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Die
Erfindung betrifft eine Maschine enthaltend eine Spannvorrichtung
gemäß Anspruch
1.
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Die
DE 101 44 753 A1 zeigt
Grundbacken und Aufsatzbacken für
Spannvorrichtungen. Die Grundbacken und die Aufsatzbacken sind als
keilförmige
Steckverbindungselemente ausgebildet. Der Keilwinkel zwischen den
beiden Keilseiten ist in dieser Schrift nicht definiert. In den
Zeichnungen dieser Schrift beträgt
der Keilwinkel 40°.
Dies ist der gleiche Keilwinkel von 40°, welchen auch die vom Patentinhaber
produzierten Grundbacken und Aufsatzbacken in der Praxis haben.
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Durch
die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Maschine derart
zu gestalten, dass die Aufsatzbacken auf den Grundbacken leichter
und schneller befestigt und wieder abgenommen werden können, z.
B. gegen andere Aufsatzbacken ausgetauscht werden können.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Durch
die Merkmale der Unteransprüche
ergeben sich weitere Vorteile:
Eine geringere Neigung zum „Setzen" (nachträgliches
Tiefer-ineinander-eindringen der V-förmigen Steckverbindungsteile)
als beim Stand der Technik. Kein Klemmen der Aufsatzbacke auf der
Grundbacke oder zumindest eine wesentlich reduzierte Klemmwirkung
der Aufsatzbacke auf der Grundbacke gegenüber dem Stand der Technik.
Geringere Verformungstendenz der Aufsatzbacke auf der Grundbacke
als beim Stand der Technik. Es besteht die Möglichkeit, bei einer Spannvorrichtung
die Aufsatzbacken auf den Grundbacken automatisch zu wechseln, während dies
beim Stand der Technik nicht möglich
ist. Die Erfindung ist derart ausführbar, dass sie alternativ
für Außenspannung
und für
Innenspannung der Spannvorrichtung verwendbar ist (Einspannen eines
Werkzeuges oder Werkstückes
von außen oder
von innen), während
beim Stand der Technik die Aufsatzbacken und die Grundbacken und
damit auch die Spannvorrichtung jeweils nur für Außenspannung oder nur für Innenspannung
ausgebildet sind. Die Fertigung der Grundbacken und der Aufsatzbacken mit
hoher Genauigkeitspräzision
ist einfacher als beim Stand der Technik. Durch die Erfindung ergibt sich
auch bei längerer
Betriebsdauer eine genaue Positionierung der Aufsatzbacken auf den
Grundbacken. Ein Wechsel der Aufsatzbacken auf den Grundbacken einer
Spannvorrichtung ist ohne Platzprobleme auf einfache Weise möglich.
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Die
Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen
anhand von bevorzugten Ausführungsformen
als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen
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1 schematisch
eine vordere Stirnansicht einer Spannvorrichtung in Form eines Kraftspannfutters
nach der Erfindung mit Grundbacken, jedoch ohne Aufsatzbacken,
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2 eine
Teil-Seitenansicht einer Maschine nach der Erfindung, teilweise
im Längsschnitt
dargestellt, welche einen Teil des Kraftspannfutters von 1 in
Kombination mit einer Backenwechselvorrichtung zeigt, wobei von
den Grundbacken und Aufsatzbacken nur eine Grundbacke und eine Aufsatzbacke
zur Erklärung
des Befestigens und des Entfernens von Aufsatzbacken an bzw. von
den Grundbacken dargestellt ist,
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3 eine
vergrößerte Unteransicht
einer Grundbacke der 1 und 2 in Richtung
eines Pfeils III von 2 gesehen,
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4 eine
Draufsicht auf eine Aufsatzbacke in Richtung eines Pfeils IV von 2 gesehen,
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5 schematisch
eine Seitenansicht der Maschine von 2, wobei
die Aufsatzbacke an der Grundbacke befestigt ist und eine leere
Backenwechselvorrichtung axial mit Abstand von den Grundbacken und
in Drehrichtung derart positioniert ist, dass jeweils ein Positionierbolzen
der Backenwechselvorrichtung einer Arretieröffnung der Aufsatzbacke axial
und mit axialem Abstand gegenüberliegt,
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6 die
Maschine von 5, nachdem das Kraftspannfutter
auf die Backenwechselvorrichtung abgesenkt wurde und dadurch der
Positionierbolzen der Backenwechselvorrichtung in die Verriegelungsöffnung der
Zusatzbacke eingedrungen ist und den Verriegelungsbolzen aus der
Verriegelungsöffnung
heraus in die Grundbacke zurückgedrängt hat,
sodass jetzt die Grundbacke relativ zur Zusatzbacke radial bewegt
und damit die V-förmige Steckverbindung
zwischen den beiden Backen getrennt werden kann,
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7 die
Maschine von 6 nach der radialen Trennbewegung
der Grundbacke von der Aufsatzbacke, sodass sie danach axial voneinander
weg bewegt werden können,
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8 die
Maschine von 7, nachdem das Kraftspannfutter
von der Backenwechselvorrichtung axial wegbewegt wurde und damit
die Zusatzbacke von der Grundbacke axial entfernt wurde,
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9 eine
stirnseitige Ansicht der dem Kraftspannfutter zugewandten Vorderseite
einer Backenwechselvorrichtung,
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10 die
schematische Darstellung des Kraftspannfutters von 2 in
Kombination mit einem Schlüssel
zum manuellen anstatt automatischen Verriegeln und Entriegeln des
Verriegelungsbolzens.
