DE202018105229U1

DE202018105229U1 - jaw

Info

Publication number: DE202018105229U1
Application number: DE202018105229.2U
Authority: DE
Original assignee: Schunk SE and Co KG
Current assignee: SCHUNK SE & CO. KG SPANNTECHNIK GREIFTECHNIK A, DE
Priority date: 2018-09-12
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2019-12-16
Anticipated expiration: 2028-09-13

Abstract

Spannbacke (1) für ein Spannfutter mit einem Spannbackenkörper (2), dereine längliche, insbesondere rechteckige Bodenfläche (3),zwei senkrecht von der Bodenfläche (3) aufragende Seitenwände (5, 6) dreieckiger Grundform,eine sich senkrecht zu der Bodenfläche (3) und den Seitenwänden (5, 6) erstreckende vordere Stirnfläche (7), in deren oberem Endbereich eine Spannfläche (13) zum Spannen eines Werkstücks ausgebildet ist, undeine der vorderen Stirnfläche (7) gegenüberliegende und gegenüber dieser geneigte Schrägfläche (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Spannbackenkörper (2) eine Messaussparung (18) zur Anbringung eines Dehnungsmessstreifens ausgebildet ist, die sich zwischen den beiden Seitenwänden (5, 6) des Spannbackenkörpers (2) erstreckt und diesen vollständig durchdringt.Clamping jaw (1) for a chuck with a clamping jaw body (2), which has an elongated, in particular rectangular, bottom surface (3), two side walls (5, 6) of triangular shape rising vertically from the bottom surface (3), one perpendicular to the bottom surface (3 ) and the side walls (5, 6) extending front end face (7), in the upper end area of which a clamping surface (13) is formed for clamping a workpiece, and which has an inclined surface (10) opposite the front end surface (7) and inclined towards it, characterized in that a measuring recess (18) for attaching a strain gauge is formed in the jaw body (2), which extends between the two side walls (5, 6) of the jaw body (2) and completely penetrates the latter.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannbacke für ein Spannfutter mit einem Spannbackenkörper, der eine längliche, insbesondere rechteckige Bodenfläche, zwei senkrecht von der Bodenfläche aufragende Seitenwände dreieckiger Grundform, eine sich senkrecht zu der Bodenfläche und den Seitenwänden erstreckende vordere Stirnfläche, in deren oberem Endbereich eine Spannfläche zum Spannen eines Werkstücks ausgebildet ist, und eine der vorderen Stirnfläche gegenüberliegende und gegenüber dieser geneigte Schrägfläche aufweist.The present invention relates to a clamping jaw for a chuck with a clamping jaw body, which has an elongated, in particular rectangular bottom surface, two side walls of triangular basic shape projecting perpendicularly from the bottom surface, a front end surface extending perpendicular to the bottom surface and the side walls, a clamping surface in the upper end region thereof is designed for clamping a workpiece, and has an inclined surface opposite the front end surface and inclined relative to this.

Spannfutter zum Spannen von Bauteilen oder Werkzeugen sind bekannt und werden in der Praxis in vielfältiger Weise zum Einspannen und Bearbeiten von Werkstücken benötigt und eingesetzt. Die herkömmlichen Spannfutter sind üblicherweise als sogenannte Dreibackenfutter ausgebildet und besitzen einen formsteifen Futterkörper, der eine zentrale Aufnahme für ein zu bearbeitendes Werkstück aufweist, sowie mehrere Spannbacken, die in radialen Führungsnuten des Futterkörpers angeordnet sind und durch einen Antrieb gemeinsam verstellt werden können. Ein Problem, welches bei den herkömmlichen Spannfuttern häufig auftritt, besteht darin, dass mit zunehmender Drehzahl im Betrieb hohe Fliehkräfte auftreten, die dazu führen, dass die an sich radial nach innen gegen das zu spannende Bauteil gespannten Spannbacken nach außen gezogen werden und es somit zu einer Verringerung der Spannkraft kommt.Chucks for clamping components or tools are known and are required and used in practice in a variety of ways for clamping and machining workpieces. The conventional chucks are usually designed as so-called three-jaw chucks and have a dimensionally stable chuck body, which has a central receptacle for a workpiece to be machined, as well as several clamping jaws, which are arranged in radial guide grooves of the chuck body and can be adjusted together by a drive. A problem that often occurs with conventional chucks is that with increasing speed during operation, high centrifugal forces occur, which lead to the fact that the clamping jaws, which are in themselves radially inward against the component to be clamped, are pulled outwards and thus close a reduction in tension.

Die nachlassende Spannkraft bei hohen Drehzahlen kann dabei nicht auf Basis von Erfahrungswerten ermittelt werden, da sie in erheblichem Maße von Reibungswerten, dem Übersetzungsverhalten des Futtergetriebes, den Fliehkräften an den Spannbacken und den Steifigkeiten des Futters und des Werkstücks abhängt. Aufgrund der Vielzahl von Einflussfaktoren genügt es nicht, lediglich in Abhängigkeit von der Drehzahl die Spannkraft anzupassen.The declining clamping force at high speeds cannot be determined on the basis of empirical values, since it depends to a large extent on friction values, the translation behavior of the feed gear, the centrifugal forces on the clamping jaws and the rigidity of the chuck and the workpiece. Due to the large number of influencing factors, it is not sufficient to simply adjust the clamping force depending on the speed.

Als Lösung für dieses Problem wird in der DE 40 40 309 A1 vorgeschlagen, die real wirkende Spannkraft während eines Bearbeitungsvorgangs an der Spannbacke selbst zu messen. Diese sind zweiteilig ausgebildet und setzen sich zusammen aus Grundbacken, welche in den Führungsnuten des Futterkörpers radial bewegbar sind, und Aufsatzbacken, welche an den Grundbacken festgeschraubt werden können und eine Spannfläche zum Spannen eines Werkstücks aufweisen. An den Grundbacken sind dabei Formschlusselemente zum Übertragen der Spannkraft ausgebildet, beispielsweise eine Verzahnung, welche in korrespondierende Gegenelemente der Aufsatzbacken eingreifen.As a solution to this problem is in the DE 40 40 309 A1 proposed to measure the actual acting clamping force during a machining operation on the clamping jaw itself. These are formed in two parts and are composed of base jaws, which can be moved radially in the guide grooves of the chuck body, and top jaws, which can be screwed onto the base jaws and have a clamping surface for clamping a workpiece. Form-locking elements for transmitting the clamping force are formed on the base jaws, for example a toothing, which engage in corresponding counter-elements of the top jaws.

