DE3116289C2 - Spanndorn mit einer elastischen, hydraulisch dehnbaren Spannhülse - Google Patents

Abstract

Bei dem Spanndorn bilden ein Dornkörper (1) und eine darauf angeordnete, hydraulisch dehnbare Spannhülse (12) zwischen sich eine Druckkammer (13) für das die Spannhülse (12) dehnende hydraulische Druckmedium. Die Spannhülse (12) besteht aus faserverstärktem Kunststoff (mit Faserverlauf in Umfangsrichtung) und besitzt an beiden Rändern außenseitig einen Ringfalz. Auf dem Dornkörper (1) ist beidseits der Spannhülse (12) je ein im Vergleich zur Spannhülse starrer und gegen den Dornkörper abgedichteter Stirnring (16, 17) angeordnet. Die Stirnringe (16, 17) besitzen je einen formschlüssig in den Ringfalz greifenden und dadurch das Ende der Spannhülse (12) axial überlappenden Kragen (18), der zumindest an der Überlappungsfläche mit der Spannhülse verklebt ist. Die Überlappungsfläche verläuft leicht konisch mit zum Kragenrand hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spanndorn mit einer elastischen, hydraulisch dehnbaren und an beiden Enden außenseitig je einen Ringfalz aufweisenden Spannhülse, die so auf einem Dornkörper angeordnet ist, daß beide zwischen sich eine Druckkammer für das die Spannhülse dehnende hydrauliche Druckmedium bilden, und mit zwei auf dem Dornkörper beidseits der Spannhülse angeordneten, im Vergleich zur Spannhülse starren Stirnringen, die je einen in den Ringfalz greifenden und dadurch das Ende der Spannhülse überlappenden Kragen aufweisen, wobei einer der Stirnringe auf dem Dornkörper axial verschiebbar ist.

Bei einem aus der US-PS 35 07 507 bekannten Spanndorn dieser Art sind die Ringfalze der Spannhülse durch ein im Axialschnitt Z-förmiges Ringprofil der Hülsenwand gebildet. Die radial innen- und abgedichtet dem Dornkörper anliegenden Hülsenenden, die dem den Hülsenrand bildenden Querteil des Z-Profils entsprechen, sind auf dem Dornkörper längsverschiebbar, die außenliegenden Ringkanten der Spannhülse, in welchen der Hülsenmantel in die den Mittelsteg des Z-Profils bildenden Wandteile der Spannhülse übergeht, dagegen axial unbeweglich gegen die Stirnringe abgestützt, wobei der axial bewegliche Stirnring an einem Anschlag des Dornkörpers festgehalten ist. Im Ergebnis können sich die den Mittelsteg des Z-Profiles bildenden Wandteile bei unter Druck stehender Spannhülse steiler stellen und dadurch eine Aufweitung der Spannhülse auch in ilen unmittelbar an ihre außcnliegcndcn Ringkanten anschließenden Bereichen des Hülsenniantels ermöglichen, was eine gleichmäßige Spannung des Werkstücks über die Länge der Spannhülse ergibt. Jedoch ermöglichen derartige Spaiinhülsen jeweils nur geringe radiale Dehnbewegungen, denn die außenliegenden Ringkanten dürfen radial nicht auswärts über die Stirnringe vortreten, weil anderenfalls ihre axiale Abstützung an den Stiniringen verloren ginge. Daher muß das Werkstück an der zu spannenden Innenfläche entsprechend genau gearbeitet sein, damit von Werkstück zu Werkstück gleichbleibende Spannverhältnisse gewährleistet sind. Auch ist der Bereich zulässiger Spanndurchmesser entsprechend gering. Die Abdichtung zwischen der Spannhülse und dem Dornkörper bereitet Schwierigkeiten. Je stärker die Spannhülse dehnbar ist, desto mehr wird die Verbindung ihrer Ränder mit dem Dornkörper beansprucht und desto größer wird die Gefahr, daß diese Verbindung durch die ständigen Wechselbeanspruchungen im Betrieb schadhaft und undicht wird.

Im übrigen ist es aus der US-PS 35 10 082 bekannt, bei einer Innenspannvorrichtung für eine Walze auf der Spannhülse eine aus Kunststoff, beispielsweise Polyurethan, bestehende Futterhülse anzuordnen, um eine gute Drehmomentübertragung von der Welle auf die auf der Futterhülse aufgespannte Walze zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spanndorn der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Spannhülse über einen größeren Spanndurchmesserbereich dehnbar ist und trotzdem an ihren Enden einfach und zuverlässig gegen den Dornkörper abgedichtet werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spannhülse aus faserverstärktem Kunststoff mit Faserverlauf in Umfangsrichtung besteht und in den Ringfalzen an den Kragen zumindest an den Überlappungsflächen formschlüssig anliegt sowie dort mit dem Kragen verklebt ist, und daß die Stirnringe gegen den Dornkörper abgedichtet sind.

