DE102006017164B4

DE102006017164B4 - Spannvorrichtung für Wellen, insbesondere Kurbelwellen

Info

Publication number: DE102006017164B4
Application number: DE200610017164
Authority: DE
Inventors: Peter Flaig; Walter Walz
Original assignee: KEPPLER KARL
Current assignee: KEPPLER KARL
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2026-04-13
Also published as: DE102006017164A1

Abstract

Spannvorrichtung (1) für Wellen, insbesondere Kurbelwellen, mit einer Greifvorrichtung, die zwei Paare von jeweils gegeneinander wirkenden Greifbacken (3a, 3b; 3c) umfasst, mit welcher eine Welle (2) an ihren beiden Enden in einer Richtung quer zur Längsachse (a) der Welle (2) ergriffen, aufgenommen und zur Bearbeitung zwischen zwei bezüglich der Stirnflächen (2a, 2b) der Welle (2) gegenüberliegenden, feststehenden, an den Stirnflächen (2a, 2b) angreifenden Halte- und/oder Bearbeitungswerkzeugen aufgespannt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Paare von Greifbacken (3a, 3b; 3c) derart angeordnet sind, dass sie unabhängig voneinander jeweils in mindestens zwei Raumrichtungen bewegbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Wellen, insbesondere Kurbelwellen, mit einer Greifvorrichtung, die zwei Paare von jeweils gegeneinander wirkenden Greifbacken umfasst, mit welcher eine Welle an ihren beiden Enden in einer Richtung quer zur Längsachse der Welle ergriffen, aufgenommen und zur Bearbeitung zwischen zwei bezüglich der Stirnflächen der Welle gegenüberliegenden, feststehenden, an den Stirnflächen angreifenden Halte- und/oder Bearbeitungswerkzeugen aufgespannt werden kann.
Eine solche Spannvorrichtung ist in der DE 718 051 A beschrieben.
Bekannt sind Spannvorrichtungen zum Spannen von Kurbelwellen bzw. Rohlingen für eine weitere Bearbeitung. Dabei wird mittels Greifbacken der Rohling ergriffen, dessen Stirnflächen werden plan gefräst und anschließend werden auf den beiden Stirnflächen Zentrierbohrungen gesetzt, die eine exakte axiale Aufspannung der Kurbelwelle für deren Nachfolgebearbeitung in radialer Richtung ermöglichen sollen. Damit ist allerdings immer nur eine Aufspannung in Richtung der geometrischen Längsachse des Werkstücks oder einer dazu parallelen Achse möglich. Günstiger für einen Rundlauf wäre jedoch eine Aufspannachse, die den in der Regel mit Hilfe einer Wuchtmaschine ermittelten Massenschwerpunkt des Werkstücks enthält.
Für diesen Zweck würde es allerdings auch nicht helfen, wenn man die Bohrer zum Anbringen der Zentrierbohrungen beweglich bzw. verfahrbar gestalten würde, weil dann die so entstehenden Zentrierbohrungen nicht mehr fluchten würden. Als Folge würden sich dann die Zentrierspitzen, die zum Aufspannen des Werkstücks in die Zentrierbohrungen eingefahren werden, verhaken.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art insbesondere für Kurbelwellen bereitzustellen, die die oben genannten Nachteile vermeidet und eine Ausrichtung und exakte Zentrierung der Welle bezüglich ihrer Wuchtachse ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle Art und Weise dadurch gelöst, dass die beiden Paare von Greifbacken derart angeordnet sind, dass sie unabhängig voneinander jeweils in mindestens zwei Raumrichtungen bewegbar sind.
Auf diese Weise kann die zu bearbeitende Welle um ihren Massenschwerpunkt herum verschwenkt werden, der in den meisten Fällen nicht mit dem geometrischen Schwerpunkt zusammenfällt. Vielmehr verläuft gerade bei Kurbelwellen, deren Kurbelanordnung ja fast immer asymmetrisch ist, die geometrische Achse im Allgemeinen windschief zur Wuchtachse. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt nun eine Hufspannung der Welle zwischen den beiden stirnseitigen Zentrierpunkten längs der durch den Massenschwerpunkt verlaufenden Wuchtachse, was wiederum eine Unwuchtfreie Bearbeitung des Werkstücks und damit eine erhebliche Qualitätsverbesserung ermöglicht.
Bei einer besonders bevorzugten und ohne größeren technischen Aufwand leicht herstellbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist zumindest ein Greifbacken jedes Paares auf einem Schlitten, insbesondere einem Kreuzschlitten, vierfahrbar angeordnet.
Die Paare von Greifbacken können bei Ausführungsformen der Erfindung je nach Bedarf und maschinenbaulichem „Umfeld" der Spannvorrichtung hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch bewegbar sein.
Eine weitere, besonders bevorzugt Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit der die Bewegung der Greifbacken gesteuert werden kann.
