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Dokumentenidentifikation DE102004057256B4 28.09.2006
Titel Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks
Anmelder Sterman Engineering GmbH & Co. KG, 78112 St. Georgen, DE
Erfinder Sterman, Peter, 78112 St. Georgen, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwaltssozietät Maucher, Börjes & Kollegen, 79102 Freiburg
DE-Anmeldedatum 26.11.2004
DE-Aktenzeichen 102004057256
Offenlegungstag 01.06.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 28.09.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.09.2006
IPC-Hauptklasse B23Q 3/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B32B 5/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B23B 31/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Eine Vorrichtung (1) dient zum Einspannen eines Werkstücks (2), welches ohne Umspannen sowohl an einer Innenseite (2a) oder gegebenenfalls Stirnseite als auch an seiner Außenseite (2b) spanabhebend bearbeitet werden soll und insbesondere ringförmig oder hülsenförmig ausgebildet ist. Zur Bildung einer Spannstelle für dieses ringförmige oder hülsenförmige Werkstück (2) weist die Vorrichtung (1) ein drehbar angetriebenes und zur Durchführung der Spannbewegung axial verstellbares Spannstück (3) und mit Abstand dazu ein koaxiales, frei drehbares Anschlagstück (4) auf, wobei das Werkstück (2) mit einander abgewandten Stirnseiten oder Stirnflächen zwischen das Spannstück (3) und das Anschlagstück (4) passt und somit dazwischen einspannbar ist. Das Anschlagstück (4) ist dabei in einem die Spannstelle umschließenden Futtergehäuse frei drehbar und hat wie das Futtergehäuse selbst eine axiale Durchgangsöffnung (8), durch die die Innenseite (2a) des eingespannten Werkstücks (2) für ein Bearbeitungswerkzeug zugänglich ist. Ferner hat das Futergehäuse (5) im Bereich der Einspannstelle wenigstens ein seitliches Fenster (7) für den Zutritt eines Werkzeugs zur Außenseite (2b) des Werkstücks (2) (Fig. 2).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks, welches sowohl an einer Innenseite oder Stirnseite als auch an seiner Außenseite insbesondere spanabhebend zu bearbeiten ist und vorzugsweise ringförmig oder hülsenförmig ist und/oder eine stirnseitig offene Innenausnehmung hat, wobei sie zur Bildung einer Spannstelle ein drehbar angetriebenes und zur Durchführung der Einspann- und der Lösebewegung in axialer Richtung verstellbares Spannstück und mit Abstand dazu ein koaxiales frei drehbares Anschlagstück aufweist, so dass das Werkstück an einander abgewandten Stirnseiten oder Stirnflächen einspannbar ist.

Es ist bekannt, dass ringförmige oder hülsenförmige Werkstücke sowohl an ihrer Innen- als auch an ihrer Außenseite bearbeitet werden müssen. Ein häufig vorkommendes Beispiel dafür sind Lagerringe, beispielsweise Lagerringe von Wälzlagern, bei denen die Oberfläche der Außenseite einen passgenauen Sitz für ihre Halterung und die der Innenseite als Lauffläche für die Wälzkörper sehr präzise sein müssen, wobei beide Flächen zueinander genau konzentrisch und koaxial sein müssen.

Zur Bearbeitung solcher Lagerringe ist es bekannt, zunächst die eine und nach einem Umspann- und erneuten Zentriervorgang die andere Fläche zu bearbeiten. Dies bedeutet einen hohen Aufwand vor allem beim zweiten Einspannen, bei welchem genau auf die schon fertiggestellte bearbeitete Fläche geachtet werden muss.

Analoges gilt für Gleitlager oder sonstige Lager oder auch Teile, die an der Außenseite beispielsweise mit einer Bohrung versehen sein müssen und gleichzeitig eine präzise Innenausnehmung haben sollen. Ferner tritt eine analoge Problematik bei verzahnten Werkstücken wie Zahnrädern insbesondere mit einer Innenöffnung für die Welle auf.