Der faserverstärkte Kunststoff verleiht der Spannhülse bei größter Festigkeit eine hohe elastische Dehnfähigkeit, so daß der Durchmesserbereich für die Werkstückspannung entsprechend groß ist und größere Werkstücktoleranzen aufgenommen werden können. An den Enden der Spannhülse werden die beim Spannvorgang auftretenden Radialkräfte über die den Hülsenrand außenseitig überlappenden Kragen zuverlässig von den Stirnringen aufgenommen, wobei sich eine sehr kraftgünstige Beanspruchung der Klebverbindung zwischen der Spannhülse und den Stirnringen ergibt. Die Stirnringe selbst nehmen an der radialen Dehnung der Spannhülse praktisch nicht teil, so daß sie ohne Probleme gegen den Dornkörper abgedichtet werden können.

Es genügt, nur noch die Stirnringe aus Stahl zu fertigen; der Dornkörper selbst kann aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen. Die Spannhülse aus faserverstärktem Kunststoff bietet im übrigen den Vorteil, daß ihre Außenfläche mit einer Beschichtung, beispielsweise Verehromung oder Keramikbeschichtung, versehen werden kann, so daß die Möglichkeit besteht, die Spannhülse durch geeignete Oberflächenbeschichtung speziellen Einsatzzwecken anzupassen. Hinsichtlich der Faserart haben sich insbesondere Spannhülsen aus karbonfaserverstärkten Kunststoffen bewährt; möglich sind jedoch ohne weiteres beispielsweise auch glasfaserverstärkte Kunststoffe.

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Überlappungsfläche leicht konisch mit zum Kragenrand

b5 hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser. Dadurch können die Stirnringe an den Überlappungsflächen in einfacher Weise mit der Spannhülse verpreßt werden, was die Herstellung einwandfreier Klebverbindungen

an den Überlappungsflachen erleichtert. Hinsichtlich der Abdichtung der Stirnringe gegen den Dornkörper eiiipfiehlt sich eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist daß die Stirnringe an ihrer an dem Dornkörper anliegenden Innenfläche gegen Dichtringe abgedichtet sind, die in je einer Ringnut des Dornkörpers eingelegt sind.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch einen Spanndorn nach der Erfindung,

F i g. 2 das in F i g. 1 mit II bezeichnete Detail in einer gegenüber F i g. 1 stark vergrößerten Darstellung.

In der Zeichnung ist der Dornkörper mit 1 bezeichnet. Er trägt in der Zeichnung am linken Ende einen Spannflansch 2 zur Befestigung an einer nicht dargestellten hohlen Drehmaschinenspindel. In eine zentrale Bohrung 3 des Dornkörpers 1 ist eine Zylinderhülse 4 eingesetzt, die axial durch einen am linken Ende den Hülsenrand übergreifenden und am Dornkörper 1 verschraubten hohlen Zylinderkopf 5 gehalten wird. In der Zylinderhülse 4 ist ein Kolben 6 verschiebbar, der ein sich durch den Zylinderkopf 5 erstreckendes Rohr 7 aufweist, das mit einem Längsschlitz 8 versehen ist, in den ein radial im Zylinderkopf 5 sitzender Bolzen 9 greift, so daß der Kolben 6 gegen Drehungen gesichert ist. Der Kolben 6 wird von einer Zugstange 10 verschoben, die in geeigneter Weise durch die hohle Drehmaschinenspindel hindurch verlängert und von einem für solche Zwecke bekannten Spannzylinder betätigt wird. Im Ergebnis besteht zwischen dem Zylinderkopf 5 und dem Kolben 6 in der Zylinderhülse 4 ein mit hydraulischer Druckflüssigkeit gefüllter Zylinderraum 11, dessen Volumen sich verringert, wenn der Kolben 6 mit der Zugstange 10 in der Zeichnung nach links gezogen wird.

