende umlaufende Nut gebildet, die auf den Innenbund am Spannrohr abgestimmt ist. Im gekuppelten Zustand greift der Außenbund am Spannkopf hinter den Innenbund am Spannrohr, wobei umgekehrt dessen Innenbund in die umlaufende Nut am Spannkopf hineinragt, so dass die einander zugekehrten Stirnflächen des Innenbundes und des Außenbundes aneinander anliegen.

Der Spannkopf ist in einzelne Spannbacken unterteilt, und zwar durch mehrere axial und radial durchgehende Trennschlitze, die am Umfang gleichmäßig verteilt angeordnet sind. Zwischen den Spannbacken sind elastische Verbindungsmittel vorhanden, die die Spannbacken elastisch miteinander verbinden und die zumindest im Betriebszustand des Spannkopfes eine tangentiale Spreizkraft auf die Spannbacken ausüben, die wegen der kreisförmigen Anordnung der Spannbacken zugleich auch eine radiale Komponente bewirkt.

Die elastischen Mittel zwischen den Spannbacken sind zumindest in dem der Kupplungsvorrichtung zugekehrten hinteren Längenabschnitt des Spannkopfes so elastisch, dass der Kupplungsteil der einzelnen Spannbacken ausreichend weit radial einwärts bewegt werden kann, damit die beiden Kupplungsteile außer Eingriff kommen und der Spannkopf vom Spannrohr gelöst werden kann. Dadurch können Spannköpfe mit unterschiedlicher Spannfläche gegeneinander ausgetauscht werden.

Das Auswechseln der Spannköpfe erfolgt mittels einer Wechselvorrichtung (DE 28 31 140.2 A1). Für den Einsatz einer solchen Wechselvorrichtung weist jeder Spannbacken des Spannkopfes wenigstens eine Ausnehmung auf, die von der freien Stirnseite des Spannbackens ausgeht und die sich im Betriebszustand des Spannkopfes zumindest annähernd parallel zur Längsachse des Spannkopfes erstreckt. Die Wechselvorrichtung weist eine der Anzahl der Ausnehmungen am Spannkopf gleiche Anzahl Koppelglieder auf, die auf die Form und Abmessungen der Ausnehmungen abgestimmt sind. Diese sind einzeln oder gegebenenfalls doppelt an je einem Schwenkarm der Wechselvorrichtung angeordnet, durch den sie von ihrer achsparallelen Ausgangsstellung nach einwärts verschwenkt werden können, bis die an den Koppelgliedern angekoppelten Spannbacken mit ihrem Kupplungsteil aus dem Kupplungsteil des Spannrohres radial einwärts herausbewegt sind. Danach kann der Spannkopf mittels der Wechselvorrichtung herausgehoben werden und in der Koppelstellung oder Ausgangsstellung der Wechselvorrichtung von dieser abgezogen werden. Die Schwenkarme werden in der Wechselvorrichtung entweder mittels einer mechanischen Verstellvorrichtung, zum Beispiel eines Spindeltriebes, oder mittels eines hydraulischen oder pneumatischen Kolbenantriebes verstellt.

Die Ausnehmungen in den Spannbacken sind hohle Kreiszylinder, die auf einfache Weise durch Ausbohren hergestellt werden. Dementsprechend werden die Koppelglieder an der Wechselvorrichtung durch zylindrische Stifte gebildet.