Um die Spannkraft während eines Bearbeitungsvorgangs kontinuierlich erfassen zu können, wird an mindestens einer Grundbacke unterhalb der im Eingriff mit den Aufsatzbacken stehenden Formschlusselementen ein Dehnungsmessstreifen angebracht. Dieser erfasst die elastische Verformung der Grundbacken in diesem Bereich und ist über Schleifkontakte mit einer Auswerteeinheit verbunden, welche von diesen Daten ausgehend die real wirkende Spannkraft ermittelt.In order to be able to continuously record the clamping force during a machining process, a strain gauge is attached to at least one base jaw below the form-locking elements which are in engagement with the top jaws. This detects the elastic deformation of the base jaws in this area and is connected to an evaluation unit via sliding contacts, which uses this data to determine the actual clamping force.

Als nachteilig an diesem Aufbau wird zum Teil angesehen, dass der Dehnungsmessstreifen in einiger Entfernung von dem Spannbereich, in welchem die Spannkraft unmittelbar auf das Werkstück wirkt, angeordnet ist, und dass es bei einer der zweiteiligen Ausgestaltung der Spannbacken zu Verfälschungen der Messergebnisse in Folge einer möglicherweise ungleichmäßigen Kraftübertragung in den Formschlusselementen kommen kann.One disadvantage of this construction is that the strain gauge is located some distance from the clamping area, in which the clamping force acts directly on the workpiece, and that one of the two-part design of the clamping jaws falsifies the measurement results as a result possibly uneven power transmission can occur in the positive locking elements.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Spannbacke für ein Spannfutter so auszugestalten, dass die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden und eine präzise Messung der real wirkenden Spannkraft während des Bearbeitungsvorgangs möglich ist.The object of the present invention is therefore to design a clamping jaw for a chuck in such a way that the disadvantages described above are avoided and a precise measurement of the actually acting clamping force is possible during the machining process.

Diese Aufgabe ist bei einer Spannbacke der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass im Spannbackenkörper eine Messaussparung zur Anbringung eines Dehnungsmessstreifens ausgebildet ist, die sich zwischen den beiden Seitenwänden des Spannbackenkörpers erstreckt und diesen vollständig durchdringt. In bevorzugter Ausgestaltung ist die Messaussparung in der oberen Hälfte des Spannbackenkörpers angeordnet und erstreckt sich insbesondere in Höhenrichtung in den Bereich der Spannfläche.This object is achieved in the case of a clamping jaw of the type mentioned at the outset in that a measuring recess for attaching a strain gauge is formed in the clamping jaw body, which extends between the two side walls of the clamping jaw body and penetrates it completely. In a preferred embodiment, the measurement cutout is arranged in the upper half of the clamping jaw body and extends in particular in the height direction in the area of the clamping surface.

Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, im Spannbackenkörper eine Aussparung vorzusehen, welche den Spannbackenkörper zwischen den Seitenwänden durchsetzt und in welcher ein Dehnungsmessstreifen angebracht werden kann, um die elastische Verformung in der Nähe der Spannfläche zu messen und somit eine genaue und wenig fehlerbehaftete Erfassung der realen Spannkraft während eines Bearbeitungsvorgangs zu ermöglichen. Die Messaussparung hat dabei nicht nur die Aufgabe, eine Fläche zum Anbringen eines Dehnungsmessstreifens zu schaffen, sondern gleichzeitig durch die Querschnittsverringerung und die damit einhergehende Konzentration des Kraftflusses einen Bereich erhöhter elastischer Verformung in der Nähe der Spannfläche zu bilden, wo unmittelbar die Spannkraft auf den Spannbackenkörper wirkt.This configuration is based on the consideration of providing a recess in the clamping jaw body which penetrates the clamping jaw body between the side walls and in which a strain gauge can be attached in order to measure the elastic deformation in the vicinity of the clamping surface and thus an accurate and less faulty detection of the real ones Allow clamping force during a machining process. The measurement recess not only has the task of creating a surface for attaching a strain gauge, but at the same time, through the reduction in cross-section and the associated concentration of the force flow, form an area of increased elastic deformation in the vicinity of the clamping surface, where the clamping force directly on the clamping jaw body acts.

Bevorzugt weist die Messaussparung eine dreieckige Querschnittsfläche mit vorzugsweise abgerundeten Ecken auf. Dabei kann sich eine vordere Grundseite der Messaussparung parallel zur vorderen Stirnfläche des Spannbackenkörpers erstrecken, wobei deren Länge zweckmäßigerweise zwischen 10 und 50 mm und/oder zwischen 10 und 40% der Höhe des Spannbackenkörpers beträgt.The measurement cutout preferably has a triangular cross-sectional area with preferably rounded corners. A front base of the measurement recess can extend parallel to the front end face of the jaw body, the length of which is expediently between 10 and 50 mm and / or between 10 and 40% of the height of the jaw body.

Bevorzugt schließt die Grundseite der Messaussparung mit der sich unten anschließenden Schenkelseite einen Winkel zwischen 10 und 30° ein, sowie mit der sich oben anschließenden Schenkelseite einen Winkel zwischen 45 und 70°. Die durch die vorgegebene Länge der Grundseite und die sich anschließenden Winkel eindeutig definierte dreieckige Querschnittsfläche der Messaussparung hat sich basierend auf durchgeführten Simulationen als vorteilhaft für eine präzise Messung bei gleichzeitig hinreichender Steifigkeit der Spannbacke zum Aufbringen einer Spannkraft beim Einspannen eines Werkstücks herausgestellt.The base side of the measurement recess preferably encloses an angle between 10 and 30 ° with the leg side adjoining at the bottom, and an angle between 45 and 70 ° with the leg side adjoining at the top. The triangular cross-sectional area of the measurement recess, which is clearly defined by the specified length of the base side and the subsequent angles, has proven to be advantageous, based on the simulations carried out, for a precise measurement with, at the same time, sufficient rigidity of the clamping jaw for applying a clamping force when clamping a workpiece.