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Das
in 1 gezeigte Kraftspannfutter 2 nach der
Erfindung enthält
einen Spannfutterkörper 4 und
beispielsweise drei Grundbacken 6. Die Grundbacken 6 sind
um eine zentrale Längsachse 8 (zentrale
Mittellinie) des Kraftspannfutters 2 herum gleichmäßig verteilt
angeordnet. An den Grundbacken 6 sind Aufsatzbacken 12 befestigbar,
welche mindestens eine Spannfläche 14 haben.
Die Grundbacken 6 können
von einer Grundbacken-Bewegungsvorrichtung 9 im Spannfutterkörper 4 längs eines
geradlinigen Bewegungsweges entsprechend Pfeilen 10 radial
bewegt werden, um dadurch zwischen den Spannflächen 14 der Aufsatzbacken 12 ein
Werkzeug (Bohrer, Fräser
usw.) oder ein zu bearbeitendes Werkstück radial von außen her
(Außenspannung)
oder radial von innen nach außen
(Innenspannung) einzuspannen. Das Kraftspannfutter 2 kann
ein um die Längsachse 8 rotierendes
oder nicht-rotierendes Kraftspannfutter sein.
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Das
Kraftspannfutter 12 ist vorzugsweise axial zur Längsachse 8 bewegbar
angeordnet. Diese Bewegung kann manuell oder vorzugsweise durch einen
Antrieb 11 erfolgen. Das Kraftspannfutter 2 kann
undrehbar montiert sein oder durch einen Antrieb 13 mittels
eines Motors, vorzugsweise eines Elektromotors, um die Längsachse 8 rotierbar
sein.
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In
den 2 bis 10 ist jeweils nur eine Grundbacke 6 und
eine Aufsatzbacke 12 zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Merkmale
und Funktionen dargestellt, da die Merkmale und Funktionen für alle anderen
Grundbacken und Aufsatzbacken gleich sind.
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Die
Grundbacke 6 und die Aufsatzbacke 12 sind jeweils
radial zur theoretischen Längsachse 8 zusammensteckbar
und wieder trennbar. Die Aufsatzbacke 12 hat mindestens
eine Spannfläche 14, welche
in eine radiale Spannrichtung zeigt zum Einspannen eines Werkstückes oder
eines Werkzeuges zwischen den Spannflächen 14 von allen
Aufsatzbacken 12 des Kraftspannfutters 2.
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Als
Steckverbindungsvorrichtung ist an der einen Backe 6 oder 12 mindestens
ein Steckverbindungsteil vorgesehen, welcher eine seitlich hinterschnittene
Keilrippe aufweist, und an der betreffenden anderen Backe 12 oder 6 ist
mindestens ein Steckverbindungsteil vorgesehen, welcher eine seitlich
hinterschnittene Keilnut aufweist, welche an ihrem breiteren Nutende
offen ist zum Einstecken der Keilrippe. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist die Keilrippe 16-1 (und/oder 16-2) an
der Grundbacke 6, und die Keilnut 18 an der Aufsatzbacke 12 gebildet.
Gemäß einer
anderen, nicht gezeigten Ausführungsform
der Erfindung kann jedoch auch in umgekehrter Weise die Keilrippe 16-1 (und/oder 16-2)
an der Aufsatzbacke 12, und die Keilnut 18 an
der Grundbacke 6 gebildet sein.
