DE3335196C1 - Spannvorrichtung für verzahnte Werkstücke - Google Patents

Description

• Bei dieser bekannten Spannvorrichtung muß die diametrale Aussparung des Grundkörpers in Umfangsrichtung merklich breiter sein als der Querflügel des Klemmkörpers, damit dieser in der erforderlichen Weise verdrehbar ist. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß die Ausnehmung mit Schmutz verstopft wird, beispielsweise mit einem Gemisch aus Metallspänen und Öl. Eine solche Verstopfung kann insbesondere eintreten, während ein Werkstück auf den Grundkörper aufgeschoben wird, denn dabei kann Schmutz vom Werkstück abgestreift werden und unmittelbar in die Aussparung gelangen. Eine Verschmutzung der Aussparung muß früher oder später die Folge haben, daß der Klemmkörper sich entweder nicht genügend weit verdrehen läßt, um das Werkstück sicher zu spannen oder der Klemmkörper sich nach der Bearbeitung des Werkstücks nicht mehr vollständig in seine Ruhestellung zurückdrehen läßt, so daß er das Abziehen des Werkstücks erheblich behindert. Im erstgenannten Fall kann das Werkstück während der Bearbeitung zerstört, jedenfalls aber nicht mit der vorgesehenen Genauigkeit bearbeitet werden; im letztgenannten Fall kann das Werkstück durch die zum Abziehen vom Grundkörper erforderliche Kraftanwendung beschädigt werden; insbesondere können die Zähne des Klemmkörpers die Zahnflanken des Werkstücks beschädigen. Die Gefahr solcher Beschädigungen ist besonders groß, weil bei der bekannten Spannvorrichtung nicht die Möglichkeit besteht, die Rückkehr des Klemmkörpers in seine Ruhestellung durch eine Bewegung der Antriebskörper zu erzwingen; diese kehren nach dem Rückzug des Betätigungsgliedes nur in dem Maß in ihre Ausgangsstellung zurück, in dem sie von den schrägen Seitenflächen der Quernut in der Kopfplatte des Klemmkörpers bei dessen Rückdrehung in die Ruhestellung verdrängt werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß die Gefahr von Beschädigungen der Werkstücke, insbesondere als Folge einer durch Verschmutzung hervorgerufenen Schwergängigkeit des Klemmkörpers, vermieden oder zumindest erheblich herabgesetzt wird.
• Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, - daß die Aussparung des Grundkörpers ringförmig ist, so daß sie die Verzahnung des Grundkörpers in zwei axial voneinander getrennte Verzahnungsabschnitte unterteilt, - der Klemmkörper ein Ring ist, der die Aussparung im wesentlichen ausfüllt, - und der Antriebskörper in beiden Bewegungsrichtungen zwangsweise bewegbar ist.
• In der ringförmigen Aussparung des Grundkörpers ist kein Platz für Schmutz, da der Klemmkörper die Aussparung im wesentlichen - bis auf ein allenfalls erforderliches geringes Bewegungsspiel - ausfüllt. Die geringen Schmutzmengen, die im ungünstigsten Fall in die Aussparung eindringen könnten, sind jedenfalls nicht imstande, Anschlagflächen zu bilden, welche die Drehbeweglichkeit des ringförmigen Klemmkörpers einschränken würden. In jedem Fall läßt sich ein ausreichendes Klemmen wie auch ein vollständiges Lösen des Werkstücks dadurch erzwingen, daß der Antriebskörper in beiden Bewegungsrichtungen zwangsweise bewegbar ist, worunter verstanden werden soll, daß der Antriebskörper in seinen beiden Bewegungsrichtungen mit einer Kraft belastbar ist, wobei die Kraft in einer der beiden Richtungen eine elastische Vorspannung sein kann.
• Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung läßt sich besonders einfach, genau und billig herstellen, wenn - einer der Verzahnungsabschnitte sowie eine zylindrische Lagerfläche für den Klemmkörper am Grundkörper selbst ausgebildet sind - und der zweite Verzahnungsabschnitt an einem getrennten Zahnkranz ausgebildet ist, der am Grundkörper zentriert und befestigt ist.
• Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung kann vorteilhaft dadurch weitergebildet sein, - daß der Antriebskörper nahe der zugehörigen ringförmigen Aussparung angeordnet ist - und mindestens einen radialen Vorsprung trägt, der sich durch eine Nut im Grundkörper hindurcherstreckt und in eine Nut im zugehörigen Klemmkörper eingreift, - wobei eine dieser Nuten wendelförmig und die andere achsparallel verläuft.