Aus DE 36 33 050 C1 ist bereits eine Drehmaschine zur gleichzeitigen Innen- und Außenbearbeitung beispielsweise von paketierten Kolbenringen bekannt, wobei das Kolbenringpaket zwischen der Arbeitsspindel der Drehmaschine und einem Druckring axial verspannt ist. Das Werkstück wird dabei zwischen zwei durch einen Querträger verbundenen Halterungen eingespannt. Dabei muß eines dieser Teile je nach Länge eines Werkstücks oder Werkstückpakets relativ zu dem anderen verstellt werden, wofür eine präzise Axialführung für zumindest eine dieser Halterungen erforderlich ist. Somit kann die eine, eine Stirnseite eines Werkstücks oder Werkstückpakets beaufschlagende Halterung bei einem nie zu vermeidenden Spiel in einer solchen axialen Führung relativ zu der anderen Halterung etwas kippen, was zu Ungenauigkeiten führen kann.

Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher der Vorteil erhalten bleibt, dass ein Umspannen des Werkstücks zwischen den Bearbeitungen an der Innen- und an der Außenseite vermieden werden kann, ohne dass eine der zum Einspannen dienenden Halterungen an einer axialen Führung verstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs definierte Spannvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass das frei drehbare Anschlagstück in einem die Spannstelle umschließenden Futtergehäuse drehbar gelagert ist und das Futtergehäuse im Bereich der Spannstelle für das Werkstück wenigstens ein Fenster für den Zutritt eines Bearbeitungswerkzeugs zur Außenseite des Werkstücks hat, dass im Bereich des frei drehbaren Anschlagstücks an dem Futtergehäuse und an diesem Anschlagstück selbst eine axiale Durchgangsöffnung zu dem eingespannten Werkstück oder zu der Innenseite oder Innenausnehmung des eingespannten Werkstücks vorgesehen ist und dass das Futtergehäuse mit seinem der Drehlagerung für das Anschlagstück abgewandten Rand an einem Spindelstock für das drehbar angetriebene Spannstück konzentrisch zu diesem befestigt ist.

Auf diese Weise kann also ein Werkstück zwischen dem Spannstück und dem Anschlagstück eingespannt werden, wobei zum Beispiel ein zu bearbeitender Ring an seinen Stirnflächen oder Stirnseiten erfasst wird, wonach sowohl die Außenseite als auch von der offenen Stirnseite des Futtergehäuses und des Anschlagstücks her die Innenseite für entsprechende Bearbeitungswerkzeuge zugänglich sind. Somit können sowohl die Außenseite als auch die Innenseite bearbeitet werden, ohne dass das Werkstück umgespannt werden muss. Dabei können in vorteilhafter Weise sogar Werkstücke bearbeitet werden, die nicht rotationssymmetrisch sind, sondern eine innere Bohrung oder Fräsung oder dergleichen aufweisen und außenseitig ebenfalls mit einer Fräsung oder Bohrung versehen oder beschliffen werden sollen. In diesem Falle ist dann der Drehantrieb des Spannstücks still zu setzen und das Spannstück zweckmäßigerweise festgelegt.

Dabei wird durch das Futtergehäuse vermieden, dass eine Halterung für das Werkstück, nämlich das Anschlagstück, an einer axialen Führung verstellbar gehalten wird.

Es kann auf diese Weise auch ein Zahnrad gespannt und die Verzahnung bearbeitet oder geschliffen und in der selben Aufspannung, also ohne Umspannen, davor oder danach seine Innenöffnung oder Bohrung bearbeitet werden. In diesem Fall kann die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zweckmäßigerweise in eine kombinierte Verzahnungs- und Schleifmaschine eingebaut sein.

Günstig ist es, wenn die einander zugewandten, ein Werkstück zwischen sich aufnehmenden, die Spannstelle begrenzenden Spannflächen einerseits des Spannstücks und andererseits des Anschlagstücks ringförmig und insbesondere parallel zueinander angeordneten sind. Vor allem innen und außen zu bearbeitende Ringe können dann an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten plan gespannt werden. Außerdem kann so eine ausreichend hohe Spannkraft in axialer Richtung bewirkt werden, die den Kräften standhalten kann, die bei der Bearbeitung des Werkstücks auftreten.

Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Spannflächen des Spannstücks und des Anschlagstücks in einer rechtwinklig zur Drehachse des angetriebenen Spannstücks angeordneten Ebene liegen. Dadurch kann der häufigste Fall erfasst werden, nämlich das Einspannen von Ringen oder Hülsen oder hülsenförmigen Werkstücken, die einander parallele Stirnseiten oder Stirnflächen haben.

