DE4332751C2 - Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen zur paßgenauen reproduzierbaren Anordnung eines Zentrierelementes in einer Zentrierbohrung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen zur paßgenauen reproduzierbaren Anord­ nung eines einen Hülsenkörper mit einer Durchgangsbohrung und ein Klemmteil aufweisenden Zentrierelementes in einer Zentrierbohrung eines Werkstückes, wie z. B. einer Formplatte für Spritzgieß-, Druckguß- und Stanzformen, wobei jedes Zentrierelement eine aus der Zentrierbohrung herausragende, als Anlagefläche dienende äußere Zentrierfläche für eine aufspannseitige Baueinheit aufweist, sowie ein Verfahren zur paßgenauen Umstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP-OS 0 275 923 (s. Fig. 9) bekannt. Mit Hilfe der dort dargestellten und beschriebenen Vorrichtungen werden Formplatten von Spritzgießwerkzeugen auf Maschinentischen von Bearbeitungsmaschinen ausgerichtet. Maßgeblich für die Genauigkeit dieser Anordnung ist dabei das Spiel zwischen den Zentrierbohrungen und den Zentrierelementen.

Mit dieser an sich vorteilhaften Vorrichtung ist es jedoch nicht möglich, eine Genauigkeit zu erreichen die unter­ halb des zwischen Zentrierelement und Zentrierbohrung vorhan­ denen Spiels liegt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur paßgenauen Anordnung eines Zentrierelementes in einer Zen­ trierbohrung zu schaffen, bei der das notwendige natürliche Spiel zwischen der Zentrierbohrung und dem Zentrierelement zur Schaffung einer maximalen Genauigkeit ausgeschaltet wird, sowie ein Verfahren zur paßgenauen Herstellung, durch welches die Vorrichtung eine vergrößerte Maßgenauigkeit aufweist.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art aus den Merkmalen des Kennzeichen­ teils, wonach das Klemmteil einen Gewindebereich, einen ersten inneren Zentrierbereich, einen von letzterem aus sich konusförmig im Querschnitt verjüngenden Bereich und einen daran anschließenden zweiten inneren Zentrierbereich aufweist, daß die beiden Zentrierbereiche des Klemmteils mit entsprechenden die Durchgangsbohrung begrenzenden Zentrierflächen des Hülsenkörpers zusammenwirken und daß der konusförmige Bereich mit seiner Mantelfläche auf gegenüberliegende Flächen von im Hülsenträger unverlierbar angeordneten, radial bewegbaren Klemmbacken lageverändernd einwirkt.

Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das Zen­ trierelement auf vorteilhafte Weise innerhalb der Zentrier­ bohrung mittig verspannt. Dies geschieht durch bewegbar in Aufnahmeöffnungen des Hülsenkörpers angeordnete Klemmbacken, die durch ein Klemmteil gleichmäßig nach außen gedrückt und in der Zentrierbohrung verspannt werden. Dies bedeutet, daß jede Klemmbacke nach dem Einsetzen des Klemmteils um densel­ ben Betrag aus der Außenmantelfläche des Körpers herausragt.

Dadurch wird das Zentrierelement in der Zentrierbohrung mit­ tig verspannt. Sofern das Zentrierelement jedoch gelöst und entfernt worden ist, kann es jederzeit wieder mittels der er­ findungsgemäßen Vorrichtung in derselben Position zentriert werden. Gleichzeitig bedeutet dies auf vorteilhafte Weise, daß auch die als Anlagefläche, z. B. für ein Anschlußaufspann­ element, dienende Zentrierfläche unter Ausschaltung des na­ türlichen Spiels zwischen Zentrierbohrung und Zentrierelement immer wieder höchstgenau orientiert werden kann.

