DE102014101003B4

DE102014101003B4 - Aufnahmevorrichtung für eine drehbare Spindel einer Auswuchtmaschine

Info

Publication number: DE102014101003B4
Application number: DE102014101003.5A
Authority: DE
Inventors: Dieter Peiter; Dieter Thelen
Original assignee: Schenck RoTec GmbH
Current assignee: Schenck RoTec GmbH
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2034-01-29
Also published as: DE102014101003A1; CN104807596A; US20150209868A1; CN104807596B; US9766150B2

Abstract

Aufnahmevorrichtung (6) für eine drehbare Spindel (4) einer Auswuchtmaschine mit einer Aufnahmeöffnung (8) zur Aufnahme eines ein Polygonprofil aufweisenden Haltezapfens (23) eines auszuwuchtenden Rotationskörpers, mit einer zur Drehachse (3) der Spindel (4) koaxialen, kreisrunden Innenzentrierfläche (10), die zur Anlage von radial äußeren Punkten (24) des Polygonprofils des Haltezapfens (23) bestimmt ist, und mit einer der Innenzentrierfläche (10) benachbarten Positionierscheibe (14; 28), die eine zur Drehachse (3) koaxiale Öffnung (15; 29) von einer Form und Größe aufweist, dass das in die Öffnung (15; 29) eingreifende Polygonprofil des Haltezapfens (23) drehfest in der Öffnung (15; 29) gehalten ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufnahmevorrichtung für eine drehbare Spindel einer Auswuchtmaschine mit einer Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines ein Polygonprofil aufweisenden Haltezapfens eines auszuwuchtenden Rotationskörpers.
Aus WO 00/45983 A1 ist eine Aufnahmevorrichtung der angegebenen Art zur Einspannung eines Werkzeughalters bekannt, bei der eine Grundkörpereinheit, die an einer um eine Drehachse drehend angetriebenen Maschinenspindel befestigt ist, eine zur Drehachse zentrische Aufnahmeöffnung aufweist, in die ein Kupplungsschaft des Werkzeughalters mit kreisrundem Querschnitt axial einsteckbar ist. Die Aufnahmeöffnung ist mit Passflächen versehen, an die sich der Kupplungsschaft mit komplementären Gegenpassflächen anlegen kann. In der Aufnahmeöffnung ist eine Spannzange angeordnet, die an dem Kupplungsschaft angreift und durch eine relativ zur Grundkörpereinheit axial verstellbar geführte Zangenbetätigungseinheit betätigbar ist.
Haltezapfen von Rotationskörpern, die zur Aufnahme der Rotationskörper beim Auswuchten dienen, sind vielfach Teil einer Drehmoment übertragenden Welle-Nabe-Verbindung und können zum Zweck der Drehmomentübertragung ein polygonales Profil haben. Ein Anwendungsbeispiel für eine polygonale Gestaltung von Haltezapfen sind polygonale Hohlschaftkegel mit Plananlage nach DIN-ISO 26623. Polygonale Hohlschaftkegel ermöglichen eine präzise Zentrierung und axiale Positionierung, sowie eine präzise Winkelpositionierung in der sie aufnehmenden und mit einer entsprechenden polygonalen Hohlform versehenen Aufnahmeöffnung an der Bearbeitungsspindel einer Bearbeitungsmaschine.
Mit hoher Drehzahl umlaufende Werkzeuge werden im Allgemeinen in einer Auswuchtmaschine ausgewuchtet, um durch Unwucht bedingte Belastungen der Werkzeugmaschinenspindel und Beeinträchtigungen der Bearbeitungsqualität zu vermeiden. Die Anforderungen an die Auswuchtqualität solcher Werkzeuge sind hoch und erfordern ein genaues zentrisches Spannen der auszuwuchtenden Werkzeuge bzw. des sie tragenden Werkzeughalters in der an der Spindel der Auswuchtmaschine angeordneten Aufnahmevorrichtung.
Für das Aufnehmen von mit einem Polygonprofil versehenen Haltezapfen, beispielsweise von Werkzeugen oder Werkzeughaltern mit polygonalem Hohlschaftkegel, in einer Auswuchtmaschine sind Aufnahmevorrichtungen mit einer Aufnahmeöffnung bekannt, die mit einer passenden polygonalen Innenkontur versehen ist. Bei der für die präzise, zentriergenaue Aufnahme geforderten hohen Genauigkeit ist die Herstellung von solchen Aufnahmevorrichtungen mit geeigneter polygonaler Innenkontur jedoch sehr teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufnahmevorrichtung für eine drehbare Spindel einer Auswuchtmaschine mit einer Aufnahmeöffnung zur Aufnahme eines ein Polygonprofil aufweisenden Haltezapfens zu gestalten, die kostengünstiger herstellbar ist.
Die genannte Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.
