DE8002852U1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, insbesondere zum Einspannen von Werkstücken mit hoher Spannkraft, mit einem in einem Hohlzylinder verschiebbar angeordneten Primärdruckglied, das einen Keil aufweist, der auf mindestens eine Kraftübertragungsanordnung wirkt, welche sich zwischen einer hohlzylinderfesten Widerlagerfläche und einer Drucklagerfläche an einem relativ zum Hohlzylinder verschiebbaren Sekundärdruckglied abstützt, sodaß eine Axialbewegung des Keiles eine kombinierte Axial- und Radialbewegung des Sekundärdruckgliedes mit nur geringer Axialkomponente bewirkt.

Solche Spannvorrichtungen sind bekannt. Die Kraftübertragungsanordnung besteht dabei aus einer Kniehebelanordnung/ die beim Einfahren des Keiles aus einer gespreizten Lage in eine gestreckte Lage überführt wird, um dadurch eine Kraftverstärkung des Sekundärdruckgliedes gegenüber dem Primärdruckglied zu erreichen.

Der Herstellungsaufwand ist relativ groß. Außerdem wächst der Verschleiß insbesondere bei Hochdruckspannern, sodaß diese nur eine begrenzte Lebensdauer haben.

Ausgehend von dem Stand der Technik besteht das Neue dieser Erfindung darin, daß die Widerlagerfläche und . die Drucklagerfläche unter einem spitzen Winkel radial nach außen konvergent verlaufen und die Kraftübertragungseinrichtung aus einem Walzenpaar besteht, dessen eine Walze innen vom Keil und dessen andere Walze innen von einer Stützfläche abgestützt ist, daß beide Walzen verschieden große Durchmesser aufweisen und daß die Mittelpunkte der Walzen jeweils in radialem Abstand innenseitig derjenigen Ebene angeordnet sind, welche die Berührungslinie an der Widerlager- bzw. Drucklagerfläche und der gemeinsamen Walzenberührungslinie verbindet.

Wesentlich für die Erfindung ist also, daß ein oder mehrer Walzenpaare vorgesehen sind, deren Walzen paarweise miteinander in Abrollkontakt stehen," sodaß beim Einfahren des Keiles beide Walzen radial nach außen bewegt werden, wobei ihre relative Stellung jedoch erhalten bleibt und wobei die eine Walze an der Widerlagerfläche und die andere an der Drucklagerfläche abgestützt bleiben und bei diesen Bewegungen Gleitbewegungen weitestgehend vermieden sind. Da die meisten Bewegungen

·* Il Il It Il till Il

■ · β Il Il Il Il t ι

• •«III 111 III ι

• ·*>ιιι ill ι ι

• ••tilt I) Ii

• <" · ■ · it «a ·ι

* · · III) t · t t ···· Il I · · · t

* · · tit lit* "» « ir f.it in ■·

-ί-

reine Abrollbewegungen sind, ist die Spannvorrichtung leichtgängig. Die Herstellung ist einfach und das Spanngerät hat eine hohe Lebensdauer.

Wesentlich ist, daß die Durchmesser der Walzen mit Bezug auf die Richtung der Walzenführungsflächen so gewählt sind, daß die Berührungslinien der Walzen an den Walzenführungsflächen des Primädruckgliedes und des Sekundärdruckgliedes radial außerhalb der die beiden Walzenachsen enthaltenden geometrischen Ebene liegen. Dadurch wird sichergestellt, daß keine der Walzen radial nach außen springen kann, was beispielsweise der Fall wäre, wenn beide Walzen denselben Durchmesser aufweisen würden.

'Grundsätzlich können beide Walzen innenseitig durch dieselbe Keilfläche abgestützt sein. Gemäß einer Ausgestaltung ist dagegen vorgesehen, daß die Stützfläche der einen Walze von einem hohlspindelfesten Steg gebildet ist, der JLn einem Schlitz der Druckfläche des Sekundärcjliedes aufgenommen ist. Diese Stützfläche des Steges verläuft vorzugsweise etwa parallel zur Widerlagerfläche und der Berührungspunkt dieser Walze an der Stützfläche des Steges liegt immer radial innenseitig von der die beiden

I t 1

I I I

I I

Walzenachsen enthaltenden Ebene, womit eine innenseitige Abstützung dieser Walze unabhängig vom Keil gewährleistet ist. An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt/ sei die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine Ausführungsform einer Spannvorrichtung,

Fig. 2 eine Detailansicht der Spannvorrichtung gemäß Figur 1, jedoch im Spannzustand,

Fig. 3 einen Radialschnitt längs der Linie 3-3 der Figur 2 und

Fig. 4 eine geometrische Ansicht zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen den Walzendurchmessern und ihren Berührungslinien an den Stützlagerflächen.