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Die
beiden keilförmig
zueinander angeordneten Seitenwände
der Keilrippe 16 und der Keilnut 18 sind jeweils
mit einer Hinterschneidung (Untergriff) versehen, sodass die Seitenwände jeweils
Seitennuten 20 und einen zugehörigen Nutrandvorsprung 22 in
der Grundbacke 6 haben, sowie jeweils eine Seitennut 24 und
einen Nutrandvorsprung 26 in der Aufsatzbacke 12 haben.
Die Nutrandvorsprünge 22 der
Grundbacke 6 passen in die Seitennuten 24 unter
den Nutvorsprüngen 26 der
Aufsatzbacke 12. Die Nutrandvorsprünge 26 der Aufsatzbacke 12 passen
in die Seitennuten 20 unter den Nutrandvorsprüngen 22 der
Grundbacke 6.
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Die
Nutrandvorsprünge 22 der
Grundbacke 6 haben auf ihrer Unterseite, welche die zugehörige Seitennut 20 begrenzt,
jeweils eine Passfläche 28, welche
entsprechend dem Keilwinkel α der
Keilrippe 16-1 (und/oder 16-2) V-keilförmig schräg zueinander angeordnet
sind.
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Die
Nutrandvorsprünge 26 der
Aufsatzbacke 12 haben auf ihrer die zugehörige Seitennut 24 begrenzenden
Unterseite jeweils eine Passfläche 30, welche
mit dem gleichen Keilwinkel wie die Keilnut 18 V-keilförmig zueinander
angeordnet sind. Der Keilwinkel α ist
für die
Grundbacke 6 und für
die Aufsatzbacke 12 gleich groß und in den 3 und 4 gezeigt.
Da die Passflächen 28 und 30 V-keilförmig zueinander
angeordnet sind, begrenzen sie die Zusammenstecktiefe der beiden
Backen 6 und 12.
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Der
Keilwinkel α ist
so groß gewählt, dass keine
oder nur eine geringe Keil-Klemmwirkung
entstehen kann, so dass die Aufsatzbacke 12 und die Grundbacke 6 leicht
zusammensteckbar und auch leicht wieder voneinander trennbar sind.
Der Keilwinkel α beträgt aus diesem
Grunde mindestens 85° oder
mehr, vorzugsweise 90° oder
mehr als 90°,
jedoch höchstens
140°.
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Die
Spitze 32 des Keilwinkels α zeigt vorzugsweise in die gleiche
radiale Richtung wie die Spannfläche 14 der
Aufsatzbacke 12. Dadurch werden die aufeinander liegenden
Passflächen 28 der Grundbacke 6 und 30 der
Aufsatzbacke 12 durch die Einspannkräfte des Kraftspannfutters beim
Einspannen eines Werkszeuges oder Werkstückes zwischen die Spannflächen 14 von
mehreren Aufsatzbacken 12 nicht voneinander weggedrängt, sondern
gegeneinander gedrängt.
Dadurch entsteht kein Spiel zwischen den Grundbacken 6 und
den Aufsatzbacken 12. Durch die Vermeidung von Spielbewegungen zwischen
Grundbacken und Aufsatzbacken können Werkzeuge
und Werkstücke
zwischen den Spannflächen 14 sehr
genau und spielfrei positioniert werden.
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Die
beiden Passflächen 28 des
Grundkörpers 6 sind
in 3 mit 28-1 und mit 28-2 bezeichnet.
Die beiden Passflächen 30 der
Aufsatzbacke 12 sind in 4 mit 30-1 und 30-2 bezeichnet.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung, welche in den Zeichnungen dargestellt ist, hat jede Grundbacke 6 zwei
gleiche, jedoch radial entgegengesetzt voneinander weg zeigende,
Steckverbindungsteile jeweils in Form von zwei seitlich hinterschnittenen
Keilrippen 16-1 und 16-2 (oder seitlich hinterschnittenen
Keilnuten, wenn die zugehörige Aufsatzbacke 12 eine
Keilrippe an Stelle einer Keilnut hat). Gemäß der bevorzugten Ausführungsform
sind die Keilrippen 16-1 und 16-2 mit radial entgegengesetzt
zueinander angeordnetem Keilwinkel α bzw. α2 gebildet, vorzugsweise an
einem Doppelkeil-Kopfteil 16. Der Kopfteil 16 hat
ein radial nach innen zeigendes Ende mit den beschriebenen, keilförmig zueinander
angeordneten Seitennuten 20, welche in 3 mit 20-1 und 20-2 bezeichnet
sind, und mit den sie begrenzenden Nutrandvorsprüngen 22, welche in 3 mit 22-1 und 22-2 bezeichnet
sind. Radial entgegengesetzt dazu sind ebenfalls keilförmig angeordnete
Seitennuten 20 und sie nach außen begrenzende Nutrandvorsprünge 22 gebildet.
