DE102006007817B4 - Device for rotational drive of a clamped between centering workpiece - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zur spielfreien Drehmitnahme von auf einer Bearbeitungsmaschine zwischen Zentrierspitzen (7) gespannten, um ihre Rotationsachse (14) angetriebenen Werkstücken oder Werkstückträgern, insbesondere von Zahnrädern, die zur Hartendbearbeitung ihrer Verzahnung auf einem zylindrischen Werkstückspanndorn (11) zwischen Zentrierspitzen (7) in der Maschine gespannt sind, wobei die Vorrichtung einen Vorrichtungsgrundkörper (16) mit einer Druckkammer (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine mit dem Vorrichtungsgrundkörper fest verbundene, hydraulisch betätigbare Spannzange (2) mit Spannlappen (6) aufweist, wobei zum Spannen der Spannzange (2) die im Spannbereich (4) der Spannzange konzentrisch zur Rotationsachse angeordnete ringförmige Druckkammer (15) vorgesehen ist, welche durch radiale Ausdehnung auf die Spannlappen (6) der Spannzange (2) einwirkt.Apparatus for play-free rotational drive of on a machine between centering (7) stretched, about its axis of rotation (14) driven workpieces or workpiece carriers, in particular of gears for the Hartendbearbeitung their teeth on a cylindrical Werkstückspanndorn (11) between centering points (7) in the machine wherein the device comprises a device main body (16) with a pressure chamber (15), characterized in that the device comprises a hydraulically actuated collet (2) with clamping tabs (6) fixedly connected to the device main body, wherein for clamping the collet chuck (2) in the clamping region (4) of the collet concentric to the rotational axis arranged annular pressure chamber (15) is provided, which acts by radial expansion on the clamping tabs (6) of the collet (2).
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spielfreien Drehmitnahme von auf einer Bearbeitungsmaschine zwischen Zentrierspitzen gespannten, um ihre Rotationsachse angetriebenen Werkstücken oder Werkstückträgern, insbesondere von Zahnrädern auf einem zylindrischen Werkstückspanndorn bei der Hartendbearbeitung ihrer Verzahnung, gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a device for play-free rotational driving of on a machine between tense spanned, driven about its axis of rotation workpieces or workpiece carriers, in particular of gears on a cylindrical Werkstückspanndorn at the Hartendbearbeitung their teeth, according to the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Rotationsteile, insbesondere Zahnräder, die mit hoher Genauigkeit gefertigt und nach der Bearbeitung auf einer Messmaschine geprüft werden müssen, werden häufig zwischen Zentrierspitzen gespannt. Der Vorteil der Aufspannung zwischen Zentrierspitzen liegt darin, dass der Aufwand für diese Aufspannung vergleichsweise niedrig, die Wiederholgenauigkeit jedoch hoch ist, und dass das Werkstück auf der Bearbeitungs- und der Messmaschine in gleicher Weise gespannt werden kann. Dadurch werden Umspannfehler auf das Minimum reduziert. Voraussetzung für eine hohe Einspanngenauigkeit zwischen Zentrierspitzen ist aber – insbesondere bei der Bearbeitung von Zahnrädern – eine spielfreie drehsteife Drehmitnahme des Werkstücks bzw. des Werkstückspanndorns, wobei diese frei oder möglichst arm an radialen und axialen Kräften zwischen Werkstückspindel und Werkstück bzw. Werkzeugspanndorn erfolgen muss, um ein Abdrängen des Werkstücks aus der durch die Zentrierspitzen vorgegebenen Sollposition zu vermeiden. Aus dieser Forderung resultieren bei Werkstücken mit engen Fertigungstoleranzen und hohen Bearbeitungskräften, wie z. B. bei Zahnrädern mit grossem Durchmesser, Anforderungen an die Drehsteifigkeit und Genauigkeit der Mitnahmevorrichtung, die nur schwer und mit hohem Kostenaufwand erfüllbar sind.Rotary parts, in particular gears, which have to be manufactured with high accuracy and checked after machining on a measuring machine, are frequently tensioned between centering points. The advantage of clamping between centering points is that the cost of this setup is relatively low, but the repeatability is high, and that the workpiece on the processing and the measuring machine can be clamped in the same way. This reduces transformer errors to the minimum. However, a prerequisite for a high clamping accuracy between centering points is a backlash-free rotationally rigid rotational drive of the workpiece or the workpiece clamping mandrel, which must be free or as low as possible in terms of radial and axial forces between the workpiece spindle and workpiece or tool clamping mandrel to avoid a displacement of the workpiece from the predetermined by the Zentrierspitzen target position. This requirement results in workpieces with tight manufacturing tolerances and high machining forces, such. As for gears with a large diameter, requirements for torsional stiffness and accuracy of the driving device, which are difficult and cost-satisfiable.