Innerhalb des angetriebenen Spannstücks kann eine Innenhöhlung angeordnet sein, die an der Stirnfläche des Spannstücks im Bereich von dessen Spannfläche offen ist, und in dieser Innenhöhlung kann eine in axialer Richtung koaxial zu dem Spannstück angeordnete und verstellbare Zentrierung vorgesehen sein, die über die Spannfläche des Spannstücks hinaus und somit in den inneren Querschnitt eines Werkstücks hineinverschiebbar und wieder zurückziehbar ist. Vor allem Hülsen oder Ringe können auf diese Weise vor dem endgültigen Einspannen zentriert werden, so dass die Bearbeitung an der Innenseite und an der Außenseite mit entsprechend hoher Genauigkeit erfolgen kann.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn das Futtergehäuse in seinem Endbereich innenseitig eine Drehlagerung hat, an welcher das mitdrehbare Anschlagstück angeordnet ist und wenn diese Drehlagerung mittels eines Halteringes an der Stirnseite des Futtergehäuses ihrerseits lösbar befestigt ist. Somit kann die Drehlagerung auch ausgetauscht werden, das heißt es können Lagerstücke mit unterschiedlichen Querschnitten oder Durchmessern eingefügt werden, um eine Anpassung an unterschiedliche Abmessungen des Werkstücks zu bewirken.

Ferner kann das mitdrehbare Anschlagstück lösbar an der Drehlagerung befestigt sein, so dass auch dadurch wiederum unterschiedliche Abmessungen von Werkstücken, insbesondere in axialer Richtung durch den Austausch des Anschlagstücks berücksichtigt werden können. Ferner können dadurch unterschiedliche Formen an der Stirnseite eines Werkstücks berücksichtigt werden.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass das Futtergehäuse lösbar an dem Spindelstück befestigt ist. Somit kann auch das gesamte Futtergehäuse mit dem Anschlagstück gelöst und gegebenenfalls gegen eine anders bemessenes oder dimensioniertes Futtergehäuse mit Anschlagstück ausgetauscht werden, wenn eine Anpassung an eine andere Werkstückgröße erforderlich ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung von ganz erheblicher Bedeutung kann darin bestehen, dass in der Wandung des Futtergehäuses mehr als ein Fenster, wenigstens zwei Fenster vorgesehen sind, so dass die Spannstelle von zwei Seiten quer zur Mittelachse zugänglich ist. Dabei können zwei einander gegenüberliegende Fenster vorgesehen sein. Dadurch ist es möglich, die Außenseite des Werkstücks beispielsweise nacheinander von verschiedenen Seiten mit unterschiedlichen Werkzeugen, beispielsweise zunächst mit einem Drehwerkzeug und anschließend mit einem Schleifwerkzeug zu bearbeiten. Ein weiterer erheblicher Vorteil von zwei einander gegenüberliegenden Fenstern an dem Futtergehäuse besteht darin, dass das Werkstück durch das eine Fenster der Spannstelle zugeführt und beim Wechsel des Werkstücks, wenn also das nächste Werkstück von der selben Seite durch das selbe Fenster zugeführt werden soll, das bereits bearbeitete Werkstück am gegenüberliegenden Fenster abgeführt oder herausgenommen werden kann. Dadurch kann vermieden werden dass für das Entnehmen des Werkstücks vor dem Zuführen des nächsten Werkstücks zuviel Zeit verbraucht wird.

Günstig ist es dabei, wenn die Fenster an dem Futtergehäuse gleich groß sind. Dadurch ist das Zuführen und das Abführen des jeweiligen Werkstücks entsprechend gewährleistet. Es könnte aber auch ein Fenster größer als das andere sein, wenn für das Werkzeug, welches an diesem größeren Fenster angesetzt werden muss, eine entsprechende Abmessung hat, die für das Werkstück selbst nicht unbedingt erforderlich ist.

Die Vorrichtung kann in axialer Richtung und/oder quer zu der axialen Richtung und/oder in Umfangsrichtung verstellbar und festlegbar sein. Auch dadurch kann eine Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Werkstücke erfolgen.

Dabei kann insbesondere das Futtergehäuse in unterschiedlichen Lagen festlegbar sein.