Eine derartig ausgestaltete Messaussparung ermöglicht die Anbringung eines Dehnungsmessstreifens an einer ebenen Seite. Durch die Abrundung der Ecken werden Spannungsspitzen und mehrachsige Spannungszustände weitestgehend vermieden, womit eine erhöhte Lebensdauer der Spannbacke einhergeht.A measurement recess designed in this way enables a strain gauge to be attached to a flat side. By rounding the corners, stress peaks and multi-axis stress states are largely avoided, which increases the lifespan of the clamping jaw.

Die Spannbacke kann ferner einen Dehnungsmessstreifen umfassen, der in der Messaussparung mit dem Spannbackenkörper stoffschlüssig verbunden, insbesondere verklebt oder verlötet ist. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Dehnungsmessstreifen direkt aufgedruckt wird. Bevorzugt ist der Dehnungsmessstreifen an der Grundseite der Messaussparung angebracht. Vorzugsweise kann sich der Dehnungsmessstreifen bis in die abgerundete Ecke im Übergang zu der sich oben an die Grundseite der Messaussparung anschließende Schenkelseite erstrecken. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass es sich aufgrund der Lage im Höhenbereich der Spannfläche um einen Bereich hoher elastischer Verformung handelt, wobei sich der Kraftfluss im Bereich des Übergangs zwischen der Grundseite und der sich oben anschließenden Schenkelseite konzentriert. Somit führt ein Anbringen des Dehnungsmessstreifens in diesem Bereich zu einer besonders präzisen Messung.The clamping jaw can further comprise a strain gauge which is integrally connected, in particular glued or soldered, to the clamping jaw body in the measuring recess. Alternatively, it is also conceivable for the strain gauge to be printed directly on. The strain gauge is preferably attached to the base of the measurement recess. The strain gauge can preferably extend into the rounded corner in the transition to the leg side adjoining the base side of the measurement recess at the top. This configuration is based on the consideration that, due to the position in the height region of the clamping surface, there is a region of high elastic deformation, the force flow being concentrated in the region of the transition between the base side and the leg side adjoining at the top. Attaching the strain gauge in this area thus leads to a particularly precise measurement.

Ferner kann der Spannbackenkörper zwei sich von den beiden Seitenwänden in den Spannbackenkörper erstreckende Auswerteaussparungen zur Unterbringung einer Auswerteeinheit aufweisen, die spiegelsymmetrisch zur Längsmittelebene ausgebildet sind. Dadurch kann im Spannbackenkörper selbst eine Auswerteeinheit angeordnet werden, welche die durch den Dehnungsmessstreifen in der Messaussparung gemessenen Werte auswertet und übermittelt. Eine Übermittlung der Messsignale des Dehnungsmessstreifens beispielsweise über Schleifkontakte an eine außerhalb der Spannbacke liegende Auswerteeinheit ist nicht erforderlich.Furthermore, the clamping jaw body can have two evaluation recesses, which extend from the two side walls into the clamping jaw body, for accommodating an evaluation unit, which are mirror-symmetrical to the longitudinal center plane. As a result, an evaluation unit can itself be arranged in the clamping jaw body, which evaluates and transmits the values measured by the strain gauges in the measurement recess. It is not necessary to transmit the measurement signals of the strain gauge, for example via sliding contacts, to an evaluation unit located outside the clamping jaw.

Die Auswerteaussparungen können ebenfalls eine dreieckige Grundform aufweisen, wobei sich bevorzugt eine Grundseite der Auswerteaussparungen parallel zur Bodenfläche des Spannbackenkörpers erstreckt. Eine Schenkelseite jeder Auswerteaussparung kann sich im Wesentlichen parallel zur Schrägfläche erstrecken. Die Grundseiten können eine Länge zwischen 45 und 85 mm aufweisen und/oder die Länge der Grundseite der Auswerteaussparung kann zwischen 40 und 80 % der Länge des Spannbackenkörpers betragen. Die den Grundseiten der Auswerteaussparung gegenüberliegenden Ecken können einen Winkel zwischen 60 und 120° einschließen.The evaluation cutouts can likewise have a triangular basic shape, a base side of the evaluation cutouts preferably extending parallel to the bottom surface of the clamping jaw body. One leg side of each evaluation cutout can extend essentially parallel to the inclined surface. The base sides can have a length between 45 and 85 mm and / or the length of the base side of the evaluation recess can be between 40 and 80% of the length of the clamping jaw body. The corners opposite the basic sides of the evaluation recess can enclose an angle between 60 and 120 °.

Eine derartige Ausgestaltung der Auswerteaussparungen ermöglicht es einerseits, hinreichend Raum für eine Auswerteeinheit zur Verfügung zu stellen und auf der anderen Seite nach wie vor eine hinreichende Steifigkeit des Spannbackenkörpers zu gewährleisten. Zwischen den Auswerteaussparungen ist eine gewisse Wandstärke des Spannbackenkörpers vorgesehen, um eine zu große Verformung des Spannbackenkörpers zu vermeiden.Such a configuration of the evaluation recesses makes it possible, on the one hand, to provide sufficient space for an evaluation unit and, on the other hand, to still ensure sufficient rigidity of the clamping jaw body. A certain wall thickness of the jaw body is provided between the evaluation recesses in order to avoid excessive deformation of the jaw body.

Im Bereich der den Grundseiten der Auswerteaussparung gegenüberliegenden Ecken kann in dem Spannbackenkörper eine Durchgangsbohrung ausgebildet sein, welche die Auswerteaussparungen verbindet. Diese kann beispielsweise als Kabeldurchführung dienen.In the area of the corners opposite the base sides of the evaluation recess, a through hole can be formed in the clamping jaw body, which connects the evaluation recesses. This can serve as a cable entry, for example.

