DE3636581C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung für
Werkstücke oder Werkzeuge mit hoher Rundlaufgenauigkeit,
mit einem in einer zylindrischen Bohrung eines Grundkörpers
gelagerten Schaftteil.
Neben den hydraulischen Spannvorrichtungen verwendet man
zur Erzielung hoher Rundlaufgenauigkeiten bevorzugt mechanische
Spannsysteme, bei denen die Veränderbarkeit des
Durchmessers der Spannhülse entweder durch Längsnuten oder
durch axial gegeneinander versetzte innere und äußere Ringeinstichnuten
ermöglicht wird (man vergleiche hierzu beispielsweise
die Deutsche Auslegeschrift 26 13 526). Durch
eine axiale Zusammenstauchung der Spannhülse mittels einer
Spannmutter od. dgl. ergibt sich eine Durchmesserveränderung
gleichzeitig am Innen- und Außendurchmesser, so daß sich
die Spannhülse sowohl nach außen in der Bohrung des zylindrischen
Grundkörpers, als auch nach innen an der zylindrischen
Außenwand des Werkstücks oder Werkzeugs abstützt. Für
extrem hohe Rundlaufgenauigkeiten im µ-Bereich sind aber
selbst bei Vorsehen mehrerer axial beabstandeter Spannstellen
die unvermeidlichen sonstigen Toleranzfehler bei der
Fertigung der Bauteile immer noch zu hoch, insbesondere
wenn man dabei berücksichtigt, daß ja auch eine hohe Klemmkraft
und damit ein großes übertragbares Drehmoment gewährleistet
sein soll, die wiederum erhöhte Verspannungen und
Verwindungen zur Folge haben müssen.
Zur Korrektur der Parallelitätsfehler mit einem meist zusätzlich
vorhandenen Winkelfehler sind bereits Ausgleichszwischenflansche
vorgeschlagen worden. Diese sind jedoch
sehr teuer und kompliziert und machen die Anordnung unwuchtig.
Ähnliche Probleme ergeben sich auch bei einer Spannvorrichtung,
wie sie in der DE-OS 30 29 133 vorgeschlagen worden
ist. Bei dieser ist zum Ausgleich von winkeligen Verstellungen
eine zusätzliche Zwischenhülse vorgesehen, die durch
eine Mehrzahl von Ringeinstechnuten im hinteren Lagerbereich
ein Schwenkgelenk bildet, so daß mit Hilfe von Querverstellschrauben
Winkelversetzungsfehler ausgeglichen werden
können.
Diese bekannte Anordnung ist aber nicht nur sehr aufwendig
im Aufbau, sondern beinhaltet den gleichen zusätzlichen
Nachteil der bereits angesprochenen Ausgleichszwischenflansche,
nämlich die Gefahr einer Unwuchtigkeit der Anordnung
bei der Korrektur der Winkel- und Parallelitätsfehler.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung
der eingangs genannten Art so auszugestalten,
daß bei einfachstem Aufbau und leichter Bedienbarkeit mögliche
Rundlauffehler, insbesondere die auf einer Verkippung
der Längsachse des Werkzeugs oder Werkstücks gegenüber der
Längsachse der Spannvorrichtung beruhenden Winkelfehler,
weitestgehend kompensiert werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß im Lagerbereich des Schaftteils eine Justiereinrichtung
angeordnet ist, die mehrere in einer Radialebene verteilt
angeordnete Gewindebohrungen im Grundkörper, sowie darin
einschraubbare Kegelschrauben umfaßt, oder aber daß - speziell
bei einer Spannvorrichtung, bei der das Schaftteil
eine im Durchmessser veränderbare Spannhülse umfaßt, die von
einem mechanischen oder hydraulischen Spannsystem beaufschlagt
schlagt ist - zusätzlich zu den angesprochenen Maßnahmen
auch noch vorgesehen ist, daß die Spannhülse unmittelbar in
der Bohrung des Grundkörpers gelagert ist und daß die Justiereinrichtung
neben einer Spannstelle angeordnet ist,
bevorzugt zwischen zwei beabstandeten Spannstellen.