Auf dem Dornkörper 1 ist eine hydraulisch dehnbare Spannhülse 12 angeordnet. Beide zusammen bilden zwischen sich eine Druckkammer 13 für das die Spannhülse 12 dehnende hydraulische Druckmedium. Dazu steht die Druckkammer 13 über Kanäle 14 mit dem Zylinderraum 11 in Verbindung, so daß bei Bewegung des Kolbens 6 in der Zeichnung nach links Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 11 in die Druckkammer 13 verdrängt und dadurch die Spannhhülse 12 gedehnt wird. Die Spannhülse 12 besteht aus carbonfaserverstärktem Kunststoff, wobei die Fasern in Umfangsrichtung der Spannhülse ausgerichtet sind. Die Spannhülse 12 besitzt an beiden Rändern an ihrer radialen Außenseite je einen Ringfalz 15. Beidseits der Spannhülse 12 sind auf dem Dornkörper 1 je ein im Vergleich zur Spannhülse 12 praktisch starrer und gegen den Dornkörper 1 abgedichteter Stirnring 16,17 angeordnet. Jeder Stirnring 16, 17 besitzt einen Kragen 18, der formschlüssig in den Ringfalz 15 der Spannhülse 12 greift und dadurch das Ende der Spannhülse 12 außenseitig axial überlappt, wobei die äußeren Umfangsflächen der Spannhülse 12 und des Stirnringes 16,17 bündig miteinander abschließen, !n der Überlappungsfläche 19 sind die Spannhülse 12 und die Stirnringe 16, 17 miteinander verklebt. Die Überlappungsfläche 19 verläuft leicht konisch mit zum Kragenrand 20 hin sich verkleinernden Konusdurchmesser, so daß jedenfalls an der Überlappungsfläche 19 Formschluß zwischen den Dichtringen 16, 17 und der Spannhülse 12 verwirklicht und dadurch eine einwandfreie Klebverbindung gewährleistet werden kann.

Der in der Zeichnung rechie, am freien Ende des Spanndorns befindliche Stirnring 17 ist axial auf dem Dornkörper 1 verschiebbar. Der Dornkorper J trägt am freien Ende eine Ringscheibe 21, zwischen der und dem Stirnring 17 ein axialer Ringspalt 22 vorgesehen ist. der das axiale Verschiebungsspiel des Stirnringes 17 erlaubt. wenn sich die Spannhülse 12 dehnt und sich dadurch der axiale Abstand zwischen den Stirnringen 16, 17 verringert. Durch die Dehnung der Spannhülse 12 wird daher die Klebverbindung nicht unnötig belastet. Im übrigen beritzt die Ringscheibe 21 einen den Stirnring 17 in einem außenseitigen Ringfalz axial übergreifenden Kragen 23.

Die Stirnringe 16, 17 nehmen an der radialen Dehnung der Spannhülse 12 nicht teil, fangen also die beim Dehnvorgang ausgeübten radialen Kraftbeanspruchungen praktisch ohne Verformung auf. Sie bestehen dazu beispielsweise aus Stahl und können mangels eigener Dehnung gegen den Dornkorper 1 in der Weise sehr einfach abgedichtet werden, daß sie an ihrer an dem Dornkörper 1 anliegenden Innenfläche 24 gegen elastisehe Dichtringe 25 abgedichtet sind, die in je eine Ringnut 26 des Dornkörpers 1 eingelegt sind. Diese Art der Abdichtung beeinträchtigt im übrigen nicht die axiale Verschiebbarkeit des in der Zeichnung rechten Stirnringes 17.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Spanndorn mit einer elastischen, hydraulisch dehnbaren und an beiden Enden außenseitig je einen Ringfalz aufweisenden Spannhülse, die so auf einem Dornkörper angeordnet ist, daß beide zwischen sich eine Druckkammer für das die Spannhülse dehnende hydraulische Druckmedium bilden, und mit zwei auf dem Dornkörper beidseits der Spannhülse angeordneten, im Vergleich zur Spannhülse starren Stirnringen, die je einen in den Ringfalz greifenden und dadurch das Ende der Spannhülse überlappenden Kragen aufweisen, wobei einer der Stirnringe auf dem Dornkörper axial verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (12) aus faserverstärktem Kunststoff mit Faserverlauf in Umfangsrichtung besteht und in den Ringfalzen (15) an den Kragen (18) zumindest an den Überlappungsflächen (19) formschlüssig anliegt sowie dort mit den Kragen (18) verklebt ist, und daß die Stirnringe (16, 17) gegen den Dornkörper abgedichtet sind.

2. Spanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungsfläche (19) leicht konisch mit zum Kragenrand (20) hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser verläuft.

3. Spanndorn nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnringe (16, 17) an ihrer an dem Dornkörper (1) anliegenden Innenfläche (24) gegen Dichtringe (25) abgedichtet sind, die in je eine Ringnut (26) des Dornkörpers (1) eingelegt sind.