• Der Antriebskörper ist vorzugsweise durch eine Feder in axialer Richtung vorgespannt. Dies ist auch dann zweckmäßig, wenn der Antriebskörper, beispielsweise mittels eines schraubenförmigen Betätigungsgliedes, in beiden Richtungen mit einer äußeren Kraft bewegbar ist. In einem solchen Fall hängt zwar keine der beiden möglichen Bewegungen des Antriebskörpers von der Feder ab; diese macht jedoch mit ihrer Vorspannung jegliches Axialspiel unschädlich und trägt insbesondere dazu bei, ein unbeabsichtigtes Lösen der Klemmung des Werkstückes zu verhindern.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Klemmkörper einen vollständigen Zahnkranz aufweist. Dadurch werden die erforderlichen Klemmkräfte gleichmäßig auf sämtliche Zähne der zwischen dem Klemmkörper und den Verzahnungsabschnitten des Grundkörpers verspannten Werkstückverzahnungen verteilt.
• Das Zahnprofil des Klemmkörpers braucht jedoch mit dem Zahnprofil des Grundkörpers nicht vollständig übereinzustimmen; es ist im Gegenteil vorteilhaft, wenn die Zahndicke des Klemmkörpers geringer ist als die Zahndicke der Verzahnungsabschnitte des Grundkörpers. In diesem Fall treten die Zahnflanken des Klemmkörpers in dessen Ruhestellung vollständig hinter den Zahnflanken des Grundkörpers zurück, wodurch die zum Fügen und Trennen erforderlichen axialen Relativbewegungen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung und eines Werkstückes erleichtert werden.
• Sämtliche im vorstehenden beschriebenen Merkmale der Erfindung lassen sich bei dornartigen Spannvorrichtungen zum Spannen innenverzahnter Werkstücke ebenso anwenden wie bei hülsenartigen Spannvorrichtungen zum Spannen außenverzahnter Werkstücke.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g. l eine Schrägansicht einer als Spanndorn für innenverzahnte Werkstücke ausgebildeten, sektorförmig aufgeschnittenen Spannvorrichtung, Fig. 2 den Querschnitt ll-ll in Fig. t, F i g. 3 einen Axialschnitt einer als Spannhülse zum Spannen eines außenverzahnten Werkstücks ausgebildeten Spannvorrichtung.
• Die in F i g. 1 und 2 dargestellte Spannvorrichtung für ein innenverzahntes Werkstück W hat als tragendes Bauteil einen zwischen Spitzen 10 einer Werkzeugmaschine einspannbaren Grundkörper 12, der nahe seinem einen Ende eine Schulter 14 als Anlagefläche für eine auswechselbare Distanzhülse 16 aufweist. Am Grundkörper 12 selbst ist ein zur Verzahnung des Werkstücks W komplementärer, also außenverzahnter Verzahnungsabschnitt 18 ausgebildet; an diesen schließt sich eine zylindrische Lagerfläche 20 von geringerem Durchmesser an, auf der mit Abstand von dem Verzahnungsabschnitt 18 ein Ringkörper 22 zentriert und mittels eines Querstifts 24 befestigt ist. Der Ringkörper 22 ist nur aus fertigungstechnischen Gründen getrennt hergestellt; er bildet jedoch mit dem Grundkörper 12 eine funktionelle Einheit und weist einen Verzahnungsabschnitt 26 auf, der mit dem Verzahnungsabschnitt 18 fluchtet und auch in der Gestaltung des Zahnprofils genau übereinstimmt Die Verzahnungsabschnitte 18 und 26 begrenzen mit ihren einander zugewandten Stirnflächen eine Aussparung 28 des Grundkörpers 12, in der ein ebenfalls außenverzahnter, ringförmiger Klemmkörper 30 auf der Lagerfläche 20 drehbar gelagert ist. In einer Ruhestellung des Klemmkörpers 30 fluchten dessen Zähne 32 mit je einem Paar Zähne der beiden Verzahnungsabschnitte 18 und 26; die Zähne 32 haben jedoch eine etwas geringere Dicke als diejenigen der beiden zum Grundkörper 12 gehörigen Verzahnungsabschnitte 18 und 26.
• Der ringförmige Klemmkörper 30 hat an seiner Innenseite zwei einander diametral gegenüber angeordnete, achsparallele Nuten 34, die je eine wendelförmige Nut 36 in dem größtenteils hohlgebohrten Grundkörper 12 kreuzen. Durch diese Paare von Nuten 34 und 36 erstreckt sich ein Querstift, dessen Enden radiale Vorsprünge 38 eines im übrigen bolzenförmigen Antriebskörpers 40 bilden. Der Antriebskörper 40 ist im Grundkörper 12 axial verschiebbar geführt und weist ein Innengewinde 42 auf, in das ein Betätigungsglied 44 in Form einer Innensechskantschraube eingeschraubt ist.