In bevorzugter Ausgestaltung beträgt die Tiefe der Auswerteaussparungen jeweils weniger als 12 mm und/oder weniger als 40 % der Dicke des Spannbackenkörpers. Dadurch bleibt eine hinreichende Steifigkeit des Spannbackenkörpers im Bereich der Auswerteaussparungen erhalten.In a preferred embodiment, the depth of the evaluation recesses is in each case less than 12 mm and / or less than 40% of the thickness of the clamping jaw body. This maintains sufficient rigidity of the jaw body in the area of the evaluation recesses.

Zumindest zwischen einer der beiden Auswerteaussparungen und der Messaussparung kann sich eine Verbindungsnut in einer Seitenwand des Spannbackenkörpers erstrecken.A connecting groove can extend in at least one of the two evaluation recesses and the measurement recess in a side wall of the clamping jaw body.

Die Spannbacke kann ferner eine mit dem Dehnungsmessstreifen verbundene Auswerteeinheit umfassen, die in den Auswerteaussparungen angeordnet ist. Somit kann eine Spannbacke bereits mit einem Dehnungsmessstreifen und einer Auswerteeinheit ausgestattet sein, womit ein direkter Einbau in ein Spannfutter ohne weitere Montagearbeiten möglich ist.The clamping jaw can further comprise an evaluation unit connected to the strain gauge, which is arranged in the evaluation recesses. Thus, a clamping jaw can already be equipped with a strain gauge and an evaluation unit, which enables direct installation in a chuck without any further assembly work.

Die Auswerteeinheit kann eine Auswerteelektronikkomponente und eine Energieversorgungskomponente umfassen, wobei die Auswerteelektronikkomponente in einer Auswerteaussparung und die Energieversorgungskomponente in der anderen Auswerteaussparung angeordnet sind. In diesem Fall ist die Auswerteeinheit zweiteilig ausgebildet, zum einen in eine Komponente, welche mit dem Dehnungsmessstreifens beispielsweise durch die zwischen der betreffenden Auswerteaussparung und der Messaussparung sich erstreckende Verbindungsnut verbunden ist und die Messsignale des Dehnungsmessstreifens auswertet, und in eine Energieversorgungskomponente, welche batterieähnlich elektrische Leistung zur Verfügung stellt. Bevorzugt weist die Energieversorgungskomponente Lithium-Polymer-Akkus oder Lithium-lonen-Akkus auf.The evaluation unit can comprise an evaluation electronics component and an energy supply component, wherein the Evaluation electronics component are arranged in one evaluation recess and the energy supply component in the other evaluation recess. In this case, the evaluation unit is formed in two parts, on the one hand into a component which is connected to the strain gauge, for example through the connecting groove extending between the relevant evaluation recess and the measurement recess and evaluates the measurement signals of the strain gauge, and into an energy supply component which has battery-like electrical power provides. The energy supply component preferably has lithium-polymer batteries or lithium-ion batteries.

Ferner kann die Auswerteeinheit eine Sendeeinheit zum drahtlosen Übertragen von Messdaten umfassen. Dadurch ist eine kabelgebundene Übertragung von Messdaten an eine Steuerung zur Einstellung der Spannkraft nicht mehr erforderlich, wodurch auf eine Verbindung über wartungsintensive und störanfällige Schleifkontakte verzichtet werden kann.Furthermore, the evaluation unit can comprise a transmission unit for the wireless transmission of measurement data. As a result, a wired transmission of measurement data to a controller for setting the clamping force is no longer necessary, which means that a connection via maintenance-intensive and fault-prone sliding contacts can be dispensed with.

In an sich bekannter Weise kann im Bereich der Bodenfläche des Spannbackenkörpers eine sich quer zu den Seitenwänden erstreckende Verzahnung zur Koppelung mit einem Antrieb ausgebildet sein. Eine derartige formschlüssige Verbindung mit einem Antrieb ermöglicht die Bewegung der Spannbacke relativ zu einem einzuspannenden Werkstück und das Aufbringen einer Spannkraft.In a manner known per se, a toothing extending transversely to the side walls can be formed in the region of the bottom surface of the clamping jaw body for coupling to a drive. Such a positive connection with a drive enables the movement of the clamping jaw relative to a workpiece to be clamped and the application of a clamping force.

Zur Führung der Spannbacke in einem Spannfutter können in den Seitenwänden des Spannbackenkörpers zwei Führungsnuten ausgebildet sein, die sich bevorzugt über die gesamte Länge des Spannbackenkörpers erstrecken, wobei sie parallel oder im Wesentlichen parallel zur Bodenfläche verlaufen. Die Führungsnuten können dabei einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.To guide the clamping jaw in a chuck, two guide grooves can be formed in the side walls of the clamping jaw body, which preferably extend over the entire length of the clamping jaw body, wherein they run parallel or essentially parallel to the bottom surface. The guide grooves can have a rectangular cross section.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in der vorderen Stirnfläche eine nach oben hin offene Ausnehmung angeordnet, die nach hinten durch die Spannfläche begrenzt ist. Die Spannfläche kann dabei eine Kontur aufweisen, welche einem Teilabschnitt eines Mantels eines Kreiszylinders entspricht. Nach unten kann die Ausnehmung durch eine ebene, parallel zur Bodenfläche des Spannbackenkörpers orientierte Anschlagfläche für ein einzuspannendes Werkstück begrenzt sein. Ferner kann die Spannfläche und/oder die Anschlagfläche mit einer Beschichtung versehen sein, wobei es sich insbesondere um eine Verschleißschutz- und/oder Korrosionsschutzbeschichtung handeln kann. Prinzipiell kann die Spannbacke auch derart ausgestaltet sein, dass an dem Spannbackenkörper Aufsätze anbringbar sind, um die Spannbacke zum Einspannen von Werkstücken mit unregelmäßigen, insbesondere nicht rotationssymmetrischen Konturen und/oder aus empfindlichen, insbesondere druckempfindlichen Materialien zu verwenden.In a further embodiment of the invention, an upwardly open recess is arranged in the front face, which is bounded at the rear by the clamping surface. The clamping surface can have a contour which corresponds to a partial section of a jacket of a circular cylinder. The recess can be delimited at the bottom by a flat stop surface for a workpiece to be clamped, which is oriented parallel to the bottom surface of the clamping jaw body. Furthermore, the clamping surface and / or the stop surface can be provided with a coating, which can in particular be a wear protection and / or corrosion protection coating. In principle, the clamping jaw can also be designed such that attachments can be attached to the clamping jaw body in order to use the clamping jaw for clamping workpieces with irregular, in particular non-rotationally symmetrical contours and / or made of sensitive, in particular pressure-sensitive materials.