Die Gewindebohrungen können bevorzugt ebenfalls als Kegelgewindebohrungen
ausgebildet sein, so daß im folgenden der
Einfachheit halber immer von solchen Kegelbohrungen gesprochen wird,
ohne daß eine zwingende Beschränkung hierauf gegeben
ist.
Durch die erfindungsgemäße Justiereinrichtung, wobei bevorzugt
drei oder mehr gegeneinander versetzte Gewindebohrungen
im Grundkörper angeordnet sein sollen, läßt sich je
nach dem Maß des Einschraubens der Kegelschrauben in ihre
Kegelbohrungen - wobei selbstverständlich nur ein sehr
kleiner Kegelwinkel vorgesehen ist - eine unterschiedliche
Verspannung des Grundkörpers in der genannten Radialebene
erzielen, die zu einer Verformung des Grundkörpers und damit
zu einer Änderung der Winkellage des in ihm gelagerten
Schaftteils eines Werkstücks oder Werkzeuges führt. Auf
diese Weise kann - über externe Meßpunkte am eigentlichen
Werkstück oder Werkzeug selbst gesteuert - eine Korrektur
des bei der Spannung des jeweiligen Werkzeugs
oder Werkstücks auftretenden Winkelfehlers erfolgen. Dabei
geht es hier nicht nur um die Korrektur des Winkelfehlers,
der durch die Lagerung des Schaftteils im Grundkörper bestehen
kann, sondern auch etwaiger Winkelfehler, die durch die Span
nung weiterer Werkstücke oder Werkzeuge auftreten können, die
ihrerseits in dem genannten im Grundkörper gelagerten Schaft
teil eingespannt sein können. Spezielles Beispiel hierfür ist
die Verwendung eines Futters, welches mit seinem Schaftteil
im Grundkörper gelagert ist, während im Futter selbst das eigent
liche Werkzeug mit Hilfe einer mechanischen oder hydraulischen
Spannvorrichtung gehaltert ist. Umgekehrt kann aber auch eine
Anordnung Verwendung finden, bei der in dem mit der genannten
Justiervorrichtung versehenen Lagerbereich der Bohrung des
Grundkörpers unmittelbar die Spannvorrichtung in Form von
mechanisch oder hydraulisch betätigbaren Spannhülsen ohne
Zwischenordnung eines Futters angeordnet ist.
Um neben dem besonders wichtigen vorstehend angesprochenen
Winkelfehler auch Parallelfehler korrigieren zu können, d.h.
Parallelversetzungen der Achse des Werkzeugs oder Werkstücks
gegenüber der Achse des Grundkörpers, die ja in vielen Fällen
die Drehachse darstellt, kann in Weiterbildung der Erfindung
vorgesehen sein, daß die Kegelschrauben durchgehende Innenge
windebohrungen für Ausgleichsschrauben zur Korrektur von
Parallelitätsfehlern aufweisen.
Dabei ist die Anordnung bevorzugt so getroffen, daß die Aus
gleichsschrauben am Spannteil, insbesondere einem Futterteil
oder einer Zwischenhülse angreifen, die mit einem Stirnflansch
an der planen Stirnfläche des Grundkörpers gleitend verschieb
bar anliegt. Bei Lagerung eines Werkstücks oder Werkzeugs
mit Hilfe einer unmittelbar in der Bohrung des Grundkörpers
gelagerten Spannhülse kann die Justiereinrichtung neben einer
Spannstelle, beispielsweise auch hinter der am weitesten im
Grundkörper liegenden Spannstelle, oder aber auch bevorzugt
zwischen zwei Spannstellen, ggfs. im Bereich eines neben oder
zwischen zwei Spannhülsen angeordneten Zwischenrings ange
bracht sein.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh
rungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen gewinkelten Axialschnitt (längs der Linie I-I
in Fig. 2) durch eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung
mit mechanischem Spannsystem und zwei Spannstellen,
Fig. 2 eine Stirnansicht der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Radialschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,
Fig. 4 einen schematischen Teilschnitt durch eine abge
wandelte Ausführungsform mit einer Zwischenbüchse
sowie die Kegelschrauben durchsetzenden Ausgleichs
schrauben zur Korrektur von Parallelitätsfehlern,
Fig. 5 eine gegenüber Fig. 1 vereinfachte Ausführungsform
eines Spannfutters, bei dem der Grundkörper mit einem
Verbindungszapfen zur Halterung an einer beliebigen
Drehvorrichtung versehen ist, wobei die Justiervor
richtung im Bereich der Spannhülsen angeordnet ist,
und
Fig. 6 eine abgewandelte Anordnung, bei der die Justiervor
richtung nicht im Bereich der Spannhülsen, sondern
im Lagerbereich des die Spannhülsen aufnehmenden Fut
ters in einer Drehspindel od.dgl. angeordnet ist.