Zum Ankoppeln der Wechselvorrichtung wird diese mit ihren Koppelgliedern voran an der Stirnseite des Spannkopfes so angesetzt, dass die Koppelglieder in die Ausnehmungen eintreten. Da die lichte Weite der Ausnehmungen nur wenig größer als der Außendurchmesser der Koppelglieder ist und diese in der Regel an ihrem freien Ende nicht oder nur sehr wenig angeschärft sind, kann das Einführen der Koppelglieder in die Ausnehmungen etwas schwierig sein, und zwar insbesondere dann, wenn die Wechselvorrichtung ein größeres Gewicht hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Spannköpfe von teilbaren Spannzangen so zu gestalten, dass das Einführen der Koppelglieder der Wechselvorrichtung leichter und einfacher als bei herkömmlichen Spannköpfen möglich ist. Diese Aufgabe wird durch einen Spannkopf mit den, in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Dadurch, dass jede Ausnehmung in ihrem Anfangsbereich eine Erweiterung aufweist, die in Umfangsrichtung und zweckmäßiger Weise auch in radialer Richtung größer als die Ausnehmung ist, können die Koppelglieder zunächst in den Erweiterungen angesetzt werden, von wo sie mit nur sehr geringen Schwenkbewegungen und/oder Schiebebewegungen der Wechselvorrichtung auf die Ausnehmungen ausgerichtet werden können und in diese selbst dann eintreten können.

Die nach Anspruch 2 ausgestalteten Erweiterungen lassen sich auf einfache Weise mit einem Fingerfräser herstellen. Die Erweiterungen gemäß einer Ausgestaltung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4 lassen sich mit einem Formfräser, insbesondere mit einem Scheibenfräser, herstellen, dessen Längsschnittprofil auf die gewünschte Form der Ausnehmung abgestimmt ist.

Die Ausgestaltungen nach Anspruch 5 bis 7 ergeben nicht nur praktische sondern auch ästhetisch ansprechende Erweiterungen.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

1 und 2 eine teilweise geschnitten dargestellte Ansicht einer teilbaren Spannzange aus Spannrohr und Spannkopf, zusammen mit einer Wechselvorrichtung in der Koppelungsstellung bzw. in der Lösestellung;

3 und 4 je eine Stirnansicht eines Spannkopfes mit drei Spannbacken mit einer bzw. mit zwei zylindrischen Ausnehmungen und je einer Erweiterung;

5 und 6 je eine Stirnansicht eines Spannkopfes mit drei Spannbacken mit einer bzw. mit zwei radial erweiterten Ausnehmungen und mit je einer Erweiterung;

7 einen ausschnittweise dargestellten Axialschnitt gemäß der Schnittverlaufslinie 7–7 in 3;

8 einen ausschnittweise dargestellten Axialschnitt gemäß der Schnittverlaufslinie 8–8 in 5;

9 einen ausschnittweise dargestellten achsparallelen Längsschnitt gemäß der Schnittverlaufslinie 9–9 in 3;

10 einen ausschnittweise dargestellten Axialschnitt gemäß der Schnittverlaufslinie 7–7 in 3;

11 einen ausschnittweise dargestellten Axialschnitt gemäß der Schnittverlaufslinie 8–8 in 5;

12 einen ausschnittweise dargestellten achsparallelen Längsschnitt gemäß der Schnittverlaufslinie 9–9 in 3.

13 einen ausschnittweise dargestellten Axialschnitt ähnlich 7 einer abgewandelten Ausführungsform des Spannkopfes;

14 eine ausschnittweise dargestellte Stirnansich der Spannbacke nach 7;

15 eine ausschnittweise dargestellte Stirnansicht ähnlich 14 einer abgewandelten Spannbacke;

16 eine ausschnittweise dargestelte Stirnansicht der Spannbacke nach 13.

Die aus 1 und 2 ersichtliche Spannzange 10 wird durch ein Spannrohr 11 und einen Spannkopf 12 gebildet. Das Spannrohr 11 und der Spannkopf 12 sind im Betriebszustand über eine Kupplungsvorrichtung 13 miteinander gekuppelt (1), durch die sie auch voneinander getrennt werden können (2). Am Spannkopf 12 ist eine Wechselvorrichtung 14 angesetzt, um den Spannkopf 12 vom Spannrohr 11 zu lösen und um ihn gegen einen anderen Spannkopf auszuwechseln.