Ferner können im Übergang von der Spannfläche und/oder der vorderen Stirnfläche zu den Seitenwänden des Spannbackenkörpers schräg zur Stirnfläche orientierte, insbesondere ebene Übergangsflächen ausgebildet sein. Diese begrenzen insbesondere die Spannfläche zu den Seiten und ermöglichen ein näheres Zusammenfahren mehrerer Spannbacken in einem Mehrbackenfutter, wodurch Werkstücke mit kleinen Außenabmessungen besser eingespannt werden können.Furthermore, in the transition from the clamping surface and / or the front end surface to the side walls of the clamping jaw body, in particular plane transition surfaces oriented obliquely to the end surface can be formed. In particular, these limit the clamping surface to the sides and enable a closer movement of several clamping jaws in a multi-jaw chuck, as a result of which workpieces with small external dimensions can be clamped better.

Ferner kann in den beiden Seitenwänden jeweils eine flächige Vertiefung mit einer dreieckigen Grundform ausgebildet sein, in denen die Messaussparung und die Auswerteaussparung positioniert sind. Eine derartige Vertiefung kann beispielsweise dazu dienen, nach dem Einbringen eines Dehnungsmessstreifens und einer Auswerteeinheit die Mess- und Auswerteaussparungen mit einem Deckel zu verschließen, um das Eindringen von Schmutz und Flüssigkeiten zu vermeiden. Ein Deckel kann dabei flächig in die Vertiefung eingebracht werden und beispielsweise mittels Schraubenverbindungen an der Spannbacke fixiert werden. Dazu können im Spannbackenkörper im Bereich der Vertiefung mehrere Bohrungen angeordnet sein, die als Gewindesackbohrung oder als Durchgangsbohrung ausgebildet sind. Vorzugsweise weist die Vertiefung eine Tiefe von 0,5 bis 2 mm auf.Furthermore, a flat depression with a triangular basic shape can be formed in each of the two side walls, in which the measurement recess and the evaluation recess are positioned. Such a recess can be used, for example, to seal the measurement and evaluation recesses with a cover after the insertion of a strain gauge and an evaluation unit, in order to prevent the ingress of dirt and liquids. A cover can be introduced flat into the depression and can be fixed to the clamping jaw, for example, by means of screw connections. For this purpose, several bores can be arranged in the jaw body in the region of the depression, which bores are designed as threaded blind bores or as through bores. The depression preferably has a depth of 0.5 to 2 mm.

In an sich bekannter Weise kann die Spannbacke aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Stahlwerkstoff bestehen.In a manner known per se, the clamping jaw can consist of a metallic material, in particular a steel material.

Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Unteransprüche, sowie auf das nachstehend beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel verwiesen.With regard to the further embodiment of the invention, reference is made to the subclaims and to the exemplary embodiment described below and shown in the drawing.

In der Zeichnung zeigen:

1 eine Spannbacke gemäß der vorliegenden Erfindung in isometrischer Darstellung;
2 die erfindungsgemäße Spannbacke in Seitenansicht;
3 die erfindungsgemäße Spannbacke in Schnittansicht entlang der Schnittlinie A - A.

The drawing shows:

1 a jaw according to the present invention in an isometric view;
2 the clamping jaw according to the invention in side view;
3 the clamping jaw according to the invention in a sectional view along the section line A - A.

In den 1 bis 3 ist eine Spannbacke 1 gemäß der vorliegenden Erfindung für ein Spannfutter dargestellt. Das Spannfutter besitzt einen Spannbackenkörper 2, welcher eine rechteckige - vorliegend etwa 112 mm lange und etwa 26 mm breite - Bodenfläche 3 aufweist, in welcher eine sich in der Querrichtung der Bodenfläche 3 erstreckende Verzahnung 4 zur Kopplung mit einem Antrieb ausgebildet ist.In the 1 to 3 is a jaw 1 shown for a chuck according to the present invention. The chuck has a jaw body 2 , which has a rectangular - in this case about 112 mm long and about 26 mm wide - floor area 3 has, in which one in the transverse direction of the bottom surface 3 extending gearing 4 is designed for coupling to a drive.

Senkrecht von der Bodenfläche 3 ragen zwei Seitenwände 5, 6 dreieckiger Grundform, sowie eine vordere Stirnfläche 7 und eine hintere Stirnfläche 8 auf. Zur vorderen Stirnfläche 7 hin erstrecken sich die Seitenwände 5, 6 über die gesamte Höhe des Spannbackenkörpers 2 bis zu einer sich parallel zur Bodenfläche 3 erstreckenden oberen Stirnfläche 9. Nach hinten fallen die Seitenwände 5, 6 ab und werden nach oben und nach hinten durch eine der vorderen Stirnfläche 7 gegenüberliegende und gegenüber dieser geneigten Schrägfläche 10 begrenzt, die sich zwischen der oberen Stirnfläche 9 und der hinteren Stirnfläche 8 erstreckt.Vertical from the floor 3 protrude two side walls 5 . 6 triangular basic shape, as well as a front face 7 and a rear face 8th on. To the front face 7 the side walls extend 5 . 6 over the entire height of the jaw body 2 up to one parallel to the floor area 3 extending upper face 9 , The side walls fall backwards 5 . 6 from and up and back through one of the front end faces 7 opposite and inclined to this inclined surface 10 bounded between the top face 9 and the rear face 8th extends.

In den Seitenwänden 5, 6 sind zwei Führungsnuten 11, 12 zur Führung der Spannbacke 1 in einem Spannfutter ausgebildet, welche sich über die gesamte Länge des Spannbackenkörpers 2 erstrecken. Die Führungsnuten 11, 12 verlaufen dabei parallel zur Bodenfläche 3 und weisen einen rechteckigen Querschnitt auf.In the side walls 5 . 6 are two guide grooves 11 . 12 to guide the clamping jaw 1 formed in a chuck, which extends over the entire length of the jaw body 2 extend. The guide grooves 11 . 12 run parallel to the floor area 3 and have a rectangular cross section.