Eine bekannte Vorrichtung zur querkraftarmen Drehmitnahme eines zwischen Zentrierspitzen gespannten Werkstücks ist das so genannte Drehherz, ein lösbar mit dem Werkstück verbundener radialer Hebel, der sich in Drehrichtung auf einem mit der Werkstückspindel rotierenden Anschlag abstützt. Nachteile dieser Lösung sind, dass nur relativ kleine Drehmomente übertragen werden können, dass die Drehsteifigkeit der Mitnahme relativ gering ist und dass das Drehherz vor und nach der Bearbeitung des Werkstücks montiert bzw. demontiert werden muss, so dass es für eine automatische Werkstückbeschickung der Maschine ungeeignet ist. Eine spielfreie Drehmomentübertragung in beiden Drehrichtungen erfordert zudem einen zusätzlichen mechanischen Aufwand. Diese Art der Mitnahme kommt vornehmlich auf Messmaschinen und auf Bearbeitungsmaschinen in solchen Fällen zur Anwendung, in denen die auf das Werkstück wirkenden Mitnahmedrehmomente gering sind.A known device for low-transverse rotational drive of a tensioned between Zentrierspitzen workpiece is the so-called rotary heart, a releasably connected to the workpiece radial lever which is supported in the direction of rotation on a rotating with the workpiece spindle stop. Disadvantages of this solution are that only relatively small torques can be transmitted, that the torsional rigidity of the entrainment is relatively low and that the rotary heart before and after the machining of the workpiece must be assembled or disassembled, so that it is unsuitable for automatic workpiece loading of the machine is. A backlash-free torque transmission in both directions also requires additional mechanical effort. This type of entrainment is primarily used on measuring machines and on machines in such cases in which the forces acting on the workpiece drag torques are low.
In
Eine weitere denkbare Lösung einer querkraftfreien oder zumindest querkraftarmen Drehmitnahme eines zwischen Spitzen eingespannten Werkstücks, die jedoch spielfrei in beiden Drehrichtungen ein hohes Drehmoment übertragen kann, ist in
Auf dem Befestigungsflansch
Zum Schliessen der Spannzange
Nachteile dieser Lösung liegen insbesondere darin, dass sie wegen ihrer grossen Anzahl mit hoher Präzision zu fertigender Teile herstellungstechnisch aufwändig ist und dass infolge von Reibungskräften, die beim Schliessen der Spannzange
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Drehmitnahme zwischen Zentrierspitzen gespannter Werkstücke oder Werkstückspanndorne vorzuschlagen, die trotz hoher Drehsteifigkeit auf den Einspannschaft des Werkstücks bzw. Werkstückträgers beim Spannen keine Längs- und Querkraft ausübt, gegen Verschmutzung geschützt ist und kostengünstig hergestellt werden kann.It is an object of the present invention to provide a device for rotational driving between spikes of tensioned workpieces or workpiece mandrels, which despite high torsional stiffness on the clamping shaft of the workpiece or workpiece carrier during clamping no longitudinal and transverse force exerts, is protected against contamination and can be produced inexpensively ,
Diese Aufgabe löst eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This object is achieved by a device having the features of
Der Kern der Erfindung besteht darin, zum Spannen der Spannzange eine im Spannbereich der Spannzange konzentrisch zur Rotationsachse angeordnete ringförmige Druckkammer vorgesehen ist, welche durch radiale Ausdehnung auf die Spannlappen der Spannzange einwirkt.The essence of the invention is provided for tensioning the collet a concentric with the axis of rotation arranged in the clamping region of the collet annular pressure chamber, which acts by radial expansion on the clamping tabs of the collet.
