DE8715525U1 - Vorrichtung zur Verbindung zweier Maschinenteile, insbesondere zweier Werkzeugteile von Werkzeugmaschinen - Google Patents

Vorrichtung zur Verbindung zweier Maschinenteile, insbesondere zweier Werkzeugteile von Werkzeugmaschinen

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DE8715525U1 DE8715525U DE8715525U DE8715525U1 DE 8715525 U1 DE8715525 U1 DE 8715525U1 DE 8715525 U DE8715525 U DE 8715525U DE 8715525 U DE8715525 U DE 8715525U DE 8715525 U1 DE8715525 U1 DE 8715525U1
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Description

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Verrichtung zur Verbindung zweier Maschinenteile, insbeson dere zweier Werkzeugteile von Werkzeugmaschinen.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung zweier Maschinenteile, insbesondere zweier bJerkzeugteile von Werkzeugmaschinen, mit einem an dem einen Uerkzeugteil vorgesehenen zylindrischen Paßzapfen, der von einer senkrecht zur Zapfenachse verlaufenden Ringfläche umgeben ist und mit einer im anderen Werkzeugteil zur Aufnahme des PaBzapfenn vorgesehenen Paßbohrung, die von einer ringförmigen Stirnfläche umgeben ist, wobei das andere Uerkzeugteil im Bereich der PaBbohrung zwei diametral gegenüberliegende, radial verlaufende Innengewinde mit je einer mit einem sich verjüngenden, rotationspymmetrischen Ansatz oder einer kegelförmigen Vertiefung versehenen Spannschraube aufweist, wobei in einer Querbohrung des Zapfens ein Spannbolzen radial verschiebbar ist, der an seinen beiden Enden je eine mit dem Ansatz bzw. der Vertiefung der Spannschrauben zusammenwirkende, kegelförmige Vertiefung bzw. einen Bich verjüngenden, rotationssymmetrischen Ansatz aufweist, und wobei der Abstand der Achse der Innengewinde vjn der Stirnfläche etwas größer ist ala der Abstand der Achse der Querbohrung von oar Hingfläche, so daß beim Anziehen einer der Spannschrauben diese auf den Spannbolzen im Sinne eines Aufeinanderpressens von Ringfläche und Stirnfläche einwirkt.
Bei einer derartigen bekannten Vorrichtung (GB-B-2 OSk 191) sind die Bich verjüngenden, rotationsaymmetrisnhen Ansätze von Spannschraube und Spannbolzen kegelförmig ausgebildet. Hierbei kann entweder der Spannbalzen an seinen beiden Enden kegelförmige Ansätze aufweisen, wobei dann beide Spannschrauben mit kegelförmigen Vertiefungen versehen sind, ader es können umgekehrt beide Spannschrauben mit kegelförmigen Ansätzen versehen sein, die in kegelförmige Vertiefungen des
Spannbolzens eingreifen, oder der Spannbalzen kann an seinem einen Ende mit einem kegelförmigen Ansatz und an seinem anderen Ende mit einer kegelförmigen Vertiefung versehen sein und dementsprechend ist die eine Spannschraube mit einer kegelförmigen Vertiefung und di ■ andere Spannschraube mit einem kegelförmigen Ansatz versehen. In jedem Fall wird beim Anziehnn einer der Spannschrauben auf den Spannbolzen eine Spannkraft ausgeübt, die auch eine axial gerichtete Kraftkomponente hat. Die Spannkraft erzeugt an der gegenüberliegenden Spannschraube eine Reaktionskraft gleicher Größe, die ebenfalls mit einer axial gerichteten Kraftkomponente auf den Spannbolzen einwirkt. Durch diFse beiden axial gerichteten Kraftkomponenten werden die Ringfläche und die Stirnfläche mit einer bestimmten Verspannkraft aneinandergepreBt. Die Größe der Verspannkraft hängt im wesentlichen van dsm Anzugsdrehmomsnt, welches auf die Spannschraube ausgeübt wird, ab. Bei Paßzapfen mit kleineren Durchmessern und entsprechend kleinen Spannschrauben kann das Anzugadrehmament nicht beliebig gesteigert werden, öa sonst ein Ausbrechen der Gewinde befürchtet werden nr<8. Bei Paßzapfen mit großem Durchmesser und entsprechend großen Spannschrauben hat sicri gezeigt, daß ab einem bestimmten Drehmoment die Verspannkraft nicht mehr linear mit dem Anzugsdrehmoment zunimmt, sondern sich nur noch unwesentlich erhöhen läßt. Von der VerBpannHraft hängt jedoch die Steifigkeit der Verbindung und auch das durch die Verbindung übertragbare Drehmoment ab.