In 3 sind die Seitennuten 20 mit 20-3 und 20-4 und
die Nutrandvorsprünge 22 mit 22-3 und 22-4 bezeichnet. Der
Keilwinkel der beiden Keilrippen 16-1 und 16-2 kann
unterschiedlich groß sein,
ist jedoch vorzugsweise gleich groß, jedoch jeweils radial entgegengesetzt
gerichtet. Der Keilwinkel der radial nach außen zeigenden Keilrippe 16-2 ist
in 3 mit α2
bezeichnet. Seine Winkelspitze ist mit 32-2 bezeichnet.
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Dadurch
besteht die Möglichkeit,
die Aufsatzbacken 12 entsprechend den Zeichnungen radial von
innen nach außen
mit den Grundbacken 6 zu verbinden für die Außenspannung von Werkzeugen oder
Werkstücken,
oder die Aufsatzbacken 12 um 180° zu drehen und dann von außen nach
innen auf die Grundbacken 6 aufzustecken für die Innenspannung
von Werkstücken
oder Werkzeugen. In letzterem Falle greifen die Nutrandvorsprünge 26 der
Aufsatzbacke 12 unter den Nutrandvorsprüngen 22-3 und 22-4 in
die Seitennuten 20-3 bzw. 20-4 der Grundbacke 6.
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In 4 sind
die beiden keilförmig
zueinander angeordneten Nutrandvorsprünge 26 mit 26-1 und 26-2 bezeichnet.
Die keilförmig
zueinander angeordneten Seitennuten 24 sind in 4 mit 24-1 und 24-2 bezeichnet.
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Die
Breite der Keilrippen 16-1 und 16-2 und die Breite
der Keilnut 18 kann sich theoretisch in beliebiger Richtung
erstrecken, erstreckt sich jedoch gemäß der bevorzugten Ausführungsform
in einer Ebene, welche sich rechtwinklig zur theoretischen zentralen
Längsachse 8 erstreckt.
Die Grundbacke 6 hat, vorzugsweise auf der vorderen Stirnseite
des Keilrippen-Kopfteils 16, eine stirnseitige Positionierfläche 40,
welche sich in einer zur Längsachse 8 radialen
Ebene erstreckt.
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Die
Aufsatzbacke 12 hat eine stirnseitige Positionierfläche 42,
welche sich in einer zur Längsachse 8 radialen
Ebene erstreckt und vorzugsweise eine Fortsetzung der Nutgrundfläche 43 der
Keilnut 18 ist.
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Dadurch
können
die Aufsatzbacken 12 und die Grundbacken 6 in
Längsrichtung
der Längsachse 8 aufeinander
zu bewegt werden, bis die Positionierflächen 40 der Grundbacken 6 auf
den Positionierflächen 42 der
Aufsatzbacken 12 aufliegen, während die Keilrippe 16-1 (oder 16-2)
und die Keilnut 18 in einer radial voneinander getrennten
Stellung sind. Danach kann durch radiales Verstellen der Grundbacke 6 die
Keilrippe 16-1 (oder 16-2) mit der Keilnut 18 der Aufsatzbacken 12 radial
in Eingriff gebracht werden, wobei die stirnseitigen Positionierflächen 40 der Grundbacken 6 auf
den stirnseitigen Positionierflächen 42 der
Aufsatzbacken 12 gleiten können. Zur radialen Bewegung
der Grundbacken 6 dient im Spannfutterkörper 4 üblicherweise
vorhandene Grundbacken-Bewegungsvorrichtung 9, welche wegen
der Bekanntheit von solchen Bewegungsvorrichtungen 9 nicht
im Detail gezeigt ist.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung sind die Passflächen 28 der
Keilrippen 16-1 und 16-2 zum Nutgrund der Seitennuten 28 hin schräg abfallend
angeordnet und dabei auch schräg zu
einer radialen Querebene der Längsachse
schräg abfallend
angeordnet. Die Passflächen 30 der
Aufsatzbacken 12 sind dazu parallel in Richtung zum Nutgrund
der Seitennuten 24 hin und damit auch schräg zu einer
radialen Querebene der Längsachse 8 hin
schräg
abfallend angeordnet. Dadurch werden beim Zusammenstecken der Grundbacken 6 mit