Um optimale Ergebnisse bei der Bearbeitung der aufzuspannenden Wellen erzielen zu können, sieht eine ganz besonders bevorzugt Weiterbildung dieser Ausführungsform vor, dass die Steuereinrichtung individuelle Messdaten einer aufzuspannenden Welle aus einer Wuchtmaschine erhält und aufgrund dieser individuellen Messdaten die Bewegung der Greifbacken beim Aufspannen dieser Welle entsprechend steuert.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Messdatenübernahme durch die Steuereinrichtung und die Steuerung der Bewegung der Greifbacken automatisch.
Vorzugsweise ist eine automatische Übergabevorrichtung zur Übergabe einer Welle von der Wuchtmaschine an die Spannvorrichtung vorgesehen und die Spannvorrichtung, die Steuereinrichtung, die Wuchtmaschine und die Übergabevorrichtung sind Bestandteile einer automatischen Fertigungsanlage für Wellen, insbesondere Kurbelwellen.
Optimale Arbeitsergebnisse können, wie oben angedeutet, erzielt werden, wenn die Steuereinrichtung eine Schwenkbewegung der aufzuspannenden Welle um deren Massenschwerpunkt bewirkt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuereinrichtung mit einer Zentriervorrichtung derart zusammenwirkt, dass an den beiden gegenüber liegenden Stirnflächen der Welle jeweils eine Zentrierbohrung in der Weise angebracht wird, dass die beiden Zentrierbohrungen fluchtend auf der Wuchtachse der Welle liegen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen, mit welcher die durch die Greifbacken auf die Welle ausgeübten Druckkräfte aufgenommen werden können. Dies ermöglicht eine besonders feinfühlige Aufnahme der zu bearbeitenden Welle und im Weiteren eine besonders genaue Positionierung in ihrer gewünschten Bearbeitungsaufspannung.
Insbesondere zur Optimierung eines automatisierten Arbeitsablaufs ist es vorteilhaft, wenn aus den aufgenommenen Druckkräften abgeleitete, insbesondere zu den aufgenommenen Druckkräften proportionale Messsignale von der Kraftmesseinrichtung zur Steuereinrichtung geleitet werden, die dann daraus Steuersignale zur ortsgenauen Positionierung des Werkstücks ableitet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, sowie aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen bei Varianten der Erfindung verwirklicht sein.
In der schematischen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird.
Es zeigen:
1 eine vertikale teilweise Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
2 einen Vertikalschnitt der Ausführungsform von 1 durch eine um 90° gedrehte Schnittebene; und
3 einen schematischen Horizontalschnitt der Ausführungsform von 1.
In 1 ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 für Kurbelwellen schematisch in einer vertikalen Schnittebene dargestellt, welche die in den 2 und 3 erkennbare Längsachse a der aufgespannten Welle 2 senkrecht schneidet. Gehalten wird die Welle 2 im Bereich ihrer beiden Stirnflächen 2a, 2b durch eine Greifvorrichtung, die zwei Paare von Greifbacken 3a, 3b, 3c umfasst. In 1 ist das im Bereich der Stirnfläche 2a der Welle 2 angreifende Paar von Greifbacken 3a, 3b zu erkennen, in 2 jeweils nur ein Partner der beiden Paare, nämlich die Greifbacken 3a und 3c, wobei das Paar, zu welchem der Greifbacken 3c gehört, im Bereich der gegenüberliegenden Stirnfläche 2b an der Welle 2 angreift.
Die beiden Paare von Greifbacken 3a–3c sind derart angeordnet, dass sie unabhängig voneinander jeweils in mindestens zwei Raumrichtungen bewegbar sind. Dazu ist jedes Paar von Greifbacken 3a, 3b; 3c auf jeweils einem Schlitten 4a; 4c verfahrbar angeordnet, wobei die Schlitten 4a, 4c insbesondere als Kreuzschlitten ausgeführt sein können.
In der Zeichnung nicht explizit dargestellt ist eine Steuereinrichtung, mit der die Bewegung der Greifbacken 3a–3c gesteuert werden kann. Die Steuereinrichtung erhält individuelle Messdaten der aufzuspannenden Welle 2 aus einer Wuchtmaschine und steuert aufgrund dieser individuellen Messdaten die Bewegung der Greifbacken 3a–3c beim Aufspannen dieser Welle 2 entsprechend, wobei die Messdatenübernahme durch die Steuereinrichtung und die Steuerung der Bewegung der Greifbacken 3a–3c automatisch erfolgt.
2 zeigt eine automatische Übergabevorrichtung 5 zur Übergabe der Welle 2 von der Wuchtmaschine an die Spannvorrichtung 1. Insbesondere können die Spannvorrichtung 1, die Steuereinrichtung, die Wuchtmaschine und die Übergabevorrichtung Bestandteile einer automatischen Fertigungsanlage für Kurbelwellen sein, wobei die Steuereinrichtung eine Schwenkbewegung der aufzuspannenden Welle 2 um deren Massenschwerpunkt bewirkt und mit einer in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellten Zentriervorrichtung derart zusammenwirkt, dass an den beiden gegenüber liegenden Stirnflächen 2a, 2b der Welle 2 jeweils eine Zentrierbohrung in der Weise angebracht wird, dass die beiden Zentrierbohrungen fluchtend auf der Wuchtachse der Welle 2 liegen.