Beispielsweise kann dadurch auch der Vorschub für die Bearbeitung der Innenseite eines etwa ring- oder hülsenförmigen Werkstücks durchgeführt werden, welches selbst rotiert und aufgrund der Axialbewegung relativ zu einem feststehenden Werkzeug entsprechend bearbeitet werden kann. Dazu ist dann die gesamte Vorrichtung mit Futtergehäuse und Spannstelle mit Hilfe der sie tragenden Maschinenspindel relativ zu einem solchen Werkzeug in axialer Richtung verstellbar.

Es ist aber auch möglich, dass die Vorrichtung stillsteht und die Werkzeuge für die Bearbeitung entsprechend verstellt werden.

Das Spannstück und/oder das Anschlagstück können lösbar und austauschbar sein, um eine Anpassung an unterschiedlich bemessene Werkstücke zu ermöglichen.

Die Vorrichtung kann mit ihrer Mittelachse vertikal oder horizontal angeordnet sein. Dabei kann die vertikale Anordnung eine stehende oder eine hängende Anordnung sein.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass zumindest das angetriebene Spannstück an der Berührfläche für das Werkstück einen erhöhten Reibungskoeffizienten hat oder eine rauhart beschichtete Oberfläche aufweist, die zum Beispiel Diamantstaub oder einen Staub eines anderen harten Werkstoffs aufweist. Dadurch kann bei gleichem Spanndruck die Widerstandskraft des eingespannten Werkstücks gegen die Bearbeitungskräfte erhöht werden.

Auch das frei drehbare Anschlagstück kann an der Berührfläche für das Werkstück einen erhöhten Reibungskoeffizienten oder eine rauhart beschichtete Oberfläche mit Diamantstaub oder mit einem Staub eines anderen harten Werkstoffs haben. Entsprechend gut kann auch das von dem drehbaren Anschlagstück bewirkte Drehmoment über das Werkstück auf das Anschlagstück übertragen werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann ein permanenter Antrieb für das Anschlagstück dieses während der Bearbeitung in Rotation halten. Es ist aber auch möglich, dass der Drehantrieb des Spannstücks einen Drehweggeber oder Encoder und/oder einen Schritt- oder Servomotor aufweist, womit das Spannstück jeweils nur in eine vorgegebene, beispielsweise durch ein Programm vorgegebene Arbeitsstellung gebracht wird, in welcher dann an der Außenseite und/oder an der Innenseite die gewünschte Bearbeitung durchgeführt wird.

Das Futtergehäuse kann zum Beispiel auf dem Spindelstock einer pic-up-Dreh- und Schleifmaschine zentriert und befestigt sein. Innerhalb des Futtergehäuses ist der Raum für die vorstehend beschriebenen rotierenden Teile der Spannvorrichtung, die ihrerseits auf der Maschinenspindel und Gegenlager befestigt sind. Gegenüber der Drehspindel mit dem Spannstück ist im Futtergehäuse als Gegenlager und Werkstückanschlag das frei drehbare Anschlagstück eingebaut. Durch die seitlich zwischen Gegenlager und Befestigungsflansch des Futtergehäuses vorgesehenen Fenster ist eine Zugänglichkeit für die Werkzeuge und das Zu- und Abführen der Werkstücke ermöglicht.

Für die Bearbeitung ringförmiger Teile, bei denen die Außenkontur zum Innendurchmesser mit höchster Genauigkeit hergestellt werden muss, wird mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung folgendermaßen vorgegangen:

Die Werkstücke werden bevorzugt automatisch in eine Beladestation geleitet. Der Spindelstock fährt mit der Spannvorrichtung in die Beladestation. Dort wird das Werkstück durch das seitliche Bearbeitungsfenster in die erfindungsgemäße Vorrichtung in die Spannstelle gebracht und konzentrisch zur Spindelmitte angeordnet und auf den Werkstückanschlag am Gegenlager gelegt oder daran abgestützt. Die Zentrierung kann nun in die Innenausnehmung des Werkstücks einfahren und dieses bezogen auf die Spindelmitte zentrieren. Danach kann das Spannstück in axialer Richtung gegen das Werkstück hin verstellt werden und dieses mit entsprechender Axialkraft, die einstellbar sein kann, gegen das Anschlagstück drücken. Dabei kann das Spannstück hydraulisch festgelegt werden, so dass das Werkstück zwischen dem Spannstück und dem Anschlagstück kraftschlüssig gespannt ist. Nunmehr kann die Zentrierung aus der Innenöffnung des Werkstücks wieder herausbewegt werden, um auch den Raum für die Innenbearbeitung freizugeben.