Dank der erfindungsgemässen Betätigung der Spannzange ist die Werkstückmitnahmevorrichtung gänzlich frei von bewegten, beim Schliessen der Spannzange aufeinander reibenden und verschleissenden Teilen und gewährleistet dadurch eine von streuenden Querkräften freie verdrehsteife Mitnahme des Werkstückspanndorns bzw. Werkstücks.Thanks to the inventive operation of the collet, the workpiece entrainment device is completely free of moving, when closing the collet rubbing against each other and wear parts and thereby ensures a free from scattering shear forces torsionally rigid entrainment of the workpiece clamping mandrel or workpiece.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung als Aussenmitnahme ausgebildet, wobei die ringförmige Druckkammer die Spannzange konzentrisch umschliesst und durch radiale Ausdehnung nach innen auf die Spannlappen der Spannzange einwirkt.According to one embodiment of the invention, the device is designed as external entrainment, wherein the annular pressure chamber encloses the collet concentrically and acts by radial expansion inwardly on the clamping tabs of the collet.
Gemäss einer bevorzugten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung als Innenmitnahme ausgebildet, wobei die ringförmige Druckkammer von der Spannzange konzentrisch umschlossen ist und durch radiale Ausdehnung nach aussen auf die Spannlappen der Spannzange einwirkt.According to a preferred alternative embodiment of the invention, the device is designed as internal entrainment, wherein the annular pressure chamber is concentrically enclosed by the collet and acts by radial expansion to the outside on the clamping tabs of the collet.
Durch die hierbei notwendige Gestaltung des Werkstückspanndorns mit Mitnahmebohrung für die Innenmitnahme wird erreicht, dass die Spannzange vor Verschmutzung geschützt ist. Dank der geringen Anzahl Teile sind die Herstellkosten auf das Minimum reduziert.By doing this necessary design of the workpiece clamping mandrel with driving bore for the internal driving is achieved that the collet is protected from contamination. Thanks to the small number of parts, the manufacturing costs are reduced to a minimum.
Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung einen Vorrichtungskörper mit der Druckkammer auf. Gemäß einer Ausgestaltung sind der Vorrichtungskörper und die Spannzange koaxial zu einer angetriebenen Werkstückspindel angeordnet und mit dieser drehsteif verbunden, wobei die Druckkammer auf ihrer den Spannlappen der Spannzange zugewandten Umfangsfläche von einer öldicht mit ihr verbundenen Membran aus elastischem Material umschlossen ist.According to the invention, the device has a device body with the pressure chamber. According to one embodiment, the device body and the collet are arranged coaxially to a driven workpiece spindle and connected torsionally rigid with the pressure chamber is surrounded on its the clamping tabs of the collet facing peripheral surface of an oil-tight connected thereto membrane of elastic material.
Insbesondere sind der Werkstückspanndorn und die Spannlappen der Spannzange mittels Beaufschlagung der Druckkammer mit Öldruck reibschlüssig miteinander koppelbar.In particular, the workpiece clamping mandrel and the clamping tabs of the collet can be frictionally coupled to each other by applying pressure to the pressure chamber with oil pressure.
Die Membran weist vorzugsweise die Form eines Zylindermantels auf und ist an ihren Rändern mit einem Wulst versehen.The membrane preferably has the shape of a cylinder jacket and is provided at its edges with a bead.
Insbesondere ist die Membran mittels axialem Druck einer Distanzscheibe auf der einen Seite und eines Abschlussrings auf der anderen Seite mit dem Vorrichtungsgrundkörper randseitig verbunden.In particular, the membrane is connected to the device main body by means of axial pressure of a spacer on one side and a closing ring on the other side at the edge.