Als heterogener Stand der Technik ist zwar in der DE-AS 11 40 428 ein stufenloser Spanndorn mit mehreren, in einer zylindrischen Hülse radial verstellbaren, durch einen Federring zusammengehaltenen, auswechselbaren Backen bekannt, deren z. B. kegelige innere Anlageflächen auf einem längs verschiebbaren, eine Keilwirkung ausübenden Spannteil aufliegen. Die zylindrischen Enden des Spannteils sind in der Hülse geführt, wobei der Spannteil eine konzentrische Bohrung mit einem Innengewinde aufweist, in das eine längs unverschiebbare Gewindespindel eingreift. Nach dem Zusammenbau des Spannteils können dessen Spannbuchsen zur Erzielung eines genauen Rundlaufes übergeschliffen werden. Hierzu werden die Spannbuchsen durch einen in die Nuten derselben gelegten nahtlosen Stahlring durchspannender Backen auf den Spannteil gepreßt. Diese Vorrichtung ist jedoch zur zentrierten Anordnung beispielsweise einer Formplatte nicht geeignet.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich für ein Verfahren zur paßgenauen Herstellung aus den Merkmalen des Anspruches 9, insbesondere dadurch, daß das Klemmteil in den Hülsenkörper soweit eingeschraubt wird, bis die Außenflächen der Klemmbacken maximal aus der Außenmantelfläche des Hülsen­ körpers herausragen, wonach die Außenflächen unter Bezug auf einen Nenndurchmesser einer Zentrierbohrung auf Passung ge­ schliffen werden, anschließend das Klemmteil und danach die Klemmbacken entfernt werden, worauf die Außenmantelflächen des Hülsenkörpers auf Passung geschliffen und danach die Klemmbacken wieder eingebaut werden.

Grundsätzlich ist es mit einem nach dem erfindungsge­ mäßen Verfahren hergestellten Zentrierelement möglich, die Anlagefläche mit einer Wiederholgenauigkeit im Bereich von etwa 1/1000 mm zu zentrieren. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß die Außenmantelfläche des Hülsenkörpers und die Außenfläche der Klemmbacken in getrennten Arbeitsgängen höchstgenau auf Passung geschliffen werden.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 Die Seitenansicht einer Werkzeug-Palette mit An­ schlußaufspannelement und gestrichelt angedeuteter Formplatte entsprechend dem Ansichtspfeil I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht gemäß dem Ansichtspfeil II in Fig. 1,

Fig. 3 einen gegenüber Fig. 1 und Fig. 2 vergrößerten Schnitt durch ein zwischen Formplatte und Anschlußaufspann­ element angeordnetes Zentrierelement, welches z. B. an der mit III in Fig. 2 bezeichneten Stelle eingebaut ist,

Fig. 4 eine Ansicht des Zentrierelementes,

Fig. 5 einen gegenüber Fig. 4 vergrößerten Schnitt durch das Zentrierelement gemäß der Schnittlinie V-V in Fig. 4 und

Fig. 6 eine gegenüber Fig. 4 vergrößerte Ansicht einer Klemmbacke (in Alleinstellung) des Zentrierelementes, etwa gemäß dem in Fig. 4 mit VI bezeichneten Ansichtspfeil.

In den Zeichnungen ist ein Zentrierelement insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Werkzeug-Palette 11, die über Nutenspanner 12 mit Anschlußaufspannelementen 13 verbun­ den ist, auf denen mittels Spannböcken 14 eine nur gestri­ chelt angedeutete Formplatte 15 befestigt ist.

In Fig. 2 sind in den Eckbereichen der Formplatte 15 Zentrierelemente 10 strichpunktiert angedeutet, die der ge­ nauen Orientierung der Formplatte 15 relativ zum Anschlußauf­ spannelement 13 dienen. Die Zentrierelemente 10 sind in den Systembohrungen - Zentrierbohrungen 21 (vgl. Fig. 3) - aufge­ nommen.

Ein zwischen Formplatte 15 und Anschlußaufspannelement 13 angeordnetes Zentrierelement 10 ist in Fig. 3 vergrößert dargestellt.

Das Zentrierelement 10 weist einen Hülsenkörper 16 auf, der eine stufenweise abgesetzte Durchgangsöffnung 17 beinhal­ tet. In Höhe des Anschlußaufspannelements 13 ist der Hülsen­ körper 16 im Durchmesser verringert und stellt so einen An­ schlagzapfen 42 dar, dessen Außenmantelfläche eine Anschlag­ fläche 18 für das Anschlußaufspannelement 13 ausbildet.

Ein entgegengesetzter Endbereich 20 des Hülsenkörpers 16 ist außen mit einem umlaufenden Bund 19 versehen, der beim Einführen des Zentrierelementes 10 in eine in der Formplatte 15 angeordnete Zentrierbohrung 21 als Anschlag dient. Ein zwischen dem Bund 19 und dem Anschlagzapfen 42 vorhandener Spannbereich 22 des Hülsenkörpers 16 weist einen an den Durchmesser der Zentrierbohrung 21 angepaßten Hülsenkörper- Außendurchmesser auf. Eine Außenmantelfläche 23 des Spannbe­ reichs 22 wird von drei jeweils um 120° versetzt angeordneten Aufnahmeöffnungen 24 durchbrochen, in denen Klemmbacken 25 bewegbar befestigt sind.