Die Bearbeitung der Innenkontur kann mit entsprechenden Werkzeugen von einem Revolverkopf aus durch die axiale offene Seite des Anschlagstücks erfolgen, während die Bearbeitung der Außenkontur durch das oder die seitlichen Fenster im Futtergehäuse mit entsprechenden Werkzeugen wiederum von einem Revolverkopf aus durchgeführt werden kann. Das fertige Werkstück wird nach dem Lösen der Einspannung seitlich durch eines der Fenster im Futtergehäuse herausgeschoben, wonach ein neues Werkstück von der gegenüberliegenden Seite in die Spannvorrichtung an die Einspannstelle gebracht und der neue Spannvorgang eingeleitet werden.

Alle Bewegungen, die für das Spannen und Lösen erforderlich sind, können hydraulisch eingeleitet werden. Dabei können Kolben und Zylinder für diese hydraulischen Bewegungen im Grundkörper des rotierenden Teils eingebaut sein. Die Hydraulikleitungen können durch die Maschinenspindel geleitet und über eine drehbare Mehrfachzuführung am Ende der Maschinenspindel versorgt werden.

Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks, welches sowohl an einer Innenseite als auch an seiner Außenseite oder gegebenenfalls an einer Stirnseite spanabhebend bearbeitet werden soll, ohne dass für diese unterschiedlichen Bearbeitungsstellen das Werkstück umgespannt werden muss.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:

1 eine schaubildliche Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Futtergehäuse mit Blick auf ein seitliches Fenster, hinter welchem die Spannstelle und ein eingespanntes Werkstück erkennbar sind,

2 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit deren Befestigung an einem Spindelstock einer Dreh- oder Schleifmaschine, wobei auch die Maschinenspindel erkennbar ist, mit welcher ein erfindungsgemäß drehbar angetriebenes Spannstück verbunden ist, sowie

3 die Darstellung der stirnseitigen Endbereiche der Vorrichtung und ihres Futtergehäuses in drei unterschiedlichen Größen zur Anpassung an unterschiedlich große Werkstücke.

Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient in noch zu beschreibender Weise zum Einspannen eines Werkstücks 2, welches sowohl an seiner Innenseite 2a als auch an seiner Außenseite 2b zum Beispiel spanabhebend bearbeitet werden soll. In 2 erkennt man ein ringförmiges Werkstück 2, welches aber auch als Hülse ausgebildet sein könnte und zum Beispiel ein Lagerring für ein Wälzlager ist, bei welchem es auf hohe Genauigkeit der Innenseite und der Außenseite und auf deren gegenseitiger Zuordnung ankommt.

Zur Bildung einer Spannstelle, in welcher das Werkstück 2 für seine Bearbeitung eingespannt wird, weist die Vorrichtung 1 ein drehbar angetriebenes und zur Durchführung der Einspann- und der Lösebewegung in axialer Richtung verstellbares Spannstück 3 und mit Abstand dazu ein koaxiales, frei drehbares Anschlagstück 4 auf, wobei dieser Abstand zwischen Spannstück 3 und Anschlagstück 4 praktisch die Spannstelle bildet, so dass das Werkstück 2 an einander abgewandten Stirnseiten oder Stirnflächen, die es zwischen seiner Innenseite 2a und seiner Außenseite 2b hat, einspannbar ist, wie es in 2 deutlich dargestellt ist.

Dabei ist das frei drehbare Anschlagstück 4 in einem die Spannstelle umschließenden Futtergehäuse 5 mittels Wälzlagern in einer Drehlagerung 6 drehbar gelagert und das Futtergehäuse 5 hat im Bereich der Spannstelle für das Werkstück 2 Fenster 7 für den Zutritt eines Bearbeitungswerkzeugs zur Außenseite des Werkstücks 2, wobei im Ausführungsbeispiel zwei einander gegenüberliegende und gleichgroße derartige Fenster 7 beispielsweise für mehrere Bearbeitungswerkzeuge vorgesehen sind, die außerdem den Austausch eines fertig barbeiteten Werkstücks 2 durch ein weiteres zu bearbeitendes Werkstück 2 dadurch erleichtern, dass das fertige Werkstück 2 durch das eine Fenster entfernt und das nächste Werkstück durch das gegenüberliegende Fenster 7 zugeführt werden können.