In den Figuren ist eine mehrteilige Hohlspindel 10 dargestellt, deren vorderes Ende ein Schraubgewinde 12 aufweist, mittels welchem die Hohlspindel z.B. in einem Schraubstock verschraubbar aufgenommen ist. Auf dem hinteren Ende der Hohlspindel 10 ist eine Antriebs-

I · t, * ι

«VI ·■«· · · I t

• ι ι * · > r # * t f« ff »

I I !■*■■· «ft f«

hülse 14 über ein. inneres Gewinderohr 16 verschraubbar gelagert und mit einem drehfesten, jedoch axial verschiebbaren Primärdruckglied 18 verbunden, dessen vorderes Ende als Keil 20 ausgebildet ist. Eine Kupplungseinrichtung 22 verbindet die Hohlspindel 10 mit der Antriebshülse 14 drehfest bis zu einem vorgegebenen Drehmoment und rastet bei überschreiten des Drehmomentes aus, sodaß beim Weiterdrehen der Antriebshülse mittels der dargestellten Kurbel das Primärdruckglied 18 relativ zur Hohlspindel axial bewegt wird, wie dies

alles ansich bekannt ist.

Sekundärseitig ist im vorderen Teil der Hohlspindel 10 ein Druckbolzen 24 verschiebbar gelagert, der mittels einer Feder im eingefahrenen, das heißt nach rechts bewegten Zustand gehalten wird und in einem Kolben endet, auf den eine Rollenanordnung 26 wirkt, die vom Primärdruckglied 18 betätigt wird, wie nachstehend erläutert werden soll.

Die Rollenanordnung 26 besteht aus zwei gleich ausgebildeten und symmetrisch angeordneten Walzenpaaren, deren eine Walze 28 an einer Widerlagerfläche 30 und de-

'· · '* «If t r · i-i

ren andere Walze 32 an einer Drucklagerfläche 34 anliegen. Die Widerlagerfläche 3 0 ist im Ausführungsbeispiel als schiefe Ebene ausgebildet und hohlzylinderfest angeordnet. Die gegenüberliegende Drucklagerfläche 34 ist am verschiebbaren Sekundärdruckglied 36 ausgebildet und verläuft im Ausführungsbeispiel in einer Radialebene. Die beiden Lagerflächen 30, 34 bilden also einen sich nach außen gleichmäßig verjüngenden Spalt für das Rollenpaar 28,32.

Das Sekundärdruckglied 36 weist einen Schlitz 38 auf, der sich zur Drucklagerfläche 34 hin öffnet und in welchen ein Steg 40 eingesetzt ist, der in der Hohlspindel 10 fest verschraubt ist. An diesem Steg 40 ist für die Rolle 32 jedes Rollenpaares 28,32 eine Stützfläche 42 gebildet, die zur Widerlagerfläche 30 des jeweiligen Rollenpaares parallel liegt.

Wird nun beim überschreiten des an der Kupplung 22 eingestellten Drehmomentes das Primärglied 18 zwischen die beiden Walzenpaare eingefahren, so werden aufgrund der Doppelkeil-Ausbildung die beiden Walzen 28 radial nach außen bewegt und aufgrund der nach vorn schräggestellten Widerlagerfläche 30 auch axial verschoben. Die in

Figur 1 oben dargestellte Walze 28 dreht sich dabei im Uhrzeigersinn, sodaß sowohl an der Keilfläche als auch an der Widerlagerfläche 30 im wesentlichen Rollbewegungen stattfinden. Die dem Sekundärdruckglied 36 zugewante andere Walze 32 rollt an der Stützfläche 42 ebenfalls nach oben und diese Walze verschiebt nun durch ihre Anlage an der Drucklagerfläche 34 das Sekundärdruckglied 36/ sodaß dieses - bei feststehendem Steg 40 - in die Hochdruck-Spannstellung nach links bewegt wird, wie in Figur 2 veranschaulicht ist. Dieser Hochdruck-Spannweg ist nur sehr klein und liegt in der Größenordnung von 1 bis 3mm. Um diesen Betrag wird der Druckbolzen 24 aus der Spindel 10,12 herausbewegt und wirkt z.B. aufdie Spannbacke eines Schraubstockes.