Claims

Spannvorrichtung (1) für Wellen, insbesondere Kurbelwellen, mit einer Greifvorrichtung, die zwei Paare von jeweils gegeneinander wirkenden Greifbacken (3a, 3b; 3c) umfasst, mit welcher eine Welle (2) an ihren beiden Enden in einer Richtung quer zur Längsachse (a) der Welle (2) ergriffen, aufgenommen und zur Bearbeitung zwischen zwei bezüglich der Stirnflächen (2a, 2b) der Welle (2) gegenüberliegenden, feststehenden, an den Stirnflächen (2a, 2b) angreifenden Halte- und/oder Bearbeitungswerkzeugen aufgespannt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Paare von Greifbacken (3a, 3b; 3c) derart angeordnet sind, dass sie unabhängig voneinander jeweils in mindestens zwei Raumrichtungen bewegbar sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Greifbacken (3a; 3c) jedes Paares auf einem Schlitten (4a, 4c), insbesondere einem Kreuzschlitten, verfahrbar angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Paare von Greifbacken (3a, 3b; 3c) hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch bewegbar sind.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit der die Bewegung der Greifbacken (3a, 3b; 3c) gesteuert werden kann.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung individuelle Messdaten einer aufzuspannenden Welle (2) aus einer Wuchtmaschine erhält und aufgrund dieser individuellen Messdaten die Bewegung der Greifbacken (3a, 3b; 3c) beim Aufspannen dieser Welle (2) entsprechend steuert.
Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdatenübernahme durch die Steuereinrichtung und die Steuerung der Bewegung der Greifbacken (3a, 3b; 3c) automatisch erfolgt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine automatische Übergabevorrichtung (5) (5) zur Übergabe einer Welle (2) von der Wuchtmaschine an die Spannvorrichtung (1) vorgesehen ist, und dass die Spannvorrichtung (1), die Steuereinrichtung, die Wuchtmaschine und die Übergabevorrichtung (5) Bestandteile einer automatischen Fertigungsanlage für Wellen, insbesondere Kurbelwellen, sind.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine Schwenkbewegung der aufzuspannenden Welle (2) um deren Massenschwerpunkt bewirkt.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit einer Zentriervorrichtung derart zusammenwirkt, dass an den beiden gegenüber liegenden Stirnflächen (2a, 2b) der Welle (2) jeweils eine Zentrierbohrung in der Weise angebracht wird, dass die beiden Zentrierbohrungen fluchtend auf der Wuchtachse der Welle (2) liegen.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftmesseinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die durch die Greifbacken (3a, 3b; 3c) auf die Welle (2) ausgeübten Druckkräfte aufgenommen werden können.
Spannvorrichtung nach Anspruch 10 sowie einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus den aufgenommenen Druckkräften abgeleitete, insbesondere zu den aufgenommenen Druckkräften proportionale Messsignale von der Kraftmesseinrichtung zur Steuereinrichtung geleitet werden.