Ferner erkennt man in den 2 und 3, dass im Bereich des frei drehbaren Anschlagstücks 4 an dem Futtergehäuse 5 und an diesem Anschlagstück 4 selbst eine axiale Durchgangsöffnung 8 zu dem eingespannten Werkstück 2 oder zu der Innenseite 2a oder Innenausnehmung des eingespannten Werkstücks 2 vorgesehen ist. Somit kann durch diese Öffnung 8 ein weiteres Bearbeitungswerkzeug eingeführt werden, womit die Innenseite 2a des Werkstücks 2 in der selben Einspannung bearbeitet werden kann.

Dabei erkennt man vor allem in 2 deutlich, dass das Futtergehäuse 5 mit seinem der Drehlagerung 6 für das Anschlagstück 4 abgewandten Rand lösbar an dem Spindelstock 9 oder dergleichen einer Dreh- und/oder Schleifmaschine befestigt ist und dabei konzentrisch zu dem Anschlagstück 4 und auch zu dem Spannstück 3 angeordnet ist. Der Drehantrieb des Spannstücks 3 erfolgt dabei durch seine Befestigung an der Maschinenspindel 10, deren endseitige Lager 11 in dem Spindelstock 9 in 2 erkennbar sind.

Im Ausführungsbeispiel sind die einander zugewandten, ein Werkstück 2 zwischen sich aufnehmenden, die Spannstelle bildenden oder begrenzenden Spannflächen einerseits des Spannstücks 3 und andererseits des Anschlagstücks 4 ringförmig und parallel zu einander angeordnet, so dass sie eine plane Einspannung des Werkstücks 2 an seinen einander gegenüberliegenden parallelen Stirnseiten ermöglichen. Dadurch sind sowohl die Außenseite 2b als auch die Innenseite 2a vollständig frei und für eine spanende Bearbeitung zugänglich. Dabei liegen die einander zugewandten, im Ausführungsbeispiel parallelen Spannflächen des Spannstücks 3 und des Anschlagstücks 4 jeweils in einer rechtwinklig zur Drehachse 12 des angetriebenen Spannstücks 3 angeordneten Ebene.

Innerhalb des Spannstücks 3 ist eine Innenhöhlung 3a angeordnet, die an der Spannfläche, also auf der dem Werkstück 2 zugewandten Seite, offen ist. In dieser Innenhöhlung 3a befindet sich eine in axialer Richtung koaxial zu dem Spannstück 3 angeordnete und verstellbare, schematisiert angedeutete Zentrierung 13, die über die Spannfläche des Spannstücks 3, also über dessen dem Werkstück 2 zugewandte Stirnseite hinaus und somit in den inneren Querschnitt und an die Innenseite 2a des Werkstücks 2 verschiebbar und wieder zurückziehbar ist, um vor dem endgültigen Festspannen das Werkstück 2 zunächst zu zentrieren.

In den 2 und 3 erkennt man, dass das Futtergehäuse 5 in seinem seiner Befestigungsstelle an dem Spindelstock 9 abgewandten Endbereich innenseitig die durch Wälzlager gebildete Drehlagerung 6 hat, an welcher das mitdrehbare Anschlagstück 4 lösbar angeordnet ist. Man erkennt deutlich ein an den Innenringen der Wälzlager 6 befindliches Hülsenteil 6a dieser Drehlagerung 6, mit welchem das Anschlagstück 4 über einen zu ihm gehörenden Flansch 14 und Schrauben 15 lösbar befestigt ist, solange das Hülsenteil 6a noch nicht in seiner Gebrauchsstellung befestigt oder wieder aus dieser gelöst ist.

Die Drehlagerung mit dem Hülsenteil 6a ist dabei mittels eines Halteringes 16 an der Stirnseite des Futtergehäuses 5 ihrerseits lösbar befestigt, kann also gegebenenfalls zum Autausch des Anschlagstücks 4 demontiert werden.

Gleichzeitig zeigt 3, dass für unterschiedlich bemessene Werkstücke 2 auch unterschiedlich bemessene Futtergehäuse 5 mit unterschiedlich bemessenen Anschlagstücken 4 eingesetzt werden können, zumal das Futtergehäuse 5 seinerseits mit Hilfe eines Flansches 5a und Schrauben 17 lösbar an dem Spindelstock 9 befestigt ist.