den Aufsatzbacken 12 die Passflächen 28 der Grundbacken 6 auf
die Passflächen 30 der
Aufsatzbacken 12 geschoben und dadurch die stirnseitigen
Positionierflächen 42 der
Aufsatzbacken 12 gegen die stirnseitigen Positionierflächen 40 der
Grundbacken 6 gespannt.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung können
die Passflächen
durch die Nutgrundfläche
der Seitennuten 20 und 24 gebildet sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung hat mindestens einer der beiden Backen Grundbacke 6 oder
Aufsatzbacke 12, vorzugsweise entsprechend den Zeichnungen
die Grundbacke 6, einen Verriegelungsbolzen 48,
welcher in einer Führungsbohrung 50 parallel
zur Längsachse 8 verschiebbar
angeordnet ist und von einer Druckfeder 52 teilweise aus
der Führungsbohrung
heraus in eine Verriegelungsstellung gedrängt wird, welche in 2 gezeigt
ist. Die Bewegungsstrecke des Verriegelungsbolzens 48 wird
durch einen Sperrstift 54 begrenzt. Die Führungsbohrung 50 ist
vorzugsweise in der stirnseitigen Positionierfläche 40 der Grundbacke 6 gebildet.
Dadurch ragt der Verriegelungsbolzen 48 nur in der Verriegelungsstellung
aus dieser Positionierfläche 40 heraus.
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Vorzugsweise
ist ein Schlüssel
oder ein durch einen Schlüssel
manuell betätigbarer
Betätigungszylinder 56 vorgesehen,
mit welchem der Verriegelungsbolzen 48 entgegen dem Druck
der Druckfeder 52 von der Verriegelungsstellung in eine
Entriegelungsstellung in die Führungsbohrung 50 manuell zurückbewegbar
ist. Der Schlüssel
oder Betätigungsbolzen 56 ist
in einer Schlüsselführungsbohrung 57 der
Grundbacke 6 geführt
und weist einen exzentrisch zur Schlüsselachse 58 angeordneten
Bolzen 60 auf, welcher in eine Bohrung 62 des
Verriegelungsbolzens 48 einsetzbar ist. Ferner besteht
bei der gleichen Ausführungsform
gemäß den Zeichnungen, oder
bei einer anderen Ausführungsform
ohne manuelle Betätigungsmöglichkeit,
die Möglichkeit,
den Verriegelungsbolzen 48 durch eine Backenwechselvorrichtung
entgegen dem Druck der Druckfeder 52 automatisch zu betätigen.
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Der
Verriegelungsbolzen 48 kann sich in seiner Verriegelungsstellung
in eine Verriegelungsbohrung 64 der Aufsatzbacke 12 erstrecken
und dadurch die Aufsatzbacke 12 mit der Grundbacke 6 verriegeln,
was in 5 gezeigt ist. In der Verriegelungsstellung kann
der Verriegelungsbolzen 48 zwar radiale Kräfte zwischen
den beiden Backen 6 und 12 aufnehmen, jedoch durch
solche Radialkräfte
nicht in die Entriegelungsstellung zurückbewegt werden. Die Verriegelungsbohrung 64 ist
in der stirnseitigen Positionierfläche 42 der Aufsatzbacke 12 gebildet.
Die Verriegelungsbohrung 64 erstreckt sich vorzugsweise
durch die ganze Aufsatzbacke 12 hindurch, so dass von der
anderen Backenseite her ein Positionierbolzen 78 in sie
eingesteckt werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Grundbacke 6 mit einem oder vorzugsweise
zwei federbelasteten Hemmelementen 70 versehen, welche
durch Federkraft eines nicht gezeigten Federelements aus der Positionierfläche 40 herausragen
und in gegenüberliegende
Vertiefungen 72 der Aufsatzbacke 12 einrasten,
wenn die Grundbacke 6 und die Aufsatzbacke 12 ihre
zusammengesteckte Position von 5 und 6 erreichen.
Dadurch verhindern die Hemmelemente 70 ein unbeabsichtigtes
Abrutschen der Aufsatzbacke 12 von der Grundbacke 6,
wenn der Verriegelungsbolzen 48 beispielsweise von dem
Schlüssel 56 in
der Entriegelungsstellung gehalten wird.
