DE102011013726A1

DE102011013726A1 - Spannvorrichtung für ein Rotationsteil

Info

Publication number: DE102011013726A1
Application number: DE201110013726
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: KS Invest GmbH
Current assignee: Ts Testing Service De GmbH
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-03-11
Publication date: 2012-09-13
Anticipated expiration: 2031-03-12
Also published as: DE102011013726B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Rotationskörper, mit einer Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen des Rotationskörpers und einer Antriebseinheit zum Übertragen eines Drehmoments. Der aufgenommene Rotationskörper ist drehbar in der Aufnahmeeinheit gelagert, sodass das Drehmoment mittels der Antriebseinheit (3) unabhängig von der Aufnahmeeinheit (2) unmittelbar auf den Rotationskörper übertragbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Rotationskörper gemäß der in Anspruch 1 angegebenen Art.
Solche Spannvorrichtungen finden beispielsweise in der Qualitätskontrolle von Rotationskörpern, insbesondere Bremsscheiben, ihr technisches Umfeld. Einem Gießprozess nachfolgend werden solche Rotationskörper beispielsweise mit Hilfe von Bildanalysesystemen kontrolliert. Dazu werden die Rotationskörper gedreht, während die Oberfläche abgetastet wird. Bei der Drehung wird die sichtbare Oberfläche der Bremsscheibe durch ein sogenanntes „scannen” überprüft.
Bekannte Spannvorrichtungen nehmen den Rotationskörper auf einer drehbaren Auflage auf. Der Rotationskörper ist dabei im Wesentlichen durch die Schwerkraft fixiert. Eine bekannte Spannvorrichtung hat als Aufnahmeeinheit einen drehbaren Teller, auf dem der Rotationskörper nach üblichen Messverfahren nur aufliegt, auf den er in einer verbesserten Ausführungsform auch aufgespannt werden könnte. Der Teller als Aufnahmeeinheit wird selbst angetrieben, um das Drehmoment auf den Rotationskörper zu übertragen. Im Falle der oben erwähnten Bewertung von Bremsscheiben hat dies zum Nachteil, dass bei der am Anfang einer Messung stehenden Beschleunigung des Rotationskörpers dessen Position nicht genau gehalten werden kann.
Übliche Bremsscheiben haben unterschiedliche Dicken und unterschiedliche Durchmesser. Ferner weisen sie z. T. durch Kühlkanäle bedingte umlaufende Nuten auf, teilweise nicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung für einen Rotationskörper anzugeben, die den Rotationskörper möglichst ohne Zeitverzögerung einer die Oberfläche bewertenden Messung zugänglich macht. Außerdem soll die Spannvorrichtung der Vielfalt einzuspannender Rotationskörper gerecht werden. Ferner ist es Aufgabe, eine solche Spannvorrichtung außerhalb der Anwendung des Messverfahrens auch anderen Anwendungsbereichen zuführbar auszugestalten.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.
Die Spannvorrichtung für Rotationskörper weist eine Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen des Rotationskörpers und eine Antriebseinheit zum Übertragen eines Drehmoments auf den Rotationskörper auf.
Erfindungsgemäß ist der aufgenommene Rotationskörper drehbar in der Aufnahmeeinheit gelagert, sodass das Drehmoment mittels der Antriebseinheit unabhängig von der Aufnahmeeinheit unmittelbar auf den Rotationskörper übertragbar ist.
Besonders vorteilhaft bei dieser Entkoppelung von Antriebseinheit und Aufnahmeeinheit ist, dass der Rotationskörper direkt ansteuerbar ist, sodass es zu einer besseren Übertragung einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit auf den Rotationskörper kommen sollte. Nachteilig erscheint, dass der Rotationskörper drehbar in der Aufnahmeeinheit zu lagern ist. Ein Vorteil der erfingungsgemäßen Aufnahmeeinheit ist eine Stabilität des rotierenden Körpers in einer gesicherten Lage. Hierdurch werden bestimmte Messungen erst möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind Spannrollen drehbar in der Aufnahmeeinheit gelagert, zwischen