• Das Betätigungsglied 44 hat einen Kopf 46, mit dem es zwischen einer Innenschulter 48 des Grundkörpers 12 und einer im Grundkörper befestigten Büchse 50 axial unverschiebbar gehalten ist. Gegen das vom Betätigungsglied 44 abgewandte Ende des Antriebskörpers 40 drückt eine mit Vorspannung eingebaute Feder 52.
• Das mit einer fertigen Innenverzahnung versehene Werkstück W wird für seine weitere Bearbeitung auf den Grundkörper 12 soweit aufgeschoben, wie die Distanzhülse 16 dies zuläßt; die axiale Länge der Distanzhülse 16 ist im Hinblick auf die Länge des Werkstücks W so gewählt, daß dessen Innenverzahnung in beide Verzahnungsabschnitte 18 und 26 des Grundkörpers 12 auf etwa gleichen Längen eingreift und dadurch auch mit den Zähnen 32 des Klemmkörpers 30, auf deren gesamter Länge, in Eingriff steht. In dieser Stellung werden Werkstück W und Grundkörper 12 festgehalten, während mit einem Innensechskantschlüssel das Betätigungsglied 44 derart gedreht wird, daß der Antriebskörper 40 gegen den Widerstand der Feder 52 weiter nach innen, vom Kopf 46 des Betätigungsgliedes 44 weg, verschoben wird. Dabei wird der Antriebskörper 40 entsprechend der Wendelung der Nuten 36 im Grundkörper 12 gedreht, und diese Drehung wird über die radialen Vorsprünge 38 und Nuten 34 auf den Klemmkörper 30 übertragen. Dessen Zähne 32 verdrehen das Werkstück Wsoweit, bis dieses zwischen den beiden Verzahnungsabschnitten 18 und 26 des Grundkörpers 12 einerseits und den Zähnen 32 des Klemmkörpers 30 andererseits sicher und gleichachsig mit dem Grundkörper 12 verspannt ist. Nun wird der Grundkörper 12 zwischen den Spitzen 10 eingespannt und die weitere Bearbeitung des Werkstücks W kann beginnen. Zum Lösen des Werkstücks W wird das Betätigungsglied 44 in umgekehrter Richtung gedreht, so daß der Antriebskörper 40, unterstützt durch die Feder 52, in seine Ausgangsstellung zurückkehrt und dabei den Klemmkörper 30 in seine Ruhestellung zurückdreht. Nun läßt sich das Werkstück Wleicht vom Grundkörper 12 und Klemmkörper 30 abziehen.
• Während in F i g. 1 und 2 Spannvorrichtungen für innenverzahnte Werkstücke W; W' dargestellt sind, zeigt Fig. 4 eine für außenverzahnte Werkstücke W"vorgesehene Spannvorrichtung, deren Verzahnungsabschnitte 18 und 26 sowie am Klemmkörper 30 ausgebildete Zähne 32 dementsprechend Innenverzahnungen bilden.
• Eine Besonderheit der Spannvorrichtung gemäß Fig. 4 besteht ferner darin, daß der Antriebskörper 40 gegen die Achse des Grundkörpers 12 versetzt angeordnet ist, da dessen axialer Bereich vom Werkstück W" eingenommen wird. Zusätzlich zu dem einen in F i g. 4 dargestellten Antriebskörper 40 samt zugehörigem Betätigungsglied 44 können ein oder mehrere weitere Antriebskörper und Betätigungsglieder in Winkelabständen gegeneinander versetzt am Grundkörper 12 gelagert sein.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Spannvorrichtung für verzahnte Werkstücke mit - einem Grundkörper (12), der eine Verzahnung sowie zwischen deren Enden eine Aussparung (28) aufweist und mit einem komplementär verzahnten Werkstück (W) durch axiales Ineinanderschieben in Eingriff bringbar ist, - einem Klemmkörper (30), der in der Aussparung (28) des Grundkörpers (12) um dessen Achse verdrehbar aufgenommen ist und Zähne (32) aufweist, die in einer Ruhestellung mit je einem Zahn des Grundkörpers (12) fluchten und durch Verdrehen des Klemmkörpers (30) gegen je einen Zahn des Werkstücks (W) spannbar sind, - und wenigstens einem Antriebskörper (40), der am Grundkörper (12) in zwei entgegengesetzten Richtungen axial verstellbar gelagert ist und mit dem Klemmkörper (30) durch die Aussparung (28) hindurch in einer Antriebsverbindung steht, die Verstellbewegungen des Antriebskörpers in Verdrehungen des Klemmkörpers (30) umsetzt, dadurch gekennzeichnet, - daß die Aussparung (28) des Grundkörpers (12) ringförmig ist, so daß sie die Verzahnung des Grundkörpers (12) in zwei axial voneinander getrennte Verzahnungsabschnitte (18, 26) unterteilt, - der Klemmkörper (30) ein Ring ist, der die Aussparung (28) im wesentlichen ausfüllt, - und der Antriebskörper (40) in beiden Bewegungsrichtungeii zwangsweise bewegbar ist.