Im oberen Endbereich der vorderen Stirnfläche 7 ist eine Spannfläche 13 zum Spannen eines Werkstücks ausgebildet. Konkret ist in der vorderen Stirnfläche 7 eine nach oben hin offene Ausnehmung 14 angeordnet, die nach hinten durch die Spannfläche 13 begrenzt ist. Nach unten wird die Ausnehmung 14 durch eine ebene, parallel zur Bodenfläche 3 orientierte Anschlagfläche 15 für ein zu spannendes Werkstück begrenzt.In the upper end area of the front face 7 is a clamping surface 13 designed for clamping a workpiece. Is concrete in the front face 7 a recess open at the top 14 arranged backwards through the clamping surface 13 is limited. The recess is facing down 14 through a flat, parallel to the floor surface 3 oriented stop surface 15 limited for a workpiece to be clamped.

Die Spannfläche 13 weist eine einem Teilabschnitt eines Mantels eines Kreiszylinders entsprechende Kontur auf. Im Übergang von der Spannfläche 13 und von der vorderen Stirnfläche 7 zu den Seitenwänden 5, 6 sind schräg zur Stirnfläche 7 orientierte, ebene Übergangsflächen 16, 17 ausgebildet.The rake face 13 has a contour corresponding to a section of a jacket of a circular cylinder. In the transition from the clamping surface 13 and from the front face 7 to the side walls 5 . 6 are at an angle to the end face 7 oriented, flat transition surfaces 16 . 17 educated.

In der oberen Hälfte des Spannbackenkörpers 2 ist eine sich in Höhenrichtung in den Bereich der Spannfläche 13 erstreckende Messaussparung 18 zur Anbringung eines Dehnungsmessstreifens ausgebildet. Diese erstreckt sich zwischen den beiden Seitenwänden 5, 6 des Spannbackenkörpers 2 und durchdringt diesen vollständig.In the upper half of the jaw body 2 is an elevation in the area of the clamping surface 13 extending measurement recess 18 trained to attach a strain gauge. This extends between the two side walls 5 . 6 of the jaw body 2 and penetrates it completely.

Die Messaussparung 18 weist eine dreieckige Querschnittsfläche mit abgerundeten Ecken auf, wobei sich eine vordere Grundseite 19 der Messaussparung 18 parallel zur vorderen Stirnfläche 7 erstreckt. Die Grundseite 19 weist eine Länge von 30 mm auf, was etwa 27,5 % der Höhe des Spannbackenkörpers entspricht. Mit einer sich unten anschließenden unteren Schenkelseite 20 schließt die Grundseite 19 der Messaussparung 18 einen Winkel von etwa 17°, mit einer sich oben anschließenden oberen Schenkelseite 21 einen Winkel von etwa 57° ein.The measurement recess 18 has a triangular cross-sectional area with rounded corners, with a front base 19 the measurement recess 18 parallel to the front face 7 extends. The base page 19 has a length of 30 mm, which corresponds to approximately 27.5% of the height of the jaw body. With a lower leg side adjoining below 20 closes the basic page 19 the measurement recess 18 an angle of about 17 °, with an upper leg side adjoining at the top 21 an angle of about 57 °.

Zur Auswertung der Messdaten, welche durch einen in der Messaussparung 18 angebrachten Dehnungsmessstreifen ermittelt wurden, kann der Spannbackenkörper 2 ferner mit einer Auswerteeinheit versehen werden, welche in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Zur Unterbringung einer solchen Auswerteeinheit weist der Spannbackenkörper 2 zwei in den beiden Seitenwänden 5, 6 vorgesehene Auswerteaussparungen 22, 23 auf. Um die Auswerteeinheit mit dem Dehnungsmessstreifen kabelgebunden verbinden zu können, erstreckt sich eine Verbindungsnut 24 in einer Seitenwand 5 des Spannbackenkörpers 2 zwischen einer der Auswerteaussparungen 22 und der Messaussparung 18.To evaluate the measurement data, which is indicated by a in the measurement recess 18 attached strain gauges have been determined, the jaw body 2 can also be provided with an evaluation unit, which is not shown in the drawing. In order to accommodate such an evaluation unit, the jaw body has 2 two in the two side walls 5 . 6 planned cutouts 22 . 23 on. A connecting groove extends in order to be able to connect the evaluation unit to the strain gauge by cables 24 in a side wall 5 of the jaw body 2 between one of the evaluation recesses 22 and the measurement recess 18 ,

Die Auswerteaussparungen 22, 23 sind spiegelsymmetrisch zur Längsmittelebene L des Spannbackenkörpers 2 ausgebildet und weisen eine dreieckige Grundform auf. Eine Grundseite 25 der Auswerteaussparungen 22, 23 erstreckt sich parallel zur Bodenfläche 3, und eine Schenkelseite 26 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Schrägfläche 10. Im vorliegenden Fall sind die beiden Schenkelseiten 26, 27 nicht als ebene Flächen ausgebildet, sondern leicht gekrümmt.The evaluation cutouts 22 . 23 are mirror-symmetrical to the median longitudinal plane L of the jaw body 2 trained and have a triangular basic shape. A basic page 25 the evaluation recesses 22 . 23 extends parallel to the floor area 3 , and one leg side 26 extends essentially parallel to the inclined surface 10 , In the present case, the two sides of the legs 26 . 27 not designed as flat surfaces, but slightly curved.

Die Grundseiten der Auswerteaussparungen weisen eine Länge von etwa 64 mm auf, was etwa 56 % der Länge des Spannbackenkörpers 2 entspricht. Die den Grundseiten 25 gegenüberliegenden Ecken 25 schließen einen Winkel von etwa 90° ein. Im Bereich dieser Ecken 25 ist in dem Spannbackenkörper 2 eine Durchgangsbohrung 26 ausgebildet, welche die beiden Auswerteaussparungen 22, 23 verbindet.The base sides of the evaluation recesses have a length of approximately 64 mm, which is approximately 56% of the length of the clamping jaw body 2 equivalent. The basic pages 25 opposite corners 25 enclose an angle of approximately 90 °. In the area of these corners 25 is in the jaw body 2 a through hole 26 trained which the two evaluation recesses 22 . 23 combines.