22.1 als Spannkopf 12.1 zusammen halten. Die Wie aus 1 ersichtlich ist, hat der Spannkopf 12 näherungsweise die Gestalt eines hohlen Kegelstumpfes. Er weist auf seiner Innenseite Spannflächen 18 für die einzuspannenden Werkstücke auf (3). Auf seiner Außenseite weist der Spannkopf 12 einen zu seiner freien Stirnseite hin sich erweiternden Außenkonus 19 auf, der auf den Innenkonus der Hauptspindel der Drehmaschine abgestimmt ist, bei der die Spannzange 10 eingesetzt wird. Am hinteren Ende des Außenkonus 19 schließt eine umlaufende Ringnut 17 an (2), an die wiederum ein Außenbund 16 anschließt, der den einen Kupplungsteil der Kupplungsvorrichtung 13 bildet. Dieser Kupplungsteil 16 wirkt mit einem Innenbund 15 des Spannrohres 11 zusammen, der den zweiten Kupplungsteil der Kupplungsvorrichtung 13 bildet.

Der Spannkopf 12, der zur Unterscheidung von den übrigen Spannköpfen auch als Spannkopf 12.1 bezeichnet wird, wird durch eine Anzahl gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneter Trennschlitze 21 in die gleiche Anzahl Spannbacken 22.1 unterteilt (3). In jedem der Trennschlitze 21 ist ein elastisches Verbindungselement 23 angeordnet. Dieses wird durch eine gummielastische Masse gebildet, die an den Seitenflächen der Spannbacken anvulkanisiert ist und die somit die Spannbacken Verbindungselemente 23 sind derart elastisch, dass das hintere Ende der Spannbacken 22 so weit radial einwärts bewegt werden kann, dass die Kupplungsteile 15 und 16 der Kupplungsvorrichtung 13 außer Eingriff kommen, wie es in 2 dargestellt ist.

Die Wechselvorrichtung 14 weist entsprechend der Anzahl der Spannbacken 22 des Spannkopfes 12 drei Koppelglieder 24 in Form von zylindrischen Stiften auf, die an Schwenkarmen der Wechselvorrichtung 14 befestigt sind. Diese Schwenkarme und die an ihnen befestigten Koppelglieder 24 werden mittels einer Betätigungsvorrichtung 25 von ihrer Koppelstellung (1) in ihre Lösestellung (2) verschwenkt und umgekehrt.

Für den Einsatz der Wechselvorrichtung 14 ist in jedem Spannbacken 22 eine Ausnehmung 26 vorhanden, die von der freien Stirnseite ausgeht und sich eine bestimmte Strecke in den Spannbacken 22 hinein erstreckt. Die Ausnehmungen 26 haben die Form eines hohlen geraden Kreiszylinders, dessen Zylinderachse im ungespannten Zustand des Spangenkopfes 12 parallel zur Längsachse des Spannkopfes 12 ausgerichtet ist. Bei dem aus 4 ersichtlichen Spannkopf 12.2 weisen die Spannbacken 22.2 je zwei Ausnehmungen 26 auf, die symmetrisch zur Mittelebene der Spannbacken 22.2 in einem vorgegebenen gegenseitigen Abstand angeordnet sind. Dafür sind dann an den Schwenkarmen der Wechselvorrichtung 14 je zwei Koppelglieder 24 vorhanden.

Bei den aus 5 und 6 ersichtlichen Spannköpfen 12.3, bzw. 12.4 weisen die in den Spannbacken 22.3, bzw. 22.4 vorhandene Ausnehmungen 26.3, bzw. 26.4 auf ihrer radial auswärts gelegenen Seite eine Erweiterung 27 auf, die vom hinteren Ende der Ausnehmung aus in Richtung zur freien Stirnseite der Spannbacken hin stetig zunimmt. In Umfangsrichtung haben die Erweiterungen 27 die gleiche lichte Weite wie die zugehörige Ausnehmung 26.