Das in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel
umfaßt einen Grundkörper 1 mit einer zylindrischen Innenboh
rung 2, in der zwei durch einen Zwischenring 3 getrennte Spann
hülsen 4 a und 4 b angeordnet sind. Die auf der Vorderseite
durch den Deckel 5, der mittels Schrauben 6 am Grundkörper
starr befestigt ist, festgelegten Spannhülsen werden durch eine
Feder von rückwärts beaufschlagt, wobei die Entspannung
über die Stellschraube S erfolgt,
durch welche der hydraulische Druck im Raum R veränderbar ist.
Diese Anordnung ist jedoch an sich bereits bekannt
und soll daher im einzelnen nicht näher erläutert werden.
Durch die axiale Zusammenstauchung ergibt sich eine Durchmesser
veränderung gleichzeitig am Innen- und Außendurchmesser der
Spannhülsen 4 a und 4 b, so daß sich diese sowohl nach außen
in der Bohrung 2 des zylindrischen Grundkörpers 1, als auch
nach innen an der zylindrischen Außenwand des nur strichpunktiert
angedeuteten Werkstücks oder Werkzeugs 7 abstützt. Zwischen
den beiden durch dicke Pfeile angedeuteten Spannstellen der
Spannhülsen sind in einer Radialebene im Grundkörper 1 etwa
um jeweils 90° gegeneinander versetzte Kegelgewindebohrungen
8 bis 11 angeordnet, in welche Kegelschrauben 12 bis 15 ein
geschraubt sind. Die Versetzung der Kegelgewindebohrungen 8
bis 11 wird dabei - nachdem es auf eine äquidistante Versetzung
nicht ankommt - so gewählt, wie es die Platzverhältnisse
(vergl. hierzu insbesondere Fig. 3) gerade ermöglichen. Durch
stärkeres Einschrauben einer dieser Schrauben 12 bis 15 in die
jeweilige Kegelgewindebohrung 8 bis 11 ergibt sich eine Verspannung
im Grundkörper, die zu einer Winkelauslenkung im Grundkörper
führt. Durch Feststellung des Winkelfehlers der Rundlaufge
nauigkeit mit Hilfe eines oder mehrerer Meßpunkte P am Werk
stück oder Werkzeug 7 läßt sich somit über eine entsprechende
gegenläufige Verkippung durch stärkeres Anziehen der einen oder
anderen Kegelschraube eine weitestgehende Justierung und
Korrektur dieses Winkelfehlers erreichen.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die
Kegelschrauben 12 bis 15, von denen in der Zeichnung nur die
Kegelschraube 12 sichtbar ist, zusätzlich mit Innengewindeboh
rungen 16 zum Einschrauben von Ausgleichschrauben 17 versehen,
die an einem die Spannhülse 4′ mit zwei Spannstellungen auf
nehmenden Futter 19 angreifen. Dieses Futter 19 ist mit einem
Stirnflansch 20 versehen, der an der planen Stirnfläche 21 des
Grundkörpers 1 gleitend verschiebbar anliegt (was bedeutet, daß
die Befestigungsschrauben 6 nicht extrem fest angezogen sind),
so daß mit Hilfe der Ausgleichsschrauben 17 der verschiedenen
Kegelschrauben 12 bis 15 ein Ausgleich des Parallelitätsfehlers
möglich ist.
In Fig. 5 ist eine gegenüber der Fig. 1 vereinfachte Ausbildung
einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung gezeigt, bei der die
rückwärtige Feder und die hydraulische Entspanneinrichtung entfällt.