Der Erfindung liegt deshalb dip Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbindung zweier Maschinenteile, insbesondere zweier WerkzeugteiIe von Werkzeugmaschinen der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der ohne Erhöhung des Anzugsdrehmomentes der Spannschraube eine wesentliche Vergrößerung
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der &ldquor;e^spannkraft, mit der die Ringfläche auf die Stirnfläche gepreßt wird, erzielt werden kann.
DieB wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Ansätze des Spannbolzens bztu. der Spannschraube(n) als Kugeln ausgebildet Bind, die jeweils in einer Kugelpfanne des Spannbolzens bzw. der Spannschraube^), deren Tiefe etmaB mehr ale der halbe Kugeldurchmesser ist, versenkt angeordnet und drehbar gelagert sind, wobei der KugeldurchmesBer
1G sowie der Spitzenwinkel der kegelförmigen Vertiefungen bo bemessen sind, daß sich die Kugeln und die kegelförmigen Vertiefungen jeweilB an einem Kraftangriffspunkt berühren, der in radialem Abetand von den freien Enden des Spannbolzens bzw. der SpannBchraube(n) liegt.
Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Ausgestaltung der Vorrichtung öich bei einem vorgegebenen AnzugsdrehmomEnt der Spannschraube sich eine wesentlich höhere Verspannkraft zwischen Ringfläche und Stirnfläche erreichen läßt. So konnte beispielsweise bei einem Paßzapfendurchmesser von 2B mm die ;,iit den bisherigen kegelförmigen Ansätzen von Spannschraube und Spannbolzen erreichbare Spannkraft von 1,5 t mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf 2,5 t gesteigert werden. Desweiteren hat die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil, daß an den Spannschrauben und Spannbolzen ein geringerer Verschleiß auftritt*
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
3D
Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeichnung dargestellten AusfiJhrungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Axialschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles,
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Figur 2 einen Teil-Axialschnitt eiriEB zweiten Ausführungs-
DIb Erfindung iet anhand zweier UerkzeugteilE van lilerkzEugmaschinen Erläutert. DiB srfindungagEtnäße Vorrichtung IMBt eich jedoch Übsrall dort, uio bb auf höchete ZEntriergEnauigksit und hohe VErspannkraft ankommt, ebenso mit VortEil anuienden. So könnte die Erfindung auch zur Verbindung &bgr;&Igr;&pgr;&bgr;&bgr; WerkzeugteilES mit Einer idBrkzEugmaBchinEnBpindBl, ader zum genauen gegenseitigEn Ausrichten und Verspannen von anderen Maschinenteilen veruendet Werdens
Öae Eins WErkzEugteil 1 ueist &egr;&Igr;&pgr;&egr;&pgr; zylindrischen Paßzapfan 2 auf, dsr von Einer senkrecht zur Zapfenachse A verlaufenden Ringfläche 3 umgebsn iBt. In dem ändgren De i'k zeug teil k ist zur Aufnahme des Paßzapfens Eins Paßbohrung 5 vorgESE-hen. Der PaßzapfEn 2 lUEist eine Querbohrung G auf, in uielchsr ein SpannbolzEn 7 radial zur Zapfenachse A verschiebbar ist. Der Spannbalzen 7 weist an seinem einen Ende eine kegElfÖr-
2D tnige Vertiefung Ü auf. An seinem anderen Ende trägt der Spannbolzen 7 eine Kugel 9, die in einer Kugelpfanne 10 drehbar gelagert ist. Die Tiefe t dieser Kugelpfanne 10 1st etwas größer als der Kugeldurchmeeser d. Der die Kugel 9 umgebende BBreich deB Endes 7a des Spannbolzene 7 ist zu dEr Kugel hin umgebördelt bzui* eingezogen, so daß die Kugel 9 in dem SpannbolzEn 7 gEhalten ist, sich jedoch in der Kugelpfanne 10 drehen kann.