Wesentlich für die einwandfreie Funktion der Spannvorrichtung sind die Durchmesser der Walzen 28,32 zueinander und mit Bezug auf die Neigung der Lagerflächen 30,34 sowie der Stützfläche 42. Würde man beispielsweise die beiden Walzen 28,32 eines Walzenpaares mit gleichem Durchmesser ausbilden, würde immer eine der beiden Walzen während des Spannvorganges unkontrolliert nach außen springen können.

- ta -

Die Verhältnisse sind in Figur 4 deutlicher veranschaulicht. Diese Figur 4 veranschaulicht die Lage des Walzenpaares 28,32 im Verlaufe des Hochdruck-Spannvorganges. Jede der Walzen 28,32 ist - im Querschnitt gesehen an drei Punkten abgestützt. Für die Walze 28 ist das der Berührungspunkt A an der Widerlagerfläche 30, der Punkt B an der anderen Walze 32 des Walzenpaares und

der Punkt C an der Keilfläche 44 des Doppelkeiles 20. Die Walze 32 hat einen Berührungspunkt a an der Drucklagerfläche 34, den gemeinsamen Berührungspunkt B der Walze 28 und einen weiteren Berührungspunkt c an der Stützfläche 42, die ja parallel zur Widerlagerfläche 30 verläuft. Werden nun die Verhältnisse so gewählt, daß der Walzenmittelpunkt M der Walze 28 radial innenseitig der Verbindungslinie zwischen dem Berührungspunkt A und dem Berührungspunkt B liegt und wird dafür gesorgt, daß auch bei der anderen Walze 32 der Mittelpunkt innenseitig und im Abstand der Verbindungslinie zwischen den Berührungspunkten B und a liegt, so kann keine der beiden Walzen 28,32 unkontrolliert nach außen springen, wenn der .Spannvorgang erfolgt. , Wenn weiterhin der Punkt c der Walze 32 unterhalb dieser Verbindungsgeraden zwischen den beiden anderen Be-

rührungspunkten B, a der Walze 32 liegt, kann diese auch ■ nicht nach innen ausweichen. Beide Walzen 28,32 sind vielmehr durch die beschriebenen Verhältnisse bei ihrer Bewegung exakt geführt. Gleichwohl tritt an sämtlichen Berührungspunkten - in Wirklichkeit sind es Berührungslinien - eine reine Rollbewegung auf, wobei allenfalls am Fußpunkt C der Walze 28 ein gewisser Gleitanteil hinzutritt.

In der unteren Hälfte in Figur 4 befinden sich die beiden Walzen 28,32 in entsprechender Lage und die Verhältnisse können etwas anders erläutert werden, wenn man die Verbindungsebene 46 der beiden Walzenachsen M,m als Bezugsebene nimmt. Die Berührungslinie B beider Walzen liegt dann in dieser Bezugsebene 46. Um eine einwandfreie Abstützung der beiden Walzen in Auswärtsrichtung zu erhalten, müssen der Berührungspunkt A der Walze 28 an der Widerlagerfläche 30 und der Berührungspunkt a der Walze 32 an der Drucklagerfläche 34 radial außerhalb der die beiden Walzenmittelpunkte enthaltenden Bezugslinie 46 liegen, während der Berührungspunkt c der Walze 32 an der Stützfläche 42 radial innerhalb dieser Linie 46, zu liegen hat, was natürlich auch für den Fuß-

ι m «	• · IJ I Il 1	IJ Il 3 ) > I 1 > 1 ■ ) Ii ι ι ι j a it 11	-ς
• t · · ι • · *	•»II . ■ 1 1 ι 1 Ϊ ) · 1 )
" O - 14 -
gilt.

punkt C der Walze 28 gilt.

Sieht man die vorstehend definierten Verhältnisse vor, so scheidet beispielsweise ein Walzenpaar aus, dessen Walzen exakt den gleichen Durchmesser aufweisen. Interessanterweise genügt es aber schon, die eine Walze - im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 die Walze 32 mit nur einem geringfügig kleineren Durchmesser herzustellen, um die einwandfreie Funktion zu sichern. In einem Ausführungsbeipiel hat die Wals 28 einen Durchmesser von 15mm, während der Durchmesser der kleineren Walze 32 nur wenige 1Otel mm kleiner ist und z.B. 14,5mm beträgt.

