DE3148677C2 - Vorrichtung zum lösbaren radialen und axialen Spannen eines mit einer mittigen Bohrung versehenen Werkzeugs oder Werkstücks auf einem Dorn od. dgl. - Google Patents
Vorrichtung zum lösbaren radialen und axialen Spannen eines mit einer mittigen Bohrung versehenen Werkzeugs oder Werkstücks auf einem Dorn od. dgl.Info
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Abstract
Zum lösbaren radialen und axialen Spannen eines mit einer mittigen Bohrung versehenen Werkzeugs od.dgl. auf einem Dorn od.dgl. wird eine auf den Dorn od.dgl. aufschraubbare, unter dem Druck eines Fluids elastisch verformbare Spannhülse vorgeschlagen, die das Werkzeug od.dgl. aufnimmt und mit einer Planfläche seitlich am Werkzeug od.dgl. anliegt und es gegen einen Bund auf dem Dorn drückt. Die Spannhülse kann mit je einer ringförmigen Kammer zur Aufnahme des Fluids nahe ihrer inneren Mantelfläche, nahe ihrer äußeren Mantelfläche und nahe ihrer Anlagefläche versehen sein. Statt der ringförmigen Kammern können jeweils mehrere in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte, geschlossene Kammern angeordnet sein. Die Kammern können unabhängig voneinander oder in Gruppen oder gemeinsam beaufschlagt werden.
Description
a) erste in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern (48) in geringem radialem Abstand
(43) von der inneren Mantelfläche (23) des Hülsenabschnittes (22) und
b) zweite in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern (49) in geringem radialem Abstand
(44) von der äußeren Mantelfläche (24) des Hülsenabschnittes (22), wobei
c) der radiale Abstand (45) zwischen den ersten (48) und den zweiten Kammern (49) größer
ist als der radiale Abstand (43 bzw. 44) dieser Kammern (48 bzw. 49) zur inneren bzw. äußeren
Mantelfläche (23 bzw. 24), und durch
d) dritte in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern (50) in geringem axialem Abstand
(47) von der Anlagefläche (25) des Mutternabschnittes (21).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der ersten (48), zweiten (49)
und dritten Kammern (50) gleich ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine erste (48) und eine zweite
Kammer (49) im Hülsenabschnitt (22) radial übereinanderliegen und eine dritte Kammer (50) radial und
axial versetzt zu diesen im Mutternabsch~-itt (21) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils radial übereinanderliegende
erste (48) und zweite Kammer (49) und ggf. die versetzt dazu angeordnete dritte Kammer (50) fluidisch
miteinander verbunden sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß statt der in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilten dritten Kammern (50) eine geschlossene ringförmige Kammer (46) vorgesehen
ist.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Von der DE-PS 7 Λ3 530 ist eine Vorrichtung bekannt,
bei der mit einer unter dem veränderbaren Druck eines Fluids elastisch verformbaren Spannhülse ein Werkzeug
oder Werkstück auf einem Dorn od. dgl. befestigt wird, wobei die Spannhülse den Ringraum zwischen
dem Dorn od. dgl. und dem Werkzeug oder Werkstück ausfüllt. Das Spannen erfolgt nur in radialer Richtung,
ein Spannen in axialer Richtung ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.