Nach der Erfindung weist die Aufnahmevorrichtung eine Aufnahmeöffnung mit einer zur Drehachse koaxialen, kreisrunden Innenzentrierfläche auf, die zur Anlage von radial äußeren Hochpunkten des Polygonprofils eines Haltezapfens dient. Die Aufnahmevorrichtung ist außerdem mit einer der Innenzentrierfläche benachbarten Positionierscheibe versehen, die eine zur Drehachse koaxiale Öffnung von einer solchen polygonalen Form und Größe aufweist, dass das in die Öffnung eingreifende Polygonprofil des Haltezapfens drehfest in der Öffnung abgestützt ist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kräfte und Momente, die in einer Auswuchtmaschine auf einen darin aufgenommenen Werkzeughalter oder vergleichbaren Haltezapfen einwirken, weitaus geringer sind, als bei der Aufnahme in einer Bearbeitungsmaschine. Es ist daher eine Zentrierung in der Aufnahmeöffnung in der Auswuchtmaschine nur über die Hochpunkte des Polygons möglich und ausreichend, um die in der Auswuchtmaschine auftretenden Kräfte und Momente sicher zu übertragen. Hierfür reicht eine kreisrunde, je nach Anwendungsfall zylindrische oder konische Innenkontur der Innenzentrierfläche aus, die sich sehr einfach und kostengünstig herstellen lässt.
Die kreisrunde Innenzentrierfläche bietet aber keine Winkelorientierung, die in einer Auswuchtmaschine zur Winkelzuordnung des Unwuchtvektors benötigt wird. Die erforderliche Genauigkeit der Winkelzuordnung ist allerdings weitaus geringer als die Genauigkeitsanforderung bei den meisten Bearbeitungsmaschinen und kann beispielsweise plus/minus 0,5° betragen. Nach der Erfindung wird die Winkelzuordnung für den Auswuchtprozess durch die Positionierscheibe erreicht. Eine Positionierscheibe, die den Genauigkeitsanforderungen des Auswuchtprozesses genügt, lässt sich sehr einfach und kostengünstig herstellen, z. B. durch Ausschneiden mit einer Laserschneidmaschine.
Die erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung kann integraler Bestandteil der Spindel einer Auswuchtmaschine sein. Sie kann aber auch einen lösbar mit der Auswuchtmaschine verbundenen Einsatz bilden.
Die Positionierscheibe ist nach der Erfindung vorzugsweise ein separat hergestelltes Bauteil, das an einer der Innenzentrierfläche benachbarten Schulter der Aufnahmeöffnung angeordnet und drehfest an der Aufnahmevorrichtung befestigt ist. Die Öffnung der Positionierscheibe kann die gleiche Form wie das Polygonprofil oder eine teilweise abweichende Form haben. Die gleichmäßige Teilung eines üblichen Polygonprofils, z. B. 3-Polygon oder 4-Polygon, erlaubt eine Verdrehung des Haltezapfens um den Teilungswinkel und damit eine Umschlagwuchtung mit 120°, bzw. 90° oder 180°. Vorteilhaft ist auch eine Form der Öffnung, bei der das Polygonprofil des Haltezapfens auch bei ungerader Teilung der Polygonkontur in einer ersten Winkelposition und in einer um 180° gedrehten zweiten Winkelposition drehfest an der Positionierscheibe abstützbar ist. Damit kann der in der Auswuchttechnik übliche Umschlag um 180°, z. B. bei 3-Polygon ermöglicht werden.
Zur axialen Positionierung des auszuwuchtenden Rotationskörpers kann die Aufnahmevorrichtung eine Plananlagefläche für eine Schulter des Rotationskörpers aufweisen. Weiterhin kann in der Aufnahmeöffnung eine Spannvorrichtung zum Spannen des aufgenommenen Haltezapfens, beispielsweise eines Hohlschaftkegels, angeordnet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
1 einen Querschnitt durch die Spindel einer Auswuchtmaschine mit darin angeordneter Aufnahmevorrichtung und einem in der Aufnahmevorrichtung angeordneten Werkzeughalter,
2 einen Querschnitt II-II durch die Aufnahmevorrichtung gemäß 1,
3 einen Querschnitt III-III durch die Aufnahmevorrichtung gemäß 1 und
4 eine Ansicht einer Ausführungsform einer Positionierscheibe mit einer hexagonalen Öffnung, die einen trigonalen Haltezapfen in einer ersten Winkelposition und in einer um 180° gedrehten zweiten Winkelposition aufnehmen kann.