Darüber hinaus ist der Deckel 5 als Überwurfschraubkappe ausge
bildet, so daß keine gesonderten Befestigungsschrauben 6 er
forderlich sind. Mit Hilfe eines Schaftteils 22 mit einer Querboh
rung 23 zum Eingreifen eines Spannelementes in einer nicht ge
zeichneten Drehspindel oder einem sonstigen rotierenden Maschi
nenteil läßt sich die Spannvorrichtung nach Fig. 5 an beliebige,
mit derartigen handelsüblichen Steckeinsätzen versehene Maschi
nen anflanschen und mit Hilfe der erfindungsgemäßen Justier
vorrichtung der in der Praxis unvermeidliche Winkelfehler kom
pensieren.
Die Fig. 6 zeigt eine in wesentlichen Teilen der Fig. 5 ent
sprechende Spannvorrichtung, bei der allerdings die Justier
vorrichtung mit den Kegelschrauben 12 bis 15 nicht im Bereich
der Lagerung der Spannhülse 4′, sondern im Bereich der Lagerung
des Verbindungszapfens 22 mit einem rotierenden Maschinenteil
24 angeordnet ist. Hinsichtlich dieser Anordnung der Justier
einrichtung entspricht die Anordnung nach Fig. 6 dann wiederum
im wesentlichen der Anordnung nach Fig. 4, bei der ein Futter
19 vorgesehen ist, wobei man selbstverständlich auch das in
Fig. 6 als Grundkörper bezeichnete Teil wiederum als eine Art
Futter auffassen könnte, so daß dann das rotierende Maschinen
teil 24 als Grundkörper bezeichnet werden könnte.
Claims (8)
1. Spannvorrichtung für Werkstücke oder Werkzeuge mit
hoher Rundlaufgenauigkeit, mit einem in einer zylindrischen
Bohrung eines Grundkörpers gelagerten
Schaftteil, dadurch gekennzeichnet, daß im Lagerbereich
des Schaftteils eine Justiereinrichtung angeordnet
ist, die mehrere in einer Radialebene verteilt
angeordnete Gewindebohrungen im Grundkörper (1), sowie
darin einschraubbare Kegelschrauben (12 bis 15)
umfaßt.
2. Spannvorrichtung für Werkstücke oder Werkzeuge mit
hoher Rundlaufgenauigkeit, mit einem in einer zylindrischen
Bohrung eines Grundkörpers gelagerten
Schaftteil, bei der das Schaftteil eine im Durchmesser
veränderbare Spannhülse umfaßt, die von einem mechanischen
oder hydraulischen Spannsystem beaufschlagt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Lagerbereich
des Schaftteils eine Justiereinrichtung angeordnet
ist, die mehrere in einer Radialebene verteilt
angeordnete Gewindebohrungen im Grundkörper (1), sowie
darin einschraubbare Kegelschrauben umfaßt, und
daß die Spannhülse (4 a, 4 b) unmittelbar in der Bohrung
des Grundkörpers (1) gelagert ist und daß die
Justiereinrichtung neben einer Spannstelle angeordnet
ist.
3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Justiereinrichtung zwischen zwei
beabstandeten Spannstellen angeordnet ist.
4. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Justiereinrichtung im Bereich
eines neben oder zwischen zwei Spannhülsen (4 a, 4 b)
angeordneten Zwischenrings (3) angeordnet ist.
5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebohrungen (8
bis 11) Kegelgewindebohrungen sind.
6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß drei oder mehr gegeneinander
versetzte Gewindebohrungen (8 bis 11) im Grundkörper
(1) angeordnet sind.
7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelschrauben (12
bis 15) durchgehende Innengewindebohrungen (16) für
Ausgleichsschrauben (17) zur Korrektur von Parallelitätsfehlern
aufweisen.
8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgleichsschrauben (17) an einem
das Schaftteil aufnehmenden Futter (19) angreifen,
die mit einem Stirnflansch (20) an der planen Stirnfläche
(21) des Grundkörpers (1) gleitend verschiebbar
anliegt.
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1987
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