Es ist auch bekannt. Werkzeuge, z. B. Schabräder für
die Feinbearbeitung von Zahnrädern, unmittelbar auf einem Dorn aufzunehmen, wobei die Zentrierung
zwangsläufig spielbehaftet ist. in axialer Richtung erfolgt dabei ein Spannen mittels einer mechanischen
oder einer hydraulischen Mutter gegen einen Bund oder einen anderen festen Anschlag auf dem Dorn (DE-GM
76 16 406). Ein Nachteil dieser Lösungen ist, daß das auf
den Dorn aufgespannte Werkzeug, z. B. ein Schabrad, trotz genauester Fertigung und Einhaltung geringstmöglicher
Fertigungstoleranzen einen nicht mehr zulässigen Rundlauffehler aufweisen kann, beispielsweise
durch Addieren der Einzeltoleranzen von Dorn, Spannhülse und Werkzeug.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum möglichst exakten, spielfrei zentrierenden
Spannen eines hochgenau arbeitenden Werkzeugs oder eines hochgenau zu bearbeitenden
Werkstücks auf einem Dorn od. dgl. zu schaffen, bei der das radiale und das axiale Spannen von einem einzigen
Element bewirkt wird, um nicht durch das Zusammenwirken zweier Elemente zusätzliche Ungenauigkeiten
hervorzurufen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Die so gestaltete Spannhülse wird auf den Dorn od. dgl. aufgeschraubt, bis die Anlagefläche des Mutternabschnittes
an dem Werkzeug oder Werkstück zur Anlage kommt. Dabei liegt der Hülsenabschnitt in dem Ringraum
zwischen dem Dorn od. dgl. und dem Werkzeug oder Werkstück. Durch Verändern des Druckes des
Fluids wird das Werkzeug oder Werkstück dann radial und axial gespannt. Zum axialen Spannen sind im Mutternteil
eine und zum radialen Spannen im Hülsenteil
zwei ringförmige Kammern zur Aufnahme des Fluids vorgesehen. Hierfür sind in den Ansprüchen 2 und 3
vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben. Anstelle der ringförmigen Kammern können auch jeweils mehrere,
in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern vorgesehen sein, wofür in den Ansprüchen 5 bis 8 verschiedene
zweckmäßige Ausgestaltungen angegeben sind. Bei allen Ausführungen kann jede Kammer für sich
beaufschlagt werden, was ein feinfühliges Verändern der Lage des gespannten Werkzeugs oder Werkstücks
möglich macht. Der Aufwand für die Druckregeleinrichtungen kann reduziert werden, wenn die ringförmigen
Kammern (Anspruch 4) oder wenn die jeweils radial benachbarten Kammern (Anspruch 9 und 10) gemeinsam
beaufschlagt werden, was für viele Anwendungsfäl-Ie ausreichend ist.
Die Enindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 1 bis 5 dargestellt sind,
beschrieben. Es zeigen
F i g. 1 und 2 einen Längsschnitt und einen Querschnitt entlang der Linie H-Il durch eine Vo richtung
nach der Erfindung,
F i g. 3 und 4 einen Längs- und einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV durch eine andere Ausführung einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
F i g. 5 eine mögliche Ausführung für das Zusammensetzen der Spannhülse aus mehreren Teilen.
Auf einem nur ausschnittsweise dargestellten Dorn 10 (F i g. 1 und 3) ist mittels einer Spannhülse 20 ein Werkzeug
30, z. B. ein Schabrad, oder ein Werkstück befestigt. Die Spannhülse 20 weist einen auf einem Gewinde
11 des Domes 10 aufgeschraubten Mutternabschnitt 21
und einen daran anschließenden Hülsenabschnitt 22 auf. Der Hülsenabschnitt 22 umschließt mit seiner inneren
Mantelfläche 23 einen zylindrischen Abschnitt 12 des Domes 10 und wird an seiner äußeren Mantelfläche 24
von der Bohrungswand 31 des Werkzeugs 30 umschlossen. Eine Planseite 32 des Werkzeugs 30 liegt, ggf. über
eine zwische-gelegte Scheibe 55, an einem Bund 13 des Domes 10 an. An der anderen Planseite 33 des Werkzeugs
3 liegt, ggf. über eine zwischengelegte Scheibe 56, eine Anlagefläche 25 des Mutternabschnittes 21 an.
Die Spannhülse 20 ist in ihrem Hülsenabschnitt 22 mit einer ersten geschlossenen ringförmigen Kammer 41
(F i g. 1 und 2) und einer diese umgebenden zweiten geschlossenen
ringförmigen Kammer 42 versehen. (Der Begriff »geschlossen« ist hier und im folgenden so aufzufassen,
daß die Kammern allseitig von der Spannhülse 20 begrenzt sind und schießt das Vorhandensein von
angeschlossenen Leitungen, auf die noch eingegangen wird, nicht .-•.us.) Die Kamn.er 41 hat geringen radialen
Abstand 43 zur inneren Mantelfläche 23, die Kammer 42 hat geringen radialen Abstand 44 zur äußeren Mantelfläche
24. Um dem Hülsenabschnitt 22 die erforderliche Eigenstabilität zu verleihen, ist der radiale Abstand 45
zwischen der ersten 41 und der zweiten Kammer 42 größer als der radiale Abstand 43 bzw. 44.
In ihrem Mutternabschnitt 21 ist die Spannhülse 20 mit einer dritten geschlossenen ringförmigen Kammer
46 versehen, die geringen axialen Abstand 47 zur AnIagefläche 25 hat.