Die in dem andsrsn üJerkzeugtsil U vorgEsshene Paßbohrung 5 ist von &egr;&igr;&pgr;&egr;&ggr; ringförmigen Stirnfläche 11 konzentrisch umgeben, die ebenfalls senkrecht zur Zapfenachse A angeordnet ist. Das andere üJerkzeugteil k ueist im Bereich der Paßbnhrung 5 zuiei diametral gegenüberliegende, radial verlaufende Innengewinde 12 auf, in uelche zwei Spannschrauben 13, 1^ eingeschraubt sind. Die eine Spannschraube 14 dient
dabei als Betütigungsschraube, während die andere Spannschraube 13 fest in das iderkzeugteÜ if eingeschraubt ist und ein Widerlager bildet. Die Spannschraube 13 ißt mit einer kegeiförmigen Vertiefung 15 verBehen* Der Bpitzenwinkel oder Kegelwlnkel <£ dieser kegelförmigen Vertiefung 15 soiüie auch der kegelförmigen Vertiefung 8 im Spannbolzen 7 kann zuiechen etwa ^D&agr; und 1ZD° liegen. Je kleiner der Spitzenuiinkel iet, deetD höher ist die erreichbare Verspannkraft, desto größer ist aber auch der VerBtellweg der Spannschraube 1U in Richtung ihrer Achse A1.
Die Spannschraube 1*» uieist ebenfalls eine Kugel 17 auf, uielche in einer Kugelpfanne 16 in der gleichen lileise angeordnet ist lüie die Kugel 9 in der Kugelpfanne 1D.
Wie weiterhin aus Figur 1 zu entnehmen iBt, weisen die Achsen A1 der Spannschrauben 13, lh von der Stirnfläche 12 einen Abstand al Ruf, der etwas größer ist als der Abstand a2 der Achse A2 der Querbohrung £ bzw. des Spannbolzens 7 von der Ringfläche 3. Auf diese Weise wird erreicht, daß in der in Figur 1 dargestellten Spannstellung die Kugeln 9, 17 jeweila in einseitiger Anlage an der zugehörigen kegelförmigen Vertiefung 15 bzw. B sind.
Der Berührungspunkt oder das Berührungsfeld, an dem die Kugeln 9 bzw. 17 an den kegelförmigen Vertiefungen 15 bzui. B anliegen, sind in folgendem mit Kraftangriffspunkt P bezeichnet, da an diesen Punkten die Spannkräfte von den Spannschrauben 13, 1*f auf den Spannbolzen übertragen werden .
Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß die Kraftangriffspunkte P in radialem Abstand r1 bzw. r2 (in bezug auf die Zapfenachse A gesehen) von den freien Enden 7b des Spannbolzens bzw. 13b der Spannschraube 13 angeordnet sind. Hierdurch wird eine Berührung und Kraftübertragung an der Kante
II
till &idiagr;
zwischen der jeweiligen kegeiförmigen Vertiefung B bzw. 15 ufid tier 2ugi3hürigen Endfläche 7b bzw. 13b vermiödeni Es werden damit unzuverlässige FlächenpresBUngen und Kantendrücke äfl den genannten Kanten vermieden. Die Kraftüberträgung erfolgt dart, wo der Spannbalzen 7 bzw* die Spann« schraube 13 bereite eine verhältnismäßig große Wandstärke JaufueiBt. Durch Abstimmung des Spitzenwinkels c<5 der kegelförmigen Vertiefung B, 15, ihres BasisdurchmeBBerB und des KugeidurchmeBsers d kann man erreichen, daß die Kraftan-
TÖ griffspunkte P jeweils in dem geuünBchten radialen Abstand &Pgr; bzuj. r2 von den freien Enden 7b bzw. 13b liegen.
Es hat sich als vorteilhaft eriuiesen, usnn die Kugeln 9, aus Hartmetall hergestellt sind.
15
Der Kugeldurchmesaer d seilte etwa 2/3 des Durchmessers D der Spannschraube &Lgr;^ betragen.
Beim Anziehen der Spannschraube IU kommt zunächst deren 2Q Kugel 17 an der kegelförmigen Vertiefung B des Spannbolzens 7 zur Anlage und verschiebt den Spannbolzen 7 gemäß der Zeichnung nach links, bis dessen Kugel 9 an der kegelförmigen Vertiefung 15 der Spannschraube 13 anliegt. Durch den axialen Versatz der beiden Achsen A1 und A2 ist dabei cn.e oben erwähnte einseitige Anlage der Kugeln 9, 17 an den zugehörigen kegelförmigen Vertiefungen 15, B gewährleistet. Die radial wirkende Spannkraft F1 der Spannschraube 1^ erzeugt an der Spannschraube 13 eine gleich große, entgegengesetzt wirkende Reaktionskraft F2. Die Spannkraft F1 und die Reaktionskraft F2 bewirken an den Kraftangriffspunkten P schräg nach innen gerichtete Kräfte F, deren Richtung senkrecht zu den Mantellinien der kegelförmigen Vertiefungen 8, 15 verläuft. Diese Kräfte F haben auch jeweils .*-" in Richtung der Zapfenachse A gerichtete Kraftkoraponente FA.