1 zeigt ein Gehäuseteil 1 einer Auswuchtmaschine mit einer darin mittels Wälzlager 2 um eine Drehachse 3 drehbar gelagerten Spindel 4. Die Spindel 4 ist zur dynamischen Unwuchtmessung mittels eines Motors drehend antreibbar. In einer zentralen Bohrung 5 der Spindel 4 ist eine Aufnahmevorrichtung 6 angeordnet, die als auswechselbarer Einsatz ausgebildet ist. Die Aufnahmevorrichtung 6 weist einen Flansch 7 auf, der an dem stirnseitigen Ende der Spindel 4 mittels Schrauben befestigt ist. Die Aufnahmevorrichtung 6 hat eine zentrale Aufnahmeöffnung 8 und stirnseitig eine ebene, ringförmige Plananlagefläche 9. Die Aufnahmeöffnung 8 weist an ihrem der Plananlagefläche 9 benachbarten Ende eine koaxiale Zentrierfläche 10 und nach innen an diese angrenzend eine kreiszylindrische Übergangsfläche 11 auf, die einen größeren Durchmesser als die Zentrierfläche 10 hat. Die Übergangsfläche 11 endet an einer radialen Schulter 12, an die sich ein innerer, zylindrischer und zur Drehachse 3 koaxialer Bohrungsabschnitt 13 anschließt. In dem Bohrungsabschnitt 13 befindet sich eine Positionierscheibe 14 mit einer Öffnung 15. Die Positionierscheibe 14 hat eine zylindrische Mantelfläche 16, durch welche sie in dem Bohrungsabschnitt 13 zentriert ist. Die Positionierscheibe 14 liegt an der Schulter 12 an und ist durch achsparallele Schrauben 17 fest mit der Aufnahmevorrichtung 6 verbunden.
In der Aufnahmeöffnung 8 der Aufnahmevorrichtung 6 ist ein Werkzeughalter 20 angeordnet, der ein Werkzeug 21 trägt. Der Werkzeughalter 20 liegt mit einer Schulter 22 an der Plananlagefläche 9 an und weist einen als polygonaler Hohlkegelschaft ausgebildeten Haltezapfen 23 auf, der sich durch die Aufnahmeöffnung 8 und mit seinem inneren Ende in die Öffnung 15 der Positionierscheibe 14 erstreckt.
Der Haltezapfen 23 ist konisch und hat, wie den 2 und 3 zu entnehmen, ein trigonales Polygonprofil, das aus exzentrischen Kreisbögen verschiedenen Durchmessers gebildet ist und mit der Normbezeichnung P3G bekannt ist. Die Zentrierfläche 10 hat die Form eines kreisförmigen Kegelmantelabschnitts, dessen Neigung und Radius an die Neigung und den Mittenabstand der Hochpunkte 24 des Haltezapfens 23 derart angepasst ist, dass der Haltezapfen 23 durch die Zentrierfläche 10 mit der erforderlichen Genauigkeit zentriert wird. 3 veranschaulicht die Berührungsstellen, an denen die stärker gekrümmten Stellen des Polygonprofils des Haltezapfens 23 an der schwächer gekrümmten Zentrierfläche 10 anliegen.
Die Öffnung 15 in der Positionierscheibe 14 ist, wie 2 zeigt, mit dem zu dem Profil des Haltezapfens 23 passenden Nabenprofil versehen und gewährleistet dadurch eine drehfeste Abstützung des Werkzeughalters 20 in der Aufnahmevorrichtung 6 mit definierter Winkelzuordnung. Da drei Aufnahmepositionen möglich sind, empfiehlt sich zusätzlich eine äußere Kennzeichnung der gewählten Aufnahmeposition. Die Anforderungen an die Genauigkeit einer solchen Kennzeichnung sind jedoch gering.
Zum Festspannen des Werkzeughalters 20 in der Aufnahmeöffnung 8 ist in der Spindel 4 eine Spannvorrichtung 25 angeordnet, die in eine hinterschnittene Nut in einer Bohrung des Werkzeughalters 20 eingreift und mittels einer Betätigungsstange 26 gespannt werden kann.
4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Positionierscheibe 28, die anstelle der Positionierscheibe 14 in die Aufnahmevorrichtung 6 eingesetzt werden kann. Die Positionierscheibe 28 hat eine Öffnung 29 mit einer polygonalen Innenkontur, die in sechs Profilabschnitte 30 regelmäßig unterteilt ist. Jeder der sich über einen Winkel von 60° erstreckenden Profilabschnitte 30 hat die Form eines entsprechend großen Abschnitts der Außenkontur des Zapfenprofils, in dessen Mitte ein Hochpunkt 24 des Zapfenprofils liegt. Die in sechs Abschnitte gegliederte Öffnung 29 ermöglicht die Aufnahme des polygonalen Haltezapfens 23 in zwei um 180° gegeneinander gedrehten Stellungen. Auf diese Weise ist es möglich, den Werkzeughalter 20 auf Umschlag auszuwuchten, d. h. einen ersten Messlauf in einer ersten Aufnahmestellung und einen zweiten Messlauf in einer um 180° gedrehten zweiten Aufnahmestellung auszuführen. Durch ein solches Vorgehen (Umschlagwuchten) können durch die Aufnahme in der Auswuchtmaschine bedingte Fehler erfasst und ausgeglichen werden.
Die beschriebene erfindungsgemäße Aufnahmevorrichtung eignet sich für gleichdicke und konische Haltezapfen mit polygonalem Querschnittsprofil. Das Querschnittsprofil kann drei oder eine größere oder kleinere Zahl von Hochpunkten haben. Das Profil nach DIN ISO 26623 hat ein Polygonprofil mit drei Hochpunkten. Die Aufnahme eines bestimmten Profils mit der Aufnahmevorrichtung erfordert nach der Erfindung lediglich eine Anpassung des Innendurchmessers der Zentrierfläche und der Innenkontur der Positionierscheibe an dieses Profil. Beides ist auf einfache Weise und kostengünstig möglich.