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Die
Vertiefungen 72 befinden sich vorzugsweise in der Positionierfläche 42 der
Aufsatzbacke 12. Diese Positionierfläche 42 drückt die
Hemmelemente 70 entgegen der Federkraft so weit zurück, dass
die Positionierfläche 42 der
Aufsatzbacke 12 auf der Positionierfläche 40 der Grundbacke 6 aufliegen
kann, wenn die beiden Backen 6 und 12 in Längsrichtung
der Längsachse 8 zusammengebracht
werden, während
sie radial so weit versetzt sind, dass der Verriegelungsbolzen 48 versetzt
zur Verriegelungsbohrung 64 positioniert ist. Diese Situation
zeigt 7. In dieser radial versetzten Stellung drängt die
Positionierfläche 42 der
Aufsatzbacke 12 die Hemmelemente 70 und auch den
Verriegelungsbolzen 48 entgegen deren Federkräfte in die
Grundbacke 12 zurück.
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Wenn
danach die Grundbacke 6 radial verschoben wird, um mit
der Aufsatzbacke 12 radial zusammengesteckt zu werden,
rasten die Hemmelemente 70 in die Ausnehmungen 72 ein
und der Verriegelungsbolzen 48 rastet in die Verriegelungsbohrung 64 ein,
wenn die beiden Backen 6 und 12 vollständig zusammengesteckt
sind.
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Wenn
danach der Verriegelungsbolzen 48 wieder in seine Entriegelungsstellung
zurückbewegt wird,
kann anschließend
die Grundbacke 6 durch die, nicht gezeigte, Einstellvorrichtung
des Kraftspannfutters relativ zur Aufsatzbacke 12 radial
zurückbewegt werden,
wobei die Hemmstifte 70 aus den Vertiefungen 72 herausgedrängt werden.
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Die
Hemmelemente 70 sind vorzugsweise Stifte oder Kugeln, welche
aus dem einen Ende einer Hülse 74 herausragen,
in welcher sich ein Federelement befindet. Solche federbelasteten
Hemmelemente 70, 74 sind bekannt.
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Die
Erfindung ermöglicht
einen manuellen und einen automatischen Wechsel einer einzelnen oder
von mehreren oder allen Aufsatzbacken 12 gleichzeitig.
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Eine
hierfür
geeignete bevorzugte Backenwechselvorrichtung 75 weist
einen Aufsatzbacken-Wechselkörper,
vorzugsweise eine Aufsatzbacken-Wechselplatte 76 auf. Auf
der Wechselplatte 76 sind eine der Anzahl der Grundbacken 6 des
Spannfutters 2 entsprechende Anzahl und entsprechend verteilte
Positionierbolzen 78 angeordnet, welche von einer Plattenseite
in Richtung zum Kraftspannfutter achsparallel wegragen und auf welche
jeweils eine Aufsatzbacke 12 mit ihrer Verriegelungsbohrung 64 aufsteckbar
ist. Je nach Form der Aufsatzbacke 12 kann erforderlichenfalls
eine Distanzhülse 80 auf den
Positionierbolzen 78 aufgesteckt werden.
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Wenn
kein Wechsel der Aufsatzbacken 12 stattfindet, befindet
sich die Wechselplatte 76 in einer von dem Kraftspannfutter 2 so
weit entfernten Basisposition, dass das Kraftspannfutter 2 ein
Werkstück oder
ein Werkzeug aufnehmen kann und dann mit diesem Werkstück oder
Werkzeug ein Arbeitsgang ausgeführt
werden kann.
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Zum
Anbringen, Wechseln und Entfernen von Aufsatzbacken 12 an
bzw. von den Grundbacken 6 wird die Wechselplatte 76,
vorzugsweise durch eine Zufuhrbewegung.