Die Tiefe der Auswerteaussparungen 22, 23 beträgt ausgehend von den Seitenwänden 5, 6 jeweils 9 mm, was etwa 35 % der Dicke des Spannbackenkörpers 2 entspricht.The depth of the evaluation recesses 22 . 23 starting from the side walls 5 . 6 each 9 mm, which is about 35% of the thickness of the jaw body 2 equivalent.

Ferner ist in beiden Seitenwänden 5, 6 jeweils eine flächige Vertiefung 30, 31 mit einer dreieckigen Grundform ausgebildet, deren Tiefe jeweils etwa 1 mm beträgt und in denen die Messaussparung 18 und die Auswerteaussparungen 22, 23 positioniert sind. Die Vertiefungen 30, 31 dienen dazu, nach dem Anbringen eines Dehnungsmessstreifens in der Messaussparung 18 und dem Positionieren einer mit diesem verbundenen Auswerteeinheit in den Auswerteaussparungen 22, 23 diese mit einem Deckel zum Schutz vor dem Eintritt von Flüssigkeiten oder Verunreinigungen zu schützen. Zum Anbringen von Deckeln an beiden Seitenwänden 5, 6 sind im Spannbackenkörper 2 mehrere Durchgangsbohrungen 32 ausgebildet.It is also in both side walls 5 . 6 one flat recess each 30 . 31 formed with a triangular basic shape, the depth of which is each about 1 mm and in which the measurement recess 18 and the evaluation recesses 22 . 23 are positioned. The wells 30 . 31 are used after attaching a strain gauge in the measurement recess 18 and the positioning of an evaluation unit connected to it in the evaluation recesses 22 . 23 protect them with a lid to protect them from the ingress of liquids or contaminants. For attaching lids to both side walls 5 . 6 are in the jaw body 2 several through holes 32 educated.

Zum Spannen eines Werkstücks in einem Spannfutter beispielsweise einer Drehmaschine werden mehrere Spannbacken 1 in entsprechende Backenführungen des Spannfutters eingesetzt, in denen sie über die Verzahnung 4 an der Bodenfläche 3 radial zu einer zentralen Futterachse gemeinsam bewegbar und mit einer Spannkraft F beaufschlagbar sind. Zwischen den Spannbacken 1 wird ein Werkstück im Bereich der Spannflächen 13 eingesetzt, bevor die Spannbacken 1 radial auf dieses zu bewegt werden und eine Spannkraft F zum Fixieren des Werkstücks aufgebracht wird. Several clamping jaws are used to clamp a workpiece in a chuck, for example a lathe 1 used in the corresponding jaw guides of the chuck, in which they over the teeth 4 on the floor surface 3 radially movable to a central chuck axis and with a clamping force F are acted upon. Between the jaws 1 becomes a workpiece in the area of the clamping surfaces 13 used before the jaws 1 to be moved radially towards this and a clamping force F is applied to fix the workpiece.

Die Messaussparung 18 bewirkt eine lokale Querschnittsverringerung im Spannbackenkörper 2 und führt dazu, dass sich der Kraftfluss im Bereich des Übergangs zwischen der Grundseite 19 der Messaussparung 18 und der sich oben an diese anschließenden oberen Schenkelseite 21 konzentriert. Infolgedessen verformt sich der Spannbackenkörper 2 dort stärker als bei einer Ausführung mit einem vollen Querschnitt ohne eine derartige Messaussparung 18. Somit wird durch das Anbringen eines Dehnungsmessstreifens an der Grundseite 19 der Messaussparung 18, wobei sich der Dehnungsmessstreifen bis den Übergang zu der oberen Schenkelseite 21 erstrecken kann, eine präzise Messung der Verformung des Spannbackenkörpers 2 in diesem Bereich und somit der real wirkenden Spannkraft F ermöglicht.The measurement recess 18 causes a local cross-sectional reduction in the jaw body 2 and leads to the fact that the force flow in the area of the transition between the base side 19 the measurement recess 18 and the top of this adjoining upper leg side 21 concentrated. As a result, the jaw body deforms 2 there stronger than with a version with a full cross section without such a measurement recess 18 , Thus, by attaching a strain gauge to the base 19 the measurement recess 18 , with the strain gauge up to the transition to the upper side of the leg 21 can extend, a precise measurement of the deformation of the jaw body 2 in this area and thus the real acting tension F allows.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Spannbackejaw
22: SpannbackenkörperClamping jaw member
33: Bodenflächefloor area
44: Verzahnunggearing
55: SeitenwandSide wall
66: SeitenwandSide wall
77: vordere Stirnflächefront face
88th: hintere Stirnflächerear face
99: obere Stirnflächeupper face
1010: Schrägflächesloping surface
1111: Führungsnutguide
1212: Führungsnutguide
1313: Spannflächeclamping surface
1414: Ausnehmungrecess
1515: Anschlagflächestop surface
1616: ÜbergangsflächeTransition surface
1717: ÜbergangsflächeTransition surface
1818: Messaussparungmeasuring recess
1919: vordere Grundseitefront base
2020: untere Schenkelseitelower leg side
2121: obere Schenkelseiteupper side of the leg
2222: AuswerteaussparungAuswerteaussparung
2323: AuswerteaussparungAuswerteaussparung
2424: Verbindungsnutcommunicating
2525: Grundseitebase side
2626: Schenkelseiteleg side
2727: Schenkelseiteleg side
2828: Eckecorner
2929: DurchgangsbohrungThrough Hole
3030: Vertiefungdeepening
3131: Vertiefungdeepening
3232: DurchgangsbohrungThrough Hole
LL: LängsmittelebeneLongitudinal center plane
FF: Spannkrafttension

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 4040309 A1 [0004]

Claims

Clamping jaw (1) for a chuck with a clamping jaw body (2), which has an elongated, in particular rectangular bottom surface (3), two side walls (5, 6) of triangular shape protruding perpendicularly from the bottom surface (3), one perpendicular to the bottom surface ( 3) and the side walls (5, 6) extending front end face (7), in the upper end area of which a clamping surface (13) is formed for clamping a workpiece, and an inclined surface (10) opposite the front end face (7) and inclined towards it characterized in that a measuring recess (18) for attaching a strain gauge is formed in the jaw body (2), which extends between the two side walls (5, 6) of the jaw body (2) and completely penetrates it.