Die Kammern 41, 42 und 46 sind mit einem Fluiu
gefüllt. Mittels einer Druckschraube 60 kann der Druck in den Kammern variiert werden, die zu diesem Zwecke
über Leitungen 64 mit der Druckschraube 60 in Verbin- ^
dung stehen. Im AnschhR an einen Gewindeabschnitt
61 v/eist die Druckschraube 60 einen zylindrischen Schaft 62 mit einem Dichtungsring 63 auf. Nachdem die
Spannhülse 20 so weit auf das Gewinde 11 aufgeschraubt ist, daß die Anlagefläche 25 an der Planseite 33
und die Planseite 32 am Bund 13 lose zur Anlage gekommen sind, wird das Spannen des Werkzeugs mit der
Druckschraube 60 vorgenommen. Je weiter sie eingeschraubt wird, desto mehr steigt der Druck in den Kammern
an und desto fester werden die aneinanderliegenden Flächen 23, 12; 24. 31; 32, 13; 33, 25 infolge der
elastischen Verformung der Spannhülse zusammengespannt. Um dem Monteur einen Hinweis auf den herrschenden
Druck zu vermitteln, ist eine Druckanzeige 70 vorgesehen, die über eine Leitung 71 mit den Leitungen
64 verbunden ist. Gegen die Kraft einer Feder 72 wird ein abgedichteter Kolben 73 verichoben. an dem · ;n aus
der Spannhülse 20 austretender Stift 74 mit einer Strichmarkierung 75 befestigt ist. Die Anzahl (oder die Farbe)
der Striche zeigt den Druck an.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine gemeinsame
Druckschraube 60 für alle Kammern 41, 42, 46 in vielen Fällen ausreichend ist. Mitunter ist v.„ aber vorteilhaft,
zumindest für die in axialer Richtung spannende dritte Kammer 46. ggf. aber auch für jede der drei Kammern
eine eigene Druckschraube 60. 60' usw. und eine O'gene
Druckanzeige 70, 70' usw. vorzusehen, wie das in F i g. 2 angedeuiet ist. Diese Ausführung ist besonders bei axial
breiten Werkzeugen mit nur schmalen radialen Anlageflächen wie z. B. bei Abwälzfräsern angebracht.
In aller Regel wird es aber erwünscht sein, das Werkzeug
in radialer Richtung ausrichten zu können, um einen evtl. vorhandenen Rundlauffehler des aufgespannten
Werkzeugs zu beseitigen. Die Spannhülse 20 ist dann in ihrem Hülsenabschnitt 22 mit ersten in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilten geschlossenen Kammern 48 (F i g. S und 4) jnd mit zweiten, ebenfalls in
Umfangsrichtung gleichmäßig verteilton Kammern 49 versehen, die sich vorwiegend in axialer und in Umfangsrichtung
erstrecken. Die Kammern 48 haben geringen radialen Abstand 43 zur inneren Mantelfläche 23
und die zweiten Kammern 49 geringen radialen Abstand 44 zur äußeren Mantelfläche 24. Der radiale Abstand
45 zwischen den ersten 48 und den zweiten Kammern 49 ist wieder größer als der radiale Abstand 43
bzw. 44. In ihrem Mutternabschnitt 21 ist die Spannhülse 20 mit in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten dritten
geschlossenen Kammern 50 versehen, die geringen axialen Abstand 47 zur Anlagefläche 25 haben und sich
vorwiegend in radialer und in Umfangsrichtung erstrekken.
Die Kammern 48, 49 und 50 sind mit einem Fluid gefüllt, dessen Druck mittels weiter oben beschriebener
Druckschrauben 60 variiert werden kann. Wenn für jede
einzelne Kamrrer 48, 49 und 50 eine eigene Druckse.iraube
60, 60' usw. vorhanden ist, kann der Rundlauffe'nler C1CS Werkzeugs 30 sehr feinfühlig kompensiert
werden. Mit dem in den ersten Kammern 48 herrschenden Druck wird die Spannhülse 20 auf dem Dorn 10
befestigt, der in den zweiten Kammern 49 herrschende Druck dient zur Befestigung des Werkzeugs 30 auf der
Spannhülse 10 und mit dem in den dritten Kammern 50 herrschenden Druck erfolgt das Spannen in axialer
Richtung. Wird bei der Rundlaufprüfung beispielsweise
festgestellt, daß das Werkzeug 30 — bezogen auf Fig.4 — gegenüber dem Dorn 10 »angehoben« werden
muß, dann wird man den Druck in der mit 48' bezeichneten Kammer erhöhen, ggf. auch in der mit 49'
bezeichneten, und gleichzeitig den Druck in der mit 4^".
ggf. auch in der mi; 49" bezeichneten Kammer etwas senken. Unter Umständen muß dabei der Druck in den
dritten Kammern 50 vorübergehend gesenkt werden, um die radiale Versetzung des Werkzeugs 30 zu ermöglichen.