Claims

Aufnahmevorrichtung (6) für eine drehbare Spindel (4) einer Auswuchtmaschine mit einer Aufnahmeöffnung (8) zur Aufnahme eines ein Polygonprofil aufweisenden Haltezapfens (23) eines auszuwuchtenden Rotationskörpers, mit einer zur Drehachse (3) der Spindel (4) koaxialen, kreisrunden Innenzentrierfläche (10), die zur Anlage von radial äußeren Punkten (24) des Polygonprofils des Haltezapfens (23) bestimmt ist, und mit einer der Innenzentrierfläche (10) benachbarten Positionierscheibe (14; 28), die eine zur Drehachse (3) koaxiale Öffnung (15; 29) von einer Form und Größe aufweist, dass das in die Öffnung (15; 29) eingreifende Polygonprofil des Haltezapfens (23) drehfest in der Öffnung (15; 29) gehalten ist.
Aufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierscheibe (14; 28) ein separat hergestelltes Bauteil ist, das an einer der Innenzentrierfläche (10) benachbarten Schulter (12) der Aufnahmeöffnung (8) angeordnet und drehfest an der Aufnahmevorrichtung (6) abgestützt ist.
Aufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (15) der Positionierscheibe (14) die gleiche Form wie das Polygonprofil des Haltezapfens (23) hat.
Aufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (29) der Positionierscheibe (28) eine solche Form hat, dass das Polygonprofil des Haltezapfens (23) in einer ersten Winkelposition und in einer um 180° gedrehten zweiten Winkelposition drehfest an der Positionierscheibe (28) abstützbar ist.
Aufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Plananlagefläche (9) für eine Schulter (22) des Rotationskörpers aufweist.
Aufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahmeöffnung (8) eine Spannvorrichtung (25) zum Spannen des Haltezapfens (23) angeordnet ist.
Verwendung einer Aufnahmevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmevorrichtung (6) in einem mit der Spindel (4) einer Auswuchtmaschine lösbar verbundenen Einsatz angeordnet ist.