Die Erfindung betrifft eine Spannzange mit einer Mehrzahl von radial gegeneinander beweglichen Backen, die mit ihren Spannflächen eine gemeinsame Aufnahme zum Führen einer in einer Drehmaschine zu bearbeitenden Stange ausbilden.

Führungsbuchsen und Spannzangen dienen dazu, die durch Langdreh-Maschinen zu bearbeitende Materialstange während des Bearbeitungsvorgangs zu halten, zu führen und gegen Bearbeitungskräfte abzustützen. Auf diese Weise können sehr lange und schlanke Werkstücke mit geringen Bearbeitungstoleranzen hergestellt werden. Schwankungen des Durchmessers der Materialstange können mit derartigen Führungsbuchsen ausgeglichen und Stangen mit verschiedenen Durchmessern mit derselben Führungsbuchse bearbeitet werden.

Bei Langdrehmaschinen erfolgt die Bearbeitung des Werkstücks, indem die Materialstange mit einer Vorschubbewegung des Spindelstocks in Z-Richtung durch die Führungsbuchse geschoben wird und die Zustellbewegung des Bearbeitungswerkzeugs in der Grundfunktion ausschließlich in X-Richtung erfolgt. Die Spannzange wird dabei pneumatisch geöffnet und geschlossen, wobei Öffnen, Schließen und Vorschub in der Regel im Teilefertigungsprogramm der Maschine hinterlegt sind.

Während der Materialbearbeitung ist die Spannzange jedenfalls geschlossen und übt insbesondere während der Vorschubbewegung eine für den jeweiligen Bearbeitungsschritt erforderliche Spannkraft auf die Materialstange aus.

Die Vorschubbewegung der Materialstange im geschlossenen Zustand der Spannzange erzeugt eine Reibungskraft an den im Folgenden allgemein als Spannflächen bezeichneten inneren Führungsflächen der Spannzange, die einerseits Folge der erforderlichen Spannkraft zum Führen und Halten der Materialstange während der Bearbeitung ist, andererseits durch den Schneiddruck der Bearbeitungswerkzeuge nochmals erhöht wird. Diese Reibungskraft führt zu Reibverschleiß der Spannflächen und damit zu einer nachlassenden Präzision des Haltens und Führens, die zu Qualitätsverlusten der Bearbeitungspräzision führt. Dieser Vorgang ist schleichend, eine Abnahme der Maßhaltigkeit der Werkstücke bis hin zur Überschreitung der Toleranz ist die Folge. In der Regel wird dies durch stichprobenartige Kontrollen während der Fertigung aufgedeckt und die Spannzange ausgewechselt.

Dieses Vorgehen birgt jedoch den Nachteil, dass Qualitätsverluste zu spät erkannt werden, Werkstücke nahe der Toleranzgrenze gefertigt werden oder gar Ausschuss produziert wird, wodurch ungeplante Stillstandzeiten die Folge sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung für ein rechtzeitiges Erkennen von Verschleiß der Spannzange im laufenden Betrieb zu finden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Spannzange mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine an sich bekannte Spannzange mit einem Verschleißindikator auszustatten. Insbesondere nutzt die erfindungsgemäße Lösung den Umstand, dass durch Verschleiß insbesondere das Material an der Innenseite der Spannzangensegmente abgetragen wird, also in der Aufnahme für die Materialstange. Insbesondere führt der abrasive Verschleiß dazu, eine in der Innenwand der Spannzangensegmente sich befindende geeignete Struktur, eine Markierung oder ein entsprechendes Objekt freizulegen, zu verändern oder zu zerstören. Je nach Beschaffenheit der Struktur, der Markierung oder des Objekts lässt sich der Vorgang durch visuelle Inspektion oder mittels physikalischer Messtechnik verfolgen.

Vorgeschlagen werden speziell eine oder mehrere, insbesondere radial verlaufende Bohrungen am vorderen Ende der Spannzangenbacken, die jeweils als Sacklochbohrung von außen nach innen bis nahe an die innere Wandung der Backen ausgeführt sind. Das verbleibende Maß zwischen dem tiefsten Punkt des Sackloches und der inneren Kontur der Backen ist speziell so bemessen, dass es dem maximal zulässigen Abtrag durch Verschleiß entspricht. Wird Material an der Innenseite der Backen durch Verschleiß abgetragen, entsteht am Ende des Sacklochs ein Durchbruch, wodurch aus dem Sackloch ein Durchgangsloch wird. Der Durchbruch nach innen zeigt die Verschleißgrenze an und lässt sich visuell leicht erkennen, so dass die betreffende Spannzange aus dem Produktionsprozess genommen werden kann, bevor fehlerhafte Teile produziert werden.