2. 2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß einer (18) der Verzahnungsabschnitte (18, 26) sowie eine zylindrische Lagerfläche (20) für den Klemmkörper (30) am Grundkörper (12) selbst ausgebildet sind - und der zweite Verzahnungsabschnitt (26) an einem getrennten Ringkörper (22) ausgebildet ist, der am Grundkörper (12) zentriert und befestigt ist.
3. 2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - daß der Antriebskörper (40) nahe der ringförmigen Aussparung (28) angeordnet ist, - und mindestens einen radialen Vorsprung (38) trägt, der sich durch eine Nut (36) im Grundkörper (12) hindurcherstreckt und in eine Nut (34) im zugehörigen Klemmkörper (30) eingreift, - wobei eine dieser Nuten (34 oder 36) wendelförmig und die andere achsparallel verläuft.
4. 4. Spannvorrichtung nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskörper (40) durch eine Feder (52) in axialer Richtung vorgespannt ist.
5. 5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Klemmkörper (30) einen vollständigen Zahnkranz aufweist.
6. 6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahndicke des Klemmkörpers (30) geringer ist als die Zahndikke der Verzahnungsabschnitte (18, 26) des Grundkörpers (12).

   Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für verzahnte Werkstücke mit - einem Grundkörper, der eine Verzahnung sowie zwischen deren Enden eine Aussparung aufweist und mit einem komplementär verzahnten Werkstück durch axiales Ineinanderschieben in Eingriff bringbar ist, - einem Klemmkörper, der in der Aussparung des Grundkörpers um dessen Achse verdrehbar aufgenommen ist und Zähne aufweist, die in einer Ruhestellung mit je einem Zahn des Grundkörpers fluchten und durch Verdrehen des Klemmkörpers gegen je einen Zahn des Werkstückes spannbar sind, - und wenigstens einem Antriebskörper, der am Grundkörper in zwei entgegengesetzten Richtungen axial verstellbar gelagert ist und mit dem Klemmkörper durch die Aussparung hindurch in einer Antriebsverbindung steht, die Verstellbewegungen des Antriebskörpers in Verdrehungen des Klemmkörpers umsetzt.

   Eine bekannte Spannvorrichtung dieser Gattung (DE 28 05 881 Al) ist als Spanndorn für die koaxiale Bearbeitung von Werkstücken mit Innenverzahnung ausgebildet. Ihr Grundkörper hat die Form einer Hülse mit Außenverzahnung und einer länglichen diametralen Aussparung. Der zugehörige Klemmkörper hat einen stangenförmigen Teil, der im Grundkörper drehbar gelagert ist, und einen daran befestigten Querflügel, der sich mit Spiel durch die diametrale Aussparung des Grundkörpers hindurcherstreckt und an seinen beiden Enden je einen oder zwei Zähne aufweist. An dem einen Ende des stangenförmigen Teils des Klemmkörpers ist, noch innerhalb des Grundkörpers, eine Kopfplatte befestigt, in die eine Quernut mit schrägen Seitenwänden eingearbeitet ist. Als Antriebskörper sind in einer am Grundkörper befestigten Deckplatte zwei Bolzen achsparallel geführt, die an ihren inneren Enden dachförmig abgeschrägt sind und in die Quernut eingreifen. Außerhalb der Deckplatte ist am Grundkörper ein axial verschraubbares Betätigungsglied angeordnet, mit dem sich ein axialer Druck auf die beiden Bolzen ausüben läßt. Die Quernut in der Kopfplatte hat eine solche Lage, daß die beiden Bolzen bei Ausübung eines axialen Druckes bestrebt sind, den Klemmkörper in eine Drehwinkelstellung zu bringen, in der die an seinem Querflügel ausgebildeten Zähne ein Drehmoment auf die Innenverzahnung eines auf den Grundkörper aufgesteckten Werkstücks ausüben und diese Innenverzahnung gegen die Außenverzahnung des Grundkörpers verspannen. Zum Rückstellen des Betätigungsgliedes ist ein Tellerfederpaket vorgesehen.