Durch Veränderung der Position des Spindelstocks 9 kann die Vorrichtung in axialer Richtung, gegebenenfalls aber auch quer zu dieser axialen Richtung und in Umfangsrichtung verstellbar und festlegbar sein, wobei vor allem eine axiale Verstellung auch als Vorschubbewegung des Werkstücks 2 benutzt werden kann, um dieses relativ zu einem stehenden Werkzeug zu verschieben.

Dass das Anschlagstück 4 lösbar und austauschbar ist, wurde schon erwähnt. Auch das Spannstück 3 kann insbesondere zur Anpassung an unterschiedlich bemessene Werkstücke 2 austauschbar gestaltet sein.

Während im Ausführungsbeispiel die Mittelachse 12 vertikal und die Vorrichtung 1 hängend angeordnet sind, ist auch eine horizontale Anordnung oder eine gegenüber 1 und 2 umgekehrte stehende Anordnung möglich.

Es sei ferner erwähnt, dass das Spannstück 3 und auch das Anschlagstück 4 an ihren Berührflächen für das Werkstück 2 einen erhöhten Reibungskoeffizienten haben können, der beispielsweise durch eine rauhart beschichtete Oberfläche bewirkt wird. Beispielsweise können diese die Spannstelle bildenden, einander zugewandten Berührflächen mit Diamantstaub oder mit einem Staub eines anderen harten Werkstoffs versehen sein, um auch in Drehrichtung eine bestmögliche Festlegung des Werkstücks 2 zu erhalten.

Es sei auch noch erwähnt, dass das Spannstück 3 zwar während des Betriebes ständig rotieren kann, dass der Drehantrieb des Spannstücks 3 aber auch einen Drehweggeber oder Encoder und/oder einen Schritt- oder Servomotor aufweisen kann, womit das Spannstück 3 jeweils nur um bestimmte Teile einer Drehbewegung verstellt werden kann, um dann bei feststehender Lage eine Bearbeitung des Werkstücks 2 beispielsweise mit einem Bohrer oder Fräser oder dergleichen zu ermöglichen.

Es kann also ein Werkstück 2 von der Seite durch ein Fenster 7 in die Spannstelle geschoben und beispielsweise auf das Anschlagstück 4 gelegt werden. Danach erfolgt mit Hilfe der Zentrierung 13 die genaue Ausrichtung dieses Werkstücks 2, wobei die Zentrierung in die Werkstückbohrung oder Innenseite 2a einfährt. Danach kann das Spannstück 3 gegen das Werkstück 2 hin verstellt werden und dieses mit entsprechender weiterer axialer Beaufschlagung gegen das Anschlagstück 4 drücken, wodurch das Werkstück 2 in zentrierter Lage festgelegt ist. Dabei kann das Spannstück 3 hydraulisch festlegt oder festgeklemmt werden.

Nach dem Zurückziehen der Zentrierung 13 kann die Bearbeitung der Innenkontur durch die Öffnung 8 erfolgen, während die Bearbeitung der Außenkontur durch das oder die seitlichen Fenster 4 im Futtergehäuse 5 durchgeführt werden kann.

Nach der Bearbeitung kann der gesamte Spindelstock 9 mit der Spannvorrichtung 1 zu einer End- und Beladestation verfahren, um dort die Einspannung des Werkstücks 2 zu lösen und dieses durch das eine Fenster 7 herauszunehmen, während durch das gegenüberliegende Fenster 7 ein neues Werkstück 2 eingelegt und in gleicher Weise behandelt werden kann.

Soll ein Werkstück 2 anderer Abmessung eingespannt werden, kann gegebenenfalls gemäß 3 das Futtergehäuse 5 mit dem frei drehbaren Anschlagstück ausgewechselt werden, wobei unterschiedlich bemessene Futtergehäuse 5 und Anschlagstücke 4 zur Verfügung stehen können.