Die beschriebenen Sacklochbohrungen können besonders bevorzugt auch fernüberwacht werden. Hierzu wird bevorzugt vorgeschlagen, die Sacklochbohrungen in den Backen mit Kanälen in der Spannzangenaufnahme verdrehsicher in Deckung zu bringen. Wird Druckluft über die Kanäle in die Sacklochbohrungen geleitet, führt ein verschleißbedingter Durchbruch zu einem Druckabfall und löst ein Signal aus.

Weiterhin werden alternativ elektrische Bauelemente, beispielsweise Spulen, Widerstände oder RFID Chips, vorgeschlagen, die in der Innenwand der Backen, also dem Sacklochboden so eingelassen sind, dass sie bei Materialabtrag durch Verschleiß ihre Eigenschaft ändern oder zerstört werden. Mit einschlägigen elektronischen Messmethoden der Fernüberwachung lässt sich so die Verschleißgrenze der Spannzange überwachen.

Erfindungsgemäß wird also eine Spannzange mit einer Mehrzahl von radial gegeneinander beweglichen Backen, die mit ihren Spannflächen eine gemeinsame Aufnahme zum Führen einer in einer Drehmaschine zu bearbeitenden Stange ausbilden, vorgeschlagen, wobei ein in wenigstens einer Backe von der der Spannfläche der Backe gegenüberliegenden Außenfläche in Richtung der Spannfläche geführtes Sackloch mit einem einerseits durch die Spannfläche und andererseits durch das Sackloch begrenzten Sacklochboden vorgesehen ist, der durch Verschleiß der Spannfläche die Ausbildung eines den Verschleiß der Spannzange anzeigenden Durchgangslochs bewirkend eingerichtet ist. Die Dicke des Sacklochbodens entspricht also dem vorbestimmten maximal zulässigen Verschleiß der Spannflächen der Backen, der visuell oder durch eine geeignete Sensorik dadurch erfasst werden kann, dass aus dem Sackloch mittels Abrasion ein Durchgangsloch entsteht.

Das Sackloch ist bevorzugt radial angeordnet, sodass ohne weiteres ein Sacklochboden mit einer genau definierten Dicke gefertigt werden kann. Desweiteren ist es bei radialer Anordnung des Sacklochs möglich, eine axial mit dem Sack- bzw. Durchgangsloch ausgerichtete Sensorik einzurichten, die die Ausgestaltung des Lochs als Sack- oder Durchgangsloch erfassen kann. - -

W eiter bevorzugt kann eine im Sacklochboden angeordnete, bei Ausbildung eines Durchgangslochs freiliegende den Verschleiß der Spannzange anzeigende Markierung vorgesehen sein, wobei die Markierung besonders bevorzugt verschleißfest ausgebildet ist. Die durch Verschleiß offengelegte Markierung kann bei Stillstand der entsprechend mit der Spannzange ausgebildeten Führungsbuchse oder Werkzeugmaschine visuell oder mittels einer geeigneten Einrichtung auch optisch erfasst werden.

Nach einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung ist ein im Sacklochboden angeordnetes, verschleißanfälliges elektrisches Bauelement vorgesehen, dessen Funktionsverlust den Verschleiß der Spannzange anzeigt. Ein derartiges elektrisches Bauelement ist besonders bevorzugt eine Spule, ein Widerstand oder ein RFID Chip. Hierfür bedarf es einer in der die Spannzange aufweisenden Führungsbuchse oder Werkzeugmaschine den Zustand des elektrischen Bauelements überwachenden Einrichtung.

Beiden bevorzugten Ausgestaltungen ist jedenfalls gemeinsam, dass diese im Sacklochboden, das Sackloch überspannend angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung wird sichergestellt, dass die Markierung oder das elektrische Bauelement auch nach einem den Sacklochboden auflösenden Verschleiß im Bereich des ehemaligen Sacklochs verbleibt und an dieser Stelle detektiert bzw. dessen Vorhandensein ausgeschlossen werden kann.