Um die zum Kompensieren eines Rundlauffehlers mit höherem oder niedrigerem Druck zu beaufschlagenden
Kammern 48, 49, 50 eindeutig identifizieren zu können, sind ebenso viele erste 48 wie zweite 49 und wie dritte
50 Kammern vorgesehen. Dabei sind jeweils eine erste Kammer 48 und eine zweite Kammer 49 radial benachbart
und eine dritte Kammer 50 7.u diesen axial benachbart.
In vielen Fällen ist es ausreichend, wenn für die jeweils
radial benachbarten Kammern 48,4') eine gemeinsame Druckschraube 60 und eine gemeinsame Druckanzeige
70 vorgesehen sind. Dabei ist es auch möglich, anstelle der axial wirkenden Kammern 50 eine ringförmige
Kammer 46 vorzusehen, wie sie im Zusammen-
benachbarten Kammern 48, 49 können dann über eine Leitung miteinander verbunden sein, die in F i g. 3 gestrichelt
dargestellt und mit 65 bezeichnet ist. Eine dann beim Kompensieren eines Rundlauffehlers analog zum
oben beschriebenen Vorgang in der Kammer 48" auftretende Druckminderung wird durch die Druckerhöhung
in der Kammer 48' ausgeglichen.
In den F i g. 1 bis 4 ist die Spannhülse 20 als homogenes
Teii dargestellt. Für ihre Herstellung gibt es verschiedene Möglichkeiten, in der Regel wird man sie aus
mehreren Teilen, in die die entsprechenden Kammern eingefräst und/oder eingedreht sind, zusammensetzen
und druckdicht verschweißen. Ein Beispiel dafür ist in F i g. 5 dargestellt, wo die Spannhülse aus vier Teilen 51
bis 54 zusammengesetzt ist. Andere Ausführungen sind selbstverständlich auch möglich.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können
z. B. die Druckschrauben 60. 60' usw. und/oder die Druckanzeigen 70, 70' usw. auch axial statt radial angeordnet
sein, die Anzahl der Kammern ist nicht auf je 4 beschränkt.
i lierzu 2 Blatt Zeichnungen
45
50
60
Claims (6)
1. Vorrichtung zum lösbaren radialen und axialen Spannen eines mit einer mittigen Bohrung
versehenen Werkzeugs oder Werkstücks auf einem Dorn od. dgl., mit einer unter dem von außen
veränderbaren Druck eines Fluids radial elastisch verformbaren Spannhülse zwischen dem Dorn
od. dgl. und dem Werkzeug oder Werkstück und einer axial neben dem Werkzeug oder Werkstück
auf den Dorn od. dgl. aufschraubbaren, das Werkzeug oder Werkstück gegen einen Bund auf dem
Dorn od. dgl. drückenden Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse mit der
Mutter unter Bildung eines Hülsenabschnittes (22) und eines Mutternabschnittes (21) einstückig ausgeführt
ist und die axiale Anlagefläche (25) des Mutternabsdinittes (21) unter dem von außen veränderbarer;
Druck eines Fluids axial elastisch verformbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternabschnitt (21) in geringem
axialem Abstand (47) von der Anlagefläche (25) eine geschlossene ringförmige Kammer (46) zur Aufnahme
des Fluids aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüisenabschnitt (22) zwei
ringförmige Kammern (41, 42) zur Aufnahme des Fluids aufweist, von denen die erste (41) in geringem
radialem Abstand (43) von der inneren Mantelfläche (23) und die zweite (4^) in gt ingem radialem Abstand
(44) von der äußeren Mantelfläche (24) angeordnet ist, wobei die zweite Ki .imer (42) die erste
Kammer (41) umschließt und der radiale Abstand (45) zwischen der ersten (41) und der zweiten Kammer
(42) größer ist als der radiale Abstand (43 bzw. 44) dieser Kammern (41 bzw. 42) zur inneren bzw.
äußeren Mantelfläche (23 bzw. 24).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (41, 42, 46) fluidisch
miteinander verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hülsenabschnitt (22) und/oder der Mutternabschnitt (21) jeweils mehrere, in Umfangsrichtung
gleichmäßig verteilte, unabhängig voneinander beaufschlagbare Kammern zur Aufnahme des
Fluids aufweisen bzw. aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, gekennzeichnet durch
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