Clamping jaw (1) after Claim 1 , characterized in that the measuring recess (18) is arranged in the upper half of the jaw body (2) and extends in particular in the height direction in the region of the clamping surface (7).

Clamping jaw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring recess (18) has a triangular cross-sectional area with preferably rounded corners.

Clamping jaw (1) after Claim 3 , characterized in that a front base side (19) of the measurement recess (18) extends parallel to the front end face (7).

Clamping jaw (1) after Claim 4 , characterized in that the base side (19) of the measuring recess (18) has a length between 10 and 50 mm and / or that the length of the base side (19) is between 10% and 40% of the height of the clamping jaw body (2).

Clamping jaw (1) after Claim 5 , characterized in that the base side (19) of the measurement recess (18) with the leg side (20) adjoining at the bottom encloses an angle between 10 ° and 30 °.

Clamping jaw (1) after Claim 5 or 6 , characterized in that the base side (19) of the measuring recess (18) with the leg side (21) adjoining at the top encloses an angle between 45 ° and 70 °.

Clamping jaw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping jaw body (2) furthermore has two evaluation cutouts (22, 23) extending from the two side walls (5, 6) into the clamping jaw body (2) for accommodating an evaluation unit, which is mirror-symmetrical to the longitudinal median plane (L).

Clamping jaw (1) after Claim 8 , characterized in that the evaluation recesses (22, 23) have a triangular basic shape.

Clamping jaw (1) after Claim 9 , characterized in that a respective base side (25) of the evaluation recesses (22, 23) extends parallel to the bottom surface (3).

Clamping jaw (1) after Claim 9 or 10 , characterized in that one leg side (26) of each evaluation recess (22, 23) extends essentially parallel to the inclined surface (10).

Clamping jaw (1) according to one of the Claims 9 to 11 , characterized in that the base sides (25) of the evaluation recesses (22, 23) have a length of between 45 and 85 mm and / or the length of the base sides (25) of the evaluation recesses (22, 23) are between 40% and 80% of the length of the jaw body is.

Clamping jaw (1) according to one of the Claims 9 to 12 , characterized in that the corners (28) opposite the base sides (25) of the evaluation recesses (22, 23) enclose an angle between 60 ° and 120 °.

Clamping jaw (1) according to one of the Claims 9 to 13 , characterized in that in the region of the corners (28) opposite the base sides (25) of the evaluation recesses (22, 23), a through hole (29) is formed in the clamping jaw body (2), which connects the evaluation recesses (22, 23).

Clamping jaw (1) according to one of the Claims 8 to 14 , characterized in that the depth of the evaluation recesses (22, 23) is in each case less than 12 mm and / or less than 40% of the thickness of the clamping jaw body (2).

Clamping jaw (1) according to one of the Claims 8 to 15 , characterized in that a connecting groove (24) extends in a side wall (5) of the jaw body (2) at least between one of the two evaluation cutouts (22, 23) and the measurement cutout (18).

Clamping jaw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the area of the bottom surface (3) of the chip jaw body (2) a cross-wise to the side walls (5, 6) extending toothing (4) is designed for coupling to a drive.

Clamping jaw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two guide grooves (11, 12) for guiding the clamping jaw (1) are formed in a chuck in the side walls (5, 6) of the clamping jaw body (2).

Clamping jaw (1) after Claim 18 , characterized in that the guide grooves (11, 12) extend over the entire length of the jaw body (2).

Clamping jaw (1) after Claim 19 , characterized in that the guide grooves (11, 12) run parallel or substantially parallel to the bottom surface (3) of the chip jaw body (2).

Clamping jaw (1) according to one of the Claims 18 to 20 , characterized in that the guide grooves (11, 12) have a rectangular cross section.

Clamping jaw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an upwardly open recess (14) is arranged in the front end face (7), which is delimited to the rear by the clamping surface (13).

Clamping jaw (1) after Claim 22 , characterized in that the clamping surface (13) has a contour corresponding to a partial section of a jacket of a circular cylinder.

Clamping jaw (1) after Claim 22 or 23 , characterized in that the recess (14) is delimited downwards by a flat stop surface (15) for a workpiece to be clamped, which is oriented parallel to the bottom surface (3) of the clamping jaw body (2).

Clamping jaw (1) after one Claims 22 to 24 , characterized in that in the transition from the clamping surface (13) and / or front end surface (7) to the side walls (5, 6) of the chip jaw body (2) obliquely to the front end surface (7) oriented, in particular flat transition surfaces (16, 17th ) are trained.

Clamping jaw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in each of the two side walls (5, 6) of the chip jaw body (2) a flat recess (30, 31) is formed with a triangular basic shape, in which the measuring recess (18 ) and the evaluation recesses (22, 23) are positioned.

Clamping jaw (1) after Claim 26 , characterized in that the recess (30, 31) has a depth of 0.5 mm to 2 mm.

Clamping jaw (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping jaw body (2) consists of a metallic material, in particular a steel material.

Clamping jaw (1) according to one of the Claims 8 to 15 , characterized in that it further comprises a strain gauge which is integrally connected, in particular glued or soldered, in the measuring recess (18) to the clamping jaw body (2), and an evaluation unit connected to the latter, which is arranged in the evaluation recesses (22, 23) is.

Clamping jaw (1) after Claim 29 and after one of the Claims 5 to 9 , characterized in that the strain gauge is attached to the base (19) of the measurement recess (19).

Clamping jaw (1) after Claim 29 or 30 , characterized in that the evaluation unit comprises an evaluation electronics component and an energy supply component, the evaluation electronics component being arranged in one evaluation recess (22) and the energy supply component in the other evaluation recess (23).

Clamping jaw (1) after Claim 31 , characterized in that the energy supply component comprises lithium polymer batteries or lithium ion batteries.

Clamping jaw (1) according to one of the Claims 29 to 32 , characterized in that the evaluation unit further comprises a transmission unit for wireless transmission of measurement data.