Es ist nicht notwendigerweise so, daß die kleinere Walze grundsätzlich dem Sekundärdruckglied zugeordnet ist, sondern in einem abgewandelten Beispiel, das nicht weiter dargestellt ist, könnte die kleinere Walze an der Widerlagerfläche 30 anliegen, während die größere Walze an der Drucklagerfläche 34 zur Anlage kommt. Hierbei könnte man dann auf den stationären Steg mit der Stützfläche ganz verzichten, wenn diese größere Walze sich ebenfalls an der Keilfläche 44 abstützt. Allerdings müssen auch dann die Verhältnisse so gewählt werden, daß die Walzen-

mittelpunkte M und m jeweils innenseitig, das heißt dem Keil 20 zugewandt, bezüglich den Verbindungslinien AB bzw. aB liegen.

Weiterhin ist dem Ausführungsbeispiel die Widerlagerfläche 30 etwa rechtwinklig zur Keilfläche 44 dargestellt und diese Widerlagerfläche verläuft damit unter einem spitzen Winkel zur Radialebene, während die gegenüberliegende Drucklagerfläche 34 etwa in einer Radialebene verläuft. Es ist jedoch ohne weite-; res möglich, den Winkel der Widerlagerfläche 3 0 bezüglich der Radialebene zu verkleinern und entsprechend die Drucklagerfläche 34 gegensinnig schräg zu stellen, etwa so, daß der Konvergenzwinkel der Lagerflächen 3 0,34 erhalten bleibt, wie es auch im Rahmen der Erfindung liegt, die Widerlagerfläche 30 radial ■anzuordnen und dafür die Drucklagerfläche 34 entsprechend schräg zu stellen, was im übrigen den Vorteil bringt, daß auch die Stützfläche 42 des eingesetzten Steges radial liegt, womit die Herstellung weiter vereinfacht werden kann.

Claims (7)

1. Spannvorrichtung, insbesondere zum Einspannen von Werkstücken mit hoher Spannkraft, mit einem, in einem Hohlzylinder verschiebbar angeordneten Primärdruckglied, das einen Keil aufweist, der mit mindestens einer Wälzkörperanordnung in Berührung steht, welche sich zwischen einer hohlzylinderfesten Widerlagerfläche und einer Drucklagerfläche an einem relativ zum Hohlzylinder verschiebbaren Sekundardruckglied abstützt,

• ti it ι

1'iUiUilttMli MnmitPM i'il'i IV-HIU,

Hnn*

ID M) W4

,11111

J :

"i

- 13 -

dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerfläche (3 0) und die Drucklagerfläche (34) unter einem spitzen Winkel radial nach außen konvergent verlaufen und die Wälzkörperanordnung aus einem Walzenpaar (28,32) besteht/ dessen eine Walze (28) innen vom Keil (20) und dessen andere Walze (32) innen von einer Stützfläche (20 bzw. 42) abgestützt ist, daß beide Walzen (28,32) verschieden große Durchmesser aufweisen und daß die Mittelpunkte (M,m) der Walzen (28,32) jeweils in radialem Abstand innenseitig derjenigen Ebenen angeordnet sind, welche die Berührungslinie (A bzw. a) an der Widerlagerfläche (30) bzw. Drucklagerfläche (34) und der gemeinsamen Walzenberührungslinie (B) verbinden.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (42) der einen Walze (32) von einem hohlzylinderfesten Steg (40) gebildet ist, der in einem Schlitz (38) der Druckfläche (34) des Sekundärgliedes (36) aufgenommen ist und über diese in Richtung des Keiles (20) vorsteht.

■ lit < < '

, 1 I 1 · <

I I I ' <

I t I I t I I «ft *

- 14 -

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ daß die Stützfläche (42) des Steges (40) etwa parallel zur Widerlagerfläche (30) verläuft.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der vom Keil * (20) unabhängigen Stützfläche (42) zusammenwirkende ^Walze (32) im Durchmesser kleiner als die andere Walze (28) ausgebildet ist.

5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Widerlagerfläche als auch die Drucklagerfläche zur Radialrichtung geneigt angeordnet sind.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerlagerfläche für die eine Walze (28) und die Stützfläche (42) des stationären Steges (40) für die andere Walze (32) im wesentlichen radial verlaufen, während die

■- .15. -

Drucklagerfläche (34) des Sekundärgliedes (36)
spitzwinklig zur Radialebene verläuft.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 5/ dadurch

gekennzeichnet/ daß sich beide Walzen (28/32) auf ■ dem Keil abstützen und daß die der Keilepitze näherliegende Walze, -im Durchmesser größer ale die '· andere Walze ist. ' ' *·'... I₁

t» »· ti

Ii iiii ti

l Il