Anspruch[de]
  1. Vorrichtung (1) zum Einspannen eines Werkstücks (2), welches sowohl an einer Innenseite (2a) oder Stirnseite als auch an seiner Außenseite (2b) insbesondere spanabhebend zu bearbeiten ist und vorzugsweise ringförmig oder hülsenförmig ist und/oder eine stirnseitig offene Innenausnehmung hat, wobei sie zur Bildung einer Spannstelle ein drehbar angetriebenes und zur Durchführung der Einspann- und der Lösebewegung in axialer Richtung verstellbares Spannstück (3) und mit Abstand dazu ein koaxiales frei drehbares Anschlagstück (4) aufweist, so dass das Werkstück (2) an einander abgewandten Stirnseiten oder Stirnflächen einspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das frei drehbare Anschlagstück (4) in einem die Spannstelle umschließenden Futtergehäuse (5) drehbar gelagert ist und das Futtergehäuse (5) im Bereich der Spannstelle für das Werkstück (2) wenigstens ein Fenster (7) für den Zutritt eines Bearbeitungswerkzeugs zur Außenseite des Werkstücks (2) hat, dass im Bereich des frei drehbaren Anschlagstücks (4) an dem Futtergehäuse (5) und an diesem Anschlagstück (4) selbst eine axiale Durchgangsöffnung (8) zu dem eingespannten Werkstück (2) oder zu der Innenseite (2a) oder Innenausnehmung des eingespannten Werkstücks (2) vorgesehen ist und dass das Futtergehäuse (5) mit seinem der Drehlagerung (6) für das Anschlagstück (4) abgewandten Rand an einem Spindelstock (9) für das drehbar angetriebene Spannstück (3) konzentrisch zu diesem befestigt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten, ein Werkstück (2) zwischen sich aufnehmenden, die Spannstelle begrenzenden Spannflächen einerseits des Spannstücks (3) und andererseits des Anschlagstücks (4) ringförmig ausgebildet sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten, die Spannstelle begrenzenden Spannflächen einerseits des Spannstücks (3) und andererseits des Anschlagstücks (4) parallel zueinander angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannflächen des Spannstücks (3) und des Anschlagstücks (4) in einer rechtwinklig zur Drehachse (12) des angetriebenen Spannstücks (3) angeordneten Ebene liegen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des angetriebenen Spannstücks (3) eine Innenhöhlung (3a) angeordnet ist, die an der Spannfläche offen ist, und dass in dieser Innenhöhlung (3a) eine in axialer Richtung koaxial zu dem Spannstück (3) angeordnete und verstellbare Zentrierung (13) vorgesehen ist, die über die Spannfläche des Spannstücks (3) hinaus und somit in den inneren Querschnitt eines Werkstücks (2a) hinein verschiebbar und wieder zurückziehbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Futtergehäuse (5) in seinem Endbereich innenseitig eine Drehlagerung (6) hat, an welcher das mitdrehbare Anschlagstück (4) angeordnet ist, und dass diese Drehlagerung (6) mittels eines Halteringes (16) an der Stirnseite des Futtergehäuses (5) ihrerseits lösbar befestigt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mitdrehbare Anschlagstück (4) lösbar an der Drehlagerung (6) befestigt ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Futtergehäuse (5) lösbar an dem Spindelstock (9) befestigt ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung des Futtergehäuses (5) mehr als ein Fenster (7), wenigstens zwei Fenster (7) vorgesehen sind, so dass die Spannstelle von zwei Seiten quer zur Mittelachse zugänglich ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei einander gegenüberliegende Fenster (7) vorgesehen sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fenster (7) an dem Futtergehäuse (5) gleich groß sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie in axialer Richtung und/oder quer zu der axialen Richtung und/oder in Umfangsrichtung verstellbar und festlegbar ist
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Futtergehäuse (5) in unterschiedlichen Lagen festlegbar ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannstück (3) und/oder das Anschlagstück (4) lösbar und austauschbar sind.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit ihrer Mittelachse (12) vertikal oder horizontal angeordnet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das angetriebene Spannstück (3) an der Berührfläche für das Werkstück (2) einen erhöhten Reibungskoeffizienten hat, oder eine rauhart beschichtete Oberfläche aufweist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das frei drehbare Anschlagstück (4) an der Berührfläche für das Werkstück einen erhöhten Reibungskoeffizienten oder eine rauhart beschichtete Oberfläche mit Diamantstaub oder mit einem Staub eines anderen harten Werkstoffs hat.
  18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb für das Spannstück (3) einen Drehweggeber oder Encoder und/oder einen Schritt- oder Servomotor aufweist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






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