Da diE KraftkomporiEntE FA durch JEdE der beiden Spannschraubsn 13, 1^ Erzeugt wird, werden die RingflächE 3 und dia Stirnfläche 11 mit einer Verspannkraft V anExnandErgsprEßt, die zweimal so groß ist tiiie dis Kraftkomponente FA.
Um die UErspannkraft V noch zu steigern, kann man gsmäß Figur 2 dsn SpitzsnwinkEl c£1 der kegelförmigen Vertiefung 15' der Spannschraube 13' und dementsprechend auch den Spitzenuinkel der kegelförmigen Uertiefung des Spannbolzens auf beispielsweise 5D° verkleinern. Hierdurch uird die axial gerichtete Kraftkomponente FA1 und demzufolge auch die Uerspannkraft größer.
Die Erfindung soll nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt sein. So idäre es beispielsweise auch | denkbar, Kugeln an beiden Enden des Spannbolzsns vorzusehen, j». wobei dann beide Spannschrauben mit kegelförmigen Vertiefungen ausgerüstet uären. Ferner kannten gegebenenfalls auch an jeder der bsiden Spannschraubsn Kugeln angeordnet sein, &mgr; wobei dann der Spannbolzen an beidsn Endsn mit ksgslförmigsn ' Vertiefungen versehen wäre.
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Claims (5)

&bull; · ■ &bull; III· Ansprüche
1. Vorrichtung zur Verbindung zweier Maschinenteile, insbesondere zweier LJerkzeugteile von Werkzeugmaschinen, mit einem an dem einen Uerkzeugteil vorgesehenen, zylindrischen Paßzapfen, der von einer senkrecht zur Zapfenachse verlaufenden Ringfläche umgeben ist und mit einer im anderen üJerkzeugteil zui Aufnahme des PaBzapfens vorgesehenen PaBbohrung, die van einer ringförmigen Stirnfläche umgeben ist, umbei das andere tderkzeugteil im Bereich der PaBbohrung &zgr;&ohgr;&egr;&idiagr; diametral gegenüberliegende,
1D radial verlaufende Innengewinde mit je einer mit einem sich verjüngenden rotationssymmetrischen Ansatz oder einer kegelförmigen Vertiefung versehenen Spannschraube aufweist, wobei in einer Querbohrung dta PaBzapfens ein Spannbolzen radial verschiebbar ist, der an seinen beiden Enden je eine mit dem Ansatz bzw. der Vertiefung der Spannschraube zusammenwirkende, kegelförmige Vertiefung bzw. eintn sich verjüngenden, rotationssymmetrischen Ansatz aufweist, und wobei der Abstand der Achse der Innengewinde von der Stirr^läche etwas gröBer ist als der Abstand der Achse der Querbohrung von der R3 ngf ,* Mche, so daß beim Anziehen einer der Spannschrauben diese auf den Spannbalzen im Sinns eines Aufeinanderpresssns van Ringfläche und Stirnfläche einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansätze des Spannbolzens (7) bzw. der SpannschraubeCn) Mit) als Kugeln (9, 17) ausgebildet sind, die jeweilB in einer Kugelpfanne (10, 16) des Spannbalzene (7) bzw. der SpannBchraube(n) (1&Oacgr;, deren Tiefe (t) etwas mehr als der halbe Kugeldurchmeseer (d) ist, versenkt angeordnet und drehbar gelagert Bind, wobei der
3G KugeldurchmeBser (d) sowie der Spitzenwinkel (o£, <£1) der kegelförmigen Vertiefungen (8, 15, 151^ oo bemessen sind, daß sich die Kugeln (9, 17) und die kegelförmigen Vertiefungen (&THgr;, 15, 15·) an einem Kraftangriffspunkt (P) be-
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rühren, der in radialem Abstand (r1, r2) von den freien Enden (7b, 13b) des Spannbolzens (7) und der Spannschraube(n) (13) liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kugel (9, 17) umgebende Bereich des jeweiligen Endes (7a) des Spannbolzens (7) bzüJ. der Spannschraube (1<t) zu der Kugel (9, 17) hin umgebördelt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (9, 17) aus Hartmetall ber,';ehen.
i». Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kugeldurchmssser (d) etwa 2/3 des Durchmessers (D) der Spannschraube (1&Oacgr; beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenuinkel voC, öd) der kegelförmigen Vertiefungen (B, 15, 15') zwischen etwa i»0° und 120° liegt
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