In die Durchgangsbohrung 17 des Zentrierelementes 10 wird bundseitig ein Klemmteil 26 eingesteckt, dessen einer Endbereich 27 mit einem Außengewindeabschnitt 28 versehen ist, welcher mit einem Innengewindeabschnitt 29 des Endbe­ reichs 20 der Durchgangsbohrung 17 zusammenwirkt.

Das Klemmteil 26 weist in dem Endbereich 27 einen Innen­ sechskant 30 für einen Steckschlüssel auf. Unterhalb des Außengewindeabschnittes 28 des Klemmteils 26 ist an letzterem ein erster innerer Zentrierbereich 31 angeordnet, welcher als Kreiszylinder-Außenmantelfläche ausgebildet ist und mit einer entsprechenden hülsenkörperseitigen kreiszylindrischen Innen­ mantelfläche, der Zentrierfläche 32, zusammenwirkt.

Zwischen dem ersten inneren Zentrierbereich 31 des Klemmteils 26 und seinem zweiten inneren Zentrierbereich 33 an einem dem Endbereich 27 entgegengesetzten Ende des Klemm­ teils 26 ist ein sich zum zweiten inneren Zentrierbereich 33 hin um einen Konuswinkel α verjüngender konusförmiger Bereich 34 angeordnet. In Höhe dieses konusförmigen Bereichs 34 weist die Durchgangsbohrung 17 des Hülsenkörpers 16 denselben Durchmesser auf wie seine Zentrierfläche 32.

Der zweite innere Zentrierbereich 33 stellt eine kreis­ zylindrische Außenmantelfläche dar, die mit einer kreiszylin­ drischen Innenmantelfläche, der Gegenfläche 43, kooperiert.

Aus den Fig. 4 bis 6 ist der Aufbau der Klemmbacken 25 sowie deren Befestigung am Hülsenkörper 16 gut zu erkennen. Die Aufnahmeöffnungen 24 sind schlitzförmig ausgebildet und nehmen ebenso geformte Klemmbacken 25 auf, deren Außenflächen 35 einen dem Krümmungsradius der Außenmantelfläche 23 des Hülsenkörpers 16 entsprechende Krümmung aufweisen, mithin also Sektoren einer Kreiszylinder-Außenmantelfläche darstel­ len.

Eine zum konusförmigen Bereich 34 weisende Schrägfläche 36 (s. Fig. 6) der Klemmbacke 25 weist gegenüber einer verti­ kalen Geraden V ebenfalls den Konuswinkel α auf. Die Gerade V läuft parallel zur Längsmittelachse Y des Langlochs 17.

Darüber hinaus ist jede Klemmbacke 25 mit einem Langloch 37 versehen, dessen längere Achse 38 in einem rechten Winkel R zur Schrägfläche 36 angeordnet ist. Das Langloch 37 der Klemmbacke 25 dient der Aufnahme eines Zylinderstiftes 39, welcher jeweils beidendig in Bohrungen 40 des Hülsenkörpers 16 gelagert und sekantial zu diesem angeordnet ist.

Zur Befestigung eines Zentrierelementes 10 in einer Zen­ trierbohrung 21 der Formplatte 15 wird zunächst der Hülsen­ körper 16 bis zum Bund 19 in die Zentrierbohrung 21 einge­ führt. Danach wird das Klemmteil 26 soweit wie möglich in den Hülsenkörper 16 eingeschraubt. Während dieses Vorganges wirkt die Kegelmantelfläche 41 des konusförmigen Bereiches 34 gleichmäßig auf jede einzelne Schrägfläche 36 der Klemmbacken 25 ein, wobei die Klemmbacken 25 nach außen gedrückt werden, bis sie mit ihren teilkreiszylindrischen konvexen Außenflä­ chen 35 spielfrei an der Innenwandung der Zentrierbohrung 21 anliegen. Durch das gleichmäßige Ausfahren der Klemmbacken 25 wird das Zentrierelement 10 in der Zentrierbohrung 21 mittig verspannt. Es wird also vermieden, daß sich das Zentrierele­ ment 10 unter Ausnutzung des notwendigen Spiels zwischen der Zentrierbohrung 21 und dem Hülsenkörper 16 einseitig an einen Wandabschnitt der Zentrierbohrung 21 anlegt.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig, daß nach vorbe­ schriebenem Einschrauben des Klemmteils 26 in den Hülsenkör­ per 16 und Anliegen des Klemmteil-Konusses 41 innen an den ausgefahrenen Klemmbacken 25 die Zylinderstifte 39 der Klemm­ backen 25 nicht an den nach außen weisenden Umfangsbereichen der Langlöcher 37 anliegen. Vielmehr muß zwischen den nach außen weisenden Bereichen der Langlöcher 37 und den Zylinder­ stiften 39 ein Resthub verbleiben. Die Außenflächen 35 der Klemmbacken 25 werden sodann bei der Herstellung des Zentrierelementes 10 erst dann auf Maß geschliffen, wenn die Klemmbacken 25 durch das Klemmteil 26 in vorbeschriebener Weise maximal nach außen bewegt und sodann auf zweckmäßige Art entweder durch das Klemmteil selbst oder z. B. durch eine thermisch auflösbare Verklebung vorübergehend festgelegt sind.