Eine andere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorrichtungsgrundkörper, der Distanzring, die Spannzange und eine den Vorrichtungsgrundkörper aufnehmende Zentrierscheibe mit Ölbohrungen zur Beaufschlagung der Druckkammer mit Drucköl versehen sind.Another embodiment is characterized in that the device main body, the spacer ring, the collet chuck and a central body receiving the device body are provided with oil holes for acting on the pressure chamber with pressure oil.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Vorrichtung einen konzentrisch zur Spannzange angeordneten, mit dem Vorrichtungsgrundkörper fest verbundenen Abschlussring mit einem die Spannzange übergreifenden umlaufenden Anschlagsteg zur Begrenzung der Spannbewegung der Spannlappen aufweist.It is also advantageous if the device has a concentric with the collet, with the device main body firmly connected end ring with a collet cross-circumferential stop web to limit the clamping movement of the clamping tabs.
Die bevorzugte Innenmitnahme des Werkstücks, das auf einem Spanndorn mit einer Mitnahmebohrung gespannt ist, erfolgt mittels einer konzentrisch zur Rotationsachse auf der Werkstückspindel angeordneten, mit dieser fest verbundenen Aussenspannzange. Das Spannen der Spannzange wird gemäss der Erfindung durch radiale Ausdehnung einer im Spannbereich der Spannzange auf der Werkstückspindel konzentrisch zur Rotationsachse angeordneten ringförmigen Druckkammer bewirkt, die an ihrer der Spannzange zugewandten Umfangsfläche durch eine Membran aus elastischem Werkstoff geschlossen ist. Durch die radiale Ausdehnung der Druckkammer unter Hydraulikdruck werden die Spannlappen der Spannzange nach aussen bewegt und mit der Bohrungswand des Werkstückspanndorns in reibschlüssige Verbindung gebracht.The preferred internal entrainment of the workpiece, which is clamped on a mandrel with a driving bore, takes place by means of a concentric with the axis of rotation on the workpiece spindle, with this firmly connected outer clamping tongs. The clamping of the collet is effected according to the invention by radial expansion in the clamping region of the collet on the workpiece spindle concentric with the rotational axis arranged annular pressure chamber which is closed at its the collet facing peripheral surface by a membrane made of elastic material. Due to the radial expansion of the pressure chamber under hydraulic pressure, the clamping tabs of the collet are moved outwardly and brought into frictional connection with the bore wall of the workpiece clamping mandrel.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Die Zeichnungen beinhalten:In the following the invention with reference to a preferred embodiment, which is illustrated in the accompanying drawings, explained in more detail. The drawings include:
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Drehmitnahme eines zwischen Zentrierspitzen auf einer Maschine gespannten Werkstückspanndorns
Zur drehsteifen Kopplung des Werkstückspanndorns
Das Spannen der Spannzange
Durch die radiale Ausdehnung der Druckkammer
Das der Erfindung zugrunde liegende, hier am Beispiel einer Innenmitnahme beschriebene Wirkungsprinzip eines Drehmitnehmers lässt sich nach entsprechender Anpassung der Wirkrichtung des Betätigungsmechanismus' der Spannzange mit gleichem Nutzen auch bei einer Aussenmitnahme verwenden.The principle underlying the invention, described here on the example of an internal driving principle of action of a rotary driver can be used with appropriate benefit even with an external driving after appropriate adjustment of the effective direction of the actuating mechanism 'of the collet.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Befestigungsflanschmounting flange
- 22
- Spannzangecollet
- 33
- Schlitzslot
- 44
- Spannbereichclamping range
- 55
- kegelförmige Umfangsflächeconical peripheral surface
- 66
- Spannlappenclamping tabs
- 77
- Zentrierspitzecentering
- 88th
- Schaftshaft
- 99
- Spannhülseclamping sleeve
- 1010
- Hydraulikzylinderhydraulic cylinders
- 1111
- WerkstückspanndornWorkpiece clamping mandrel
- 1212
- Mitnahmebohrungentrainment bore
- 1313
- WerkstückspindelWorkpiece spindle
- 1414
- Rotationsachseaxis of rotation
- 1515
- Druckkammerpressure chamber
- 1616
- VorrichtungsgrundkörperDevice body
- 1717
- Membranmembrane
- 1818
- Distanzscheibespacer
- 1919
- Zentrierscheibecentering
- 2020
- Ölbohrungoil well
- 2121
- Wulstbead
- 2222
- Abschlussringend ring
- 2323
- Anschlagstegstop web
Claims (9)
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2006
- 2006-02-17 DE DE102006007817.9A patent/DE102006007817B4/en active Active
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