Desweiteren wird auch eine Führungsbuchse zum Führen einer in einer Drehmaschine zu bearbeitenden Stange, mit einer erfindungsgemäß ausgestalteten in einer Spannzangenaufnahme axial verschieblich gelagerten Spannzange vorgeschlagen, bei der eine mit dem Sacklochboden der Spannzange kommunizierende Einrichtung vorgesehen ist, die bei Ausbildung eines durch Verschleiß des Sacklochbodens erzeugten Durchgangslochs zur Ausgabe eines den Verschleiß der Spannzange signalisierenden Alarms eingerichtet ist. Bei dieser Einrichtung handelt es sich insbesondere um eine das Vorhandensein eines Sacklochbodens detektierende Einrichtung, die beispielsweise eine optische Einrichtung ist.

Die Einrichtung kann nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung zur Beaufschlagung des Sacklochs mit Druckluft, zum Erfassen des Luftdrucks im Sackloch und bei eines durch Ausbildung eines Durchgangslochs erfassten Luftdruckabfalls zur Ausgabe des den Verschleiß der Spannzange signalisierenden Alarms eingerichtet sein. Nach einer alternativen bevorzugten Ausgestaltung ist die Einrichtung zur Kommunikation mit dem im Sacklochboden angeordneten, verschleißanfälligen elektrischen Bauelement eingerichtet, wobei die Einrichtung bei einer Unterbrechung der Kommunikation zwischen der Einrichtung und dem elektrischen Bauelement zur Ausgabe des den Verschleiß der Spannzange signalisierenden Alarms eingerichtet ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine besonders bevorzugt ausgestaltete Spannzange nach der Erfindung; und

Fig. 2 einen weiteren Längsschnitt durch die besonders bevorzugt ausgestaltete Spannzange in einer Detailansicht.

Fig. 1 zeigt ein besonders bevorzugt ausgestaltetes Ausführungsbeispiel einer Spannzange nach der Erfindung in einem Längsschnitt. Die Spannzange 10 weist im gezeigten Beispiel drei radial gegeneinander bewegliche Backen 20a, 20b auf, von denen in der Schnittdarstellung zwei Backen 20a, 20b zu erkennen sind. Die drei Backen 20a, 20b bilden - wie bekannt - mit ihren Spannflächen 30a, 30b eine gemeinsame Aufnahme zum Führen einer in einer Drehmaschine zu bearbeitenden Stange aus. Darüber hinaus sind in der einen Backe 20b die zur Befestigung von zwischen den Backen 20a, 20b angeordneten Federelementen vorgesehenen Aufnahmen 60 zu erkennen.

Erfindungsgemäß ist nun in wenigstens einer Backe 20a, 20b ein von der der Spannfläche 30a, 30b der Backe 20a, 20b gegenüberliegenden Außenfläche 40a, 40b in Richtung der Spannfläche 30a, 30b radial verlaufendes Sackloch 50 vorgesehen, wobei der Sacklochboden einerseits durch die Spannfläche 30a, 30b und andererseits durch das Sackloch 50 begrenzt ist. Die Dicke des Sacklochbodens entspricht dem vorbestimmten maximal zulässigen verschleißbedingten Materi al ab trag, durch den die Ausbildung eines den Verschleiß der Spannzange 10 anzeigenden Durchgangslochs bewirkt wird. Zur Kenntlichmachung des Verschleißes kann bevorzugt eine im Sacklochboden angeordnete, bei Ausbildung eines Durchgangslochs freiliegende den Verschleiß der Spannzange 10 anzeigende Markierung vorgesehen sein, die besonders bevorzugt verschleißfest ist. Alternativ kann im Sacklochboden ein verschleißanfälliges elektrisches Bauelement vorgesehen sein, dessen Funktionsverlust den Verschleiß der Spannzange anzeigt. Das elektrische Bauelement ist insbesondere eine Spule, ein Widerstand oder ein RFID Chip.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Markierung oder das elektrische Bauelement im Sacklochboden, das Sackloch 50 überspannend angeordnet ist, sodass dieses bei Ausbildung des Durchgangsloch grundsätzlich im Bereich des ursprünglich ausgebildeten Sacklochbodens verbleibt.

Fig. 2 zeigt einen weiteren Längsschnitt durch die besonders bevorzugt ausgestaltete Spannzange in einer Detailansicht, aus der zu erkennen ist, dass der Sacklochboden eine geringe Dicke aufweist, die dem für die Verwendung der Spannzange 10 maximal zulässigem Verschleiß entspricht. Wird der Sacklochboden durch Verschleiß der Spannflächen 30a, 30b vollständig abgetragen, kann dieser Verschleiß durch Detektion eines Durchgangs- statt eines Sacklochs erkannt und die Spannzange 10 ausgetauscht werden.