ede der Ausnehmungen 26, mit oder ohne Erweiterung 27, weist in dem an die Stirnfläche 29 der Spannbacken 22 anschließenden Anfangsbereich eine Erweiterung 28 auf. Ihre Ausdehnung in tangentialer Richtung ist größer als diejenige der zugehörigen Ausnehmung 26. Sie ist in tangentialer Richtung symmetrisch zur Ausnehmung 26 angeordnet. Die Ausdehnung der Erweiterung 28 in radialer Richtung ist, zumindest in dem Bereich, in dem die Ausnehmung 26 gelegen ist, mindestens gleich der Ausdehnung dieser Ausnehmung 26. Das gilt sowohl für die zylindrischen Ausnehmungen 26.1 und 26.2 der Spannköpfe 12.1, bzw. 12.2 wie auch für die erweiterten Ausnehmungen 26.3 und 26.4 der Spannköpfe 12.3 bzw. 12.4. Zweckmäßigerweise sind die Erweiterungen 28 auch in radialer Richtung größer als die Ausnehmungen 26 mit und ohne Erweiterung 27.

Wie aus 7 bis 16 ersichtlich ist, können die Erweiterungen 28 unterschiedlich ausgebildet sein. Sie können eine ebene Grundfläche (7 bis 9) oder eine konkav gewölbte Grundfläche (10 bis 12) aufweisen oder die Erweiterung weist im Längsschnitt eine V-förmige Schnittlinie oder Grundlinie auf (13). Zur besseren Unterscheidung werden die Erweiterung mit ebener Grundfläche 31 als Erweiterungeb 32, die Erweiterungen mit konkav gewölbter Grundfläche 33 als Erweiterungen 34 und die Erweiterungen mit V-förmig geneigter Grundfläche 35 als Erweiterungen 36 bezeichnet.

Von diesen Grundflächen laufen die sowohl in tangentialer wie auch in radialer Richtung konkav gewölbte Grundfläche 33 und die in radialer Richtung V-förmig geneigte und in tangentialer Richtung ebenfalls konkav gewölbte Grundfläche 35 ringsum an der Stirnfläche 29 der Spannbacken 12 ohne Absatz aus.

Die Randlinien der Erweiterungen sind ebenfalls unterschiedlich gestaltet.

Bei den Erweiterungen mit ebener Grundfläche 31 kann die Randlinie als Randlinie 41 zumindest annähernd eine Ellipse (3 und 4) oder als Randlinie 42 ein Langrund sein. Das Langrund kann gerade sein, wie es bei der Erweiterung 32 der Fall ist (14), oder das Langrund kann gekrümmt sein, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmt, wie es bei der Erweiterung 37 der Fall ist (15). Zweckmäßigerweise fluchtet dabei der Krümmungsradius mit der Längsachse 38 des Spannkopfes 12.

Bei den Erweiterungen 34 mit zweiachsig konkav gewölbter Grundfläche 33 (1012) kann je nach dem Längsschnittprofil des Fräswerkzeuges und seiner Führungsbahn die Randlinie ebenfalls eine Ellipse (3 und 4) oder ein gerades Langrund (14) sein.

Bei den Erweiterungen 36 mit in der einen Achse V-förmig geneigten und in der anderen Achse konkav gewölbten Grundfläche 35 ist die Randlinie 44 lanzettförmig (16).

10 Spannzange 11 Spannrohr 12 Spannkopf 13 Kupplungsvorrichtung 14 Wechselvorrichtung 15 Innenbund 16 Außenbund 17 Nut 18 Spannfläche 19 Außenkonus 21 Trennschlitze 22 Spannbacken 23 Verbindungselement 24 Koppelglieder 25 Betätigungsvorrichtung 26 Ausnehmung 27 Erweiterung 28 Erweiterung 29 Stirnfläche 31 Grundfläche 32 Erweiterung 33 Grundfläche 34 Erweiterung 35 Grundfläche 36 Erweiterung 37 Erweiterung 38 Längsachse 41 Randlinie 42 Randlinie 43 Randlinie 44 Randlinie

Anspruch[de]
  1. Spannzangenkopf für teilbare Spannzangen aus Spannzangenrohr und Spannzangenkopf, mit den Merkmalen:

    – an dem dem Spannzangenrohr (11) zugekehrten Endabschnitt ist der eine Kupplungsteil (16) einer Kupplungsvorrichtung (13) vorhanden, der auf den anderen Kupplungsteil (15) am Spannzangenrohr (11) abgestimmt ist,