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quer
zur Längsachse 8,
von der Basisposition oder von einer Ladestation in eine axiale
Abstandsposition gebracht. In der axialen Abstandsposition fluchten
die Positionierbolzen 78 mit den Grundbacken 6 in
einer definierten Weise und der axiale Abstand ist so groß, dass
die Grundbacken 6 radial bewegbar sind, ohne auf der Wechselplatte
befindliche Aufsatzbacken zu berühren
und ohne dass auf den Grundbacken 6 befindliche Aufsatzbacken 12 die
Positionierbolzen 78 berühren. Die definierte Weise
der axialen Fluchtung ist derart, dass danach die Grundbacken 6 durch
axiale Bewegung des Kraftspannfutters 2 (oder die Aufsatzbacken 12 durch
axiale Bewegung der Wechselplatte 76) von der axialen Abstandsposition
in eine axial zusammenbewegte Kontaktposition bewegbar sind. In
der Kontaktposition liegen die Aufsatzbacken 12 mit ihrer
stirnseitigen Positionierfläche 42 jeweils
auf der entgegen gesetzten Positionierfläche 40 der Grundbacken 6 auf,
und der keilförmige
Steckverbindungsteil 18 der Aufsatzbacken 12 liegt
dem keilförmigen
Steckverbindungsteile 16-1 (oder 16-2) der Grundbacken 6 derart
radial gegenüber,
dass sie durch eine radiale Bewegung der Grundbacken 6 (oder
der Aufsatzbacken 12) radial zusammensteckbar und wieder
auseinandersteckbar sind.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist eine Transportvorrichtung 81 vorgesehen,
z. B. ein Transportband, welches unter dem mit vertikaler Längsachse 8 angeordneten
Kraftspannfutter 2 angeordnet ist, um diesem Werkzeuge
oder Werkstücke
zuzuführen.
Diese werden von dem Kraftspannfutter 2 aufgenommen und
nach Durchführen
eines Bearbeitungsvorgangs wieder auf die Transportvorrichtung 81 gelegt.
Diese gleiche Transportvorrichtung 81 kann auch für die Zufuhr
von Aufsatzbacken 12 zu bzw. von der axialen Abstandsposition
benutzt werden. Hierbei kann die Wechselplatte 76 an einer Ladestation
auf die Transportvorrichtung 81 gelegt und an einer Entladestation
wieder von der Transportvorrichtung 81 genommen werden.
In diesem Falle bildet die Transportvorrichtung 81 auch
einen Teil der Backenwechselvorrichtung 75 zum automatischen
Befestigen, Entfernen oder Austauschen der Aufsatzbacken 12 an
bzw. von den Grundbacken 6.
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Gemäß anderen
Ausführungsformen
der Erfindung kann die Backenwechselvorrichtung 75 auch durch
eine andere Konstruktion realisiert werden, z. B. durch einen Roboter
zum Positionieren der Aufsatzbacken-Wechselplatte 76 oder
zum Positionieren der Aufsatzbacken 12 ohne Wechselplatte.
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Im
Folgenden wird die Funktion der aus Kraftspannfutter 2 und
der Backenwechselvorrichtung 75 bestehenden Maschine beschrieben.
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In 5 sind
die Grundbacken 6 (nur eine gezeigt) an den Aufsatzbacken 12 (nur
eine gezeigt) befestigt. Dies ist die Steckverbindungsposition.
Eine leere Wechselplatte 76 wurde in eine dem Kraftspannfutter 2 axial
gegenüberliegende
Abstandsposition gebracht und in Drehrichtung derart positioniert,
dass jeweils ein Positionierbolzen 78 einer Verriegelungsbohrung 64 der
betreffenden Aufsatzbacke 12 axial mit Abstand gegenüberliegt.
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Bei
der in 6 gezeigten Situation wurde das Kraftspannfutter 2 so
weit abgesenkt, dass der Positionierbolzen 78 in die Verriegelungsbohrung 64 der
Aufsatzbacke 12 eingetaucht ist und daraus den Verriegelungsbolzen 48 verdrängt hat.
Durch das Absenken des Kraftspannfutters 2 hat es die genannte axiale
Kontaktposition erreicht.
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Jetzt
kann die Grundbacke 6 mittels der im Spannfutterkörper 4 üblicherweise
enthaltenen Grundbacken-Bewegungsvorrichtung 9 relativ
zu der von der Wechselplatte 76 gehaltenen Aufsatzbacke 12 so
weit radial nach außen
verschoben werden, dass die radiale Steckverbindung zwischen der
Keilnut 18 und der Keilrippe 16-1 außer Eingriff
kommt.
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Diese
radiale Außer-Eingriffs-Position
ist in 7 gezeigt und liegt in der axialen Kontaktposition.
Bei dieser Radialbewegung werden die Hemmelemente 70 aus
den Vertiefungen 72 herausgedrückt und sie gleiten, ebenso
wie auch der Verriegelungsbolzen 48, auf der stirnseitigen
Positionierfläche 42 der
Aufsatzbacke 12. Diese Außer-Eingriffs-Stellung beim
Trennen der Grundbacken 6 von den Aufsatzbacken 12 entspricht
einer Steckbereitschaftsposition, wenn die Grundbacken 6 an
den Aufsatzbacken 12 angesteckt werden.