Claims (9)

1. Aufspannvorrichtung für Werkzeugmaschinen zur paß­ genauen reproduzierbaren Anordnung eines einen Hülsenkörper mit einer Durchgangsbohrung und ein Klemmteil aufweisendes Zentrierelementes in einer Zentrierbohrung eines Werkstückes, wie z. B. einer Formplatte für Spritzgieß-, Druckguß- und Stanzformen, wobei jedes Zentrierelement eine aus der Zentrierbohrung herausragende, als Anlagefläche dienende äußere Zentrierfläche für eine aufspannseitige Baueinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmteil (26) einen Gewindebereich (28), einen ersten inneren Zentrierbereich (31), einen von letzterem aus sich konusförmig im Querschnitt verjüngenden Bereich (34) und einen daran anschließenden zweiten inneren Zentrierbereich (33) aufweist, daß die beiden Zentrierbereiche (31, 33) des Klemmteils (26) mit entsprechenden die Durchgangsbohrung (17) begrenzenden Zentrierflächen (32, 43) des Hülsenkörpers (16) zu­ sammenwirken und daß der konusförmige Bereich (34) mit seiner Mantelfläche (41) auf gegenüberliegende Flächen (36) von im Hülsenträger (16) unverlierbar angeordneten, radial bewegbaren Klemmbacken (25) lageverändernd einwirkt.

2. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmbacke (25) ein Langloch (37) aufweist, welches von einem beidseitig in Bohrungen (40) des Hülsenkörpers (16) angeordneten Zylinderstift (39) durchgriffen ist, der der Befestigung der Klemmbacke (25) dient.

3. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmbacke (25) eine der Mantelfläche (41) des Konusbereichs (34) gegenüberliegende parallel verlaufende Schrägfläche (36) und eine Außenfläche (35) aufweist, deren Krümmungsradius mit dem der Außenmantelfläche (23) des Hülsenkörpers (16) übereinstimmt.

4. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Querschnitt längere Achse (38) des Langlochs (37) im rechten Winkel zur Schrägfläche (36) der Klemmbacke (25) angeordnet ist.

5. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine vertikale Gerade (V) und die Mantelfläche (41) des Konusbereichs (34) einerseits sowie die Schrägfläche (36) der Klemmbacke (25) und die vertikale Gerade (V) andererseits jeweils denselben Winkel (α) einschließen.

6. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) minimal etwa 7° beträgt.

7. Aufspannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Aufnahmeöffnungen (24) als Längsschlitze ausgebildet sind, welche die entsprechend geformten Klemmbacken (25) aufnehmen.

8. Aufspannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß drei Aufnahmeöffnungen (24) im Umfangswinkel von 120° verteilt im Hülsenkörper (16) angeordnet sind.

9. Verfahren zur paßgenauen Herstellung einer Aufspannvorrichtung durch Schließen, mit einem vorgefertigten Hülsenkörper, in der vorgefertigte Klemmbacken eingesetzt werden, wobei ein Klemmteil mit einem konischen Bereich in den Hülsenkörper axial eingesetzt wird, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmteil (26) in den Hülsenkörper (16) soweit eingeschraubt wird, bis die Außenflächen (35) der Klemmbacken (25) maximal aus der Außenmantelfläche (23) des Hülsenkörpers (16) herausragen, wonch die Außenflächen (35) unter Bezug auf einen Nenndurchmesser einer Zentrierbohrung auf Passung geschliffen werden, anschließend das Klemmteil (26) und danach die Klemmbacken (25) entfernt werden, wonach die Außenmantelflächen (23) des Hülsenkörpers (16) auf Passung geschliffen und danach die Klemmbacken (25) wieder eingebaut werden.