    – auf der Innenseite ist eine Spannfläche (18) für die Werkstücke vorhanden,

    – auf der Außenseite ist ein Außenkonus (19) vorhanden, der in der Richtung vom Kupplungsteil (16) zur freien Stirnseite hin sich erweitert,

    – der Spannzangenkopf (12) ist durch mehrere Trennschlitze (21) in einzelne Spannbacken (22) unterteilt,

    – zwischen zwei einander benachbarten Spannbacken (22) ist ein elastisches Verbindungselement (23) vorhanden,

    – – das die beiden Spannbacken (22) dauerhaft miteinander verbindet,

    – – das im Betriebszustand des Spannzangenkopfes (12) auf die beiden Spannbacken (22) eine zumindest tangential ausgerichtete Spreizkraft ausübt und

    – – das zumindest im Bereich des Kupplungsteils (16) so elastisch ist, dass der Kupplungsteil (16) radial einwärts außer Eingriff mit dem Kupplungsteil (15) am Spannzangenrohr (11) bewegbar ist,

    – an jedem Spannbacken ist zumindest eine Ausnehmung (26) vorhanden,

    – – die auf die Form und die Abmessungen eines Koppelgliedes (24) einer Wechselvorrichtung (14) abgestimmt ist,

    – – die von der Stirnseite (33) des Spannbackens (22) ausgeht und

    – – deren Längsachse im Betriebszustand des Spannzangenkopfes (12) zumindest annähernd parallel zur Längsachse des Spannzangenkopfes (12) ausgerichtet ist, gekennzeichnet durch die Merkmale

    – jede Ausnehmung (26) weist in dem an die Stirnfläche (33) des Spannbackens (22) anschließenden Anfangsbereich eine Erweiterung (28; 29; 30) auf,

    – – deren Ausdehnung in tangentialer Richtung größer als diejenige der Ausnehmung (26) ist,

    – – die zumindest in tangentialer Richtung symmetrisch zur Ausnehmung (26) angeordnet ist und

    – – deren Ausdehnung in radialer Richtung zumindest in dem Umfangsbereich des Spannbackens (22), in dem die Ausnehmung (26) gelegen ist, mindestens gleich derjenigen der Ausnehmung (26) ist.
  2. Spannzangenkopf nach Anspruch 1 mit dem weiteren Merkmal:

    – die Erweiterung (291 weist eine ebene Grundfläche (31), die, bevorzugt, zumindest annähernd paralell zur Stirnseite (33) des Spannbackens (22) ausgerichtet ist.
  3. Spannzangenkopf nach Anspruch 1 mit dem weiteren Merkmal:

    – die Grundfläche (31) der Erweiterung (29)

    – – ist sowohl in tangentialer wie auch in radialer Richtung konkav gewölbt und

    – – läuft, bevorzugt, an der Stirnfläche (33) des Spannbackens (22) ohne Absatz aus.
  4. Spannzangenkopf nach Anspruch 1, mit den weiteren Merkmalen:

    – die Grundfläche (35) der Erweiterung (36)

    – – hat im Längsschnitt einen V-förmigen Verlauf und

    – – ist in tangentialer Richtung konkav gewölbt.
  5. Spannzangenkopf nach Anspruch 1 oder 2, mit dem weiteren Merkmal:

    – die Randlinie ( ) der Erweiterung ( ) hat zumindest annähernd eine langrunde Form.
  6. Spannzangenkopf nach Anspruch 5, mit dem weiteren Merkmal:

    – die langrunde Form der Erweiterung ( ) hat einen gekrümmten, bevorgzugt einen kreisbogenförmig gekrümmten, Verlauf,

    – der Krümmungsmittelpunkt liegt bevorzugt zumindest annähernd in der Längsachse des Spannzangenkopfes ( ).
  7. Spannzangenkopf nach Anspruch 1 oder 3, mit dem weiteren Merkmal:

    – die Randlinie (34) der Erweiterung (28) hat zumindest annähernd die Form einer Ellipse.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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