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Nachdem
die beiden Backen 6 und 12 radial außer Eingriff
voneinander gebracht wurden, können sie
auch axial voneinander getrennt werden durch Hochfahren des Kraftspannfutters 2. 8 zeigt
die axial auseinander gefahrenen Grundbacke 6 und Aufsatzbacke 12 in
der genannten axialen Abstandsposition.
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Die
Wechselplatte 76 kann jetzt von der in 8 gezeigten
axialen Abstandsposition in eine von dem Kraftspannfutter 2 weiter
axial und/oder weiter radial entfernte Basisposition oder Ladeposition gebracht
werden. Dort können
die Aufsatzbacken 12 gegen andere ausgetauscht werden.
In der Basisposition, der Ladeposition und vorzugsweise in der axialen
Abstandsposition von 8 besteht die Möglichkeit,
die Aufsatzbacken 12 oder andere Aufsatzbacken auf der
Wechselplatte 76 um 180° um
die Mittelachse 79 der Positionierbolzen 78 zu
drehen, sodass ihre Keilnut 18 nicht mehr radial nach außen, sondern
radial nach innen zeigt. Danach kann die Aufsatzbacke 12 in
dieser um 180° gedrehten
Position auf die radial äußere Keilrippe 16-2 aufgesteckt werden.
In diesem Fall zeigen die Spannflächen 14 radial nach
außen
zum Aufnehmen eines radial nach außen zu spannenden Werkzeuges
oder Werkstückes.
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Zum
Befestigen der Aufsatzbacken 12 an den Grundbacken 6 ist
der oben beschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge durchzuführen: Die Wechselplatte 6 mit
den Aufsatzbacken 12 wird in die Position von 8 gebracht.
Danach wird das Kraftspannfutter 2 entsprechend 7 auf
die Aufsatzbacken 12 abgesenkt. Danach werden die Grundbacken 6 durch
die Grundbacken-Bewegungsvorrichtung 9 des Kraftspannfutters 2 radial
verschoben und dadurch entsprechend 6 mit den
Aufsatzbacken 12 radial zusammengesteckt, Anschließend wird
das Kraftspannfutter 2 entsprechend 5 wieder
von der Wechselplatte 76 abgehoben zusammen mit den auf
die Grundbacken 6 aufgesteckten Aufsatzbacken 12.
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Die
Wechselplatte 76 kann seitliche Führungsflächen 82 zur Drehrichtungs-Positionierung der
Aufsatzbacken 12 auf den Positionierbolzen 78 aufweisen.
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9 zeigt
eine Draufsicht auf die Wechselplatte 76 und ihre Positionierbolzen 78.
Letztere befinden sich auf einem Kreis 84, welcher für die Positionierung
der Backen 6 und 12 für die Außenspannung von Werkstücken und
Werkzeugen geeignet ist entsprechend den Darstellungen der 2 bis 8.
Durch die begrenzte radiale Verstellbarkeit der Grundbacken 6 kann
es erforderlich werden, die Aufsatzbacken 12 jeweils dann
auf einem anderen Kreis, z. B. einem relativ zum einen Kreis 84 größeren und
dadurch äußeren Kreis 86 zu
positionieren, wenn die Aufsatzbacken 12 um 180° gedreht
auf die radial nach außen
zeigenden Keilrippen 16-2 (siehe 3) aufgesetzt
werden. In diesem Falle kann die Wechselplatte 76 zusätzlich mit
einer der Anzahl der Grundbacken 6 entsprechenden Anzahl
von Positionierbolzen 78-2 auf diesem anderen, z. B. äußeren Kreis 86 versehen
werden.
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10 zeigt
das Kraftspannfutter 2 mit einem Schlüssel 90 zum manuellen
Bewegen des Verriegelungsbolzens 48 entgegen der Kraft
seiner Druckfeder 52 von der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung.
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Der
Keilwinkel α und α2 liegt zwischen
85° und
140°, vorzugsweise
zwischen 88° und
100°, noch
bevorzugter zwischen 89° und
91 °, und
beträgt am
bevorzugtesten 90°.
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Die
Winkelmittellinie des Keilwinkels liegt jeweils längs des
geradlinigen Bewegungswegs 10 der Grundbacken 6.