denen der Rotationskörper einspannbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Antriebseinheit mindestens ein in radialer Richtung gegen den Rotationskörper anstellbares Antriebsrad auf. Gemäß diesen Ausführungsformen ausgebildete Spannvorrichtungen zeichnen sich vorteilhaft dadurch aus, dass das Antriebsrad und die Spannrollen mit ihren Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Aufnahmeeinheit ortsfeste Basen auf, insbesondere drei gleichmäßig um den Umfang des Rotationskörpers verteilt angeordnete Basen, zu denen die Spannrollen linear verschiebbar aufgenommen sind. Dabei ist vorteilhaft jede der Spannrollen an einer Zahnstange befestigt und mittels der Zahnstange linear verschiebbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Spannrolle im Wesentlichen zylindrisch um eine Achse ausgebildet, wobei die Spannrolle in axialer Richtung mindestens einen Abschnitt aufweist, in dem die Spannrolle Querschnittsveränderungen aufweist, insbesondere bauchig ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft sind in axialer Richtung aufeinander folgend zwei Abschnitte mit Querschnittsveränderungen ausgeführt, mit jeweils einem Bauch und mit einem kleinsten Querschnitt zwischen den Abschnitten.
Das Ergebnis einer solchen Ausführungsform ist eine flexibel auf diverse Rotationskörper passende Spannvorrichtung, die zu entsprechenden Formen von Manteloberflächen der Rotationskörper passen. Im Fall der Bremsscheiben weisen die Rotationskörper je nach Größe von Kühlkanälen unterschiedlich tiefe und breite umlaufende Nuten auf. Zwei verschieden breite Bäuche passen entsprechend zu häufigen Nutbreiten. Weisen Bremsscheiben keine Kühlkanäle auf, kann der Rotationskörper zwischen den Abschnitten sicher geführt werden, wobei der Rotationskörper dann an umlaufenden Kanten der Ober- bzw. der Unterseite des Rotationskörpers gegen die Spannrollen abrollt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind beidseits einer der Spannrollen Antriebsräder angeordnet.
Beidseits einer der Spannrollen ist der Rotationskörper indirekt über den Teller für bereits in bekannten Spannvorrichtungen verwandte Antriebsräder zugängig, die nunmehr direkt an den Rotationskörper angestellt werden können. Ein Vorteil liegt folglich in einer Wiederverwertbarkeit bestehender Antriebssysteme.
Eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung findet vorteilhaft Verwendung in einem die Oberfläche des Rotationskörpers bewerten Verfahren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren genauer beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel mit eingespannter Bremsscheibe,
2 die Seitenansicht auf die Spannvorrichtung aus 1 ohne Bremsscheibe,
3 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung aus 1 mit gestrichelt umrandet und ansonsten transparent dargestellter Bremsscheibe und
4 einen Schnitt entlang der in 3 eingetragenen Linie A-A durch die Spannvorrichtung aus 1 ohne Antrieb.
Eine Spannvorrichtung 1 nach einem Ausführungsbeispiel besteht gemäß den 1 bis 4 aus einer Aufnahmeeinheit 2 und einer Antriebseinheit 3. In die Aufnahmeeinheit 2 ist ein Rotationskörper einspannbar, insbesondere eine Bremsscheibe 50.
Als Rotationskörper wird nachfolgend ein Bauteil bezeichnet, dass von einer rotierenden ebenen Fläche gebildet wird. Diese Definition gilt nur für die Außenfläche des Rotationskörpers, in welcher auch Ausnehmungen ausgebildet sein können.
Die in den Figuren teilweise nur mit gestrichelten Linien angedeutete Bremsscheibe 50 ist ein solcher Rotationskörper und besteht prinzipiell aus zwei parallel zueinander angeordneten Scheiben mit einer gemeinsamen Rotationsachse R. Zwischen den Scheiben sind Lüftungskanäle ausgebildet, weshalb sich in der Außenkontur zwischen den Scheiben umlaufend eine Nut befindet.
Die Aufnahmeeinheit 2 umfasst gemäß dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel, vergl. insbesondere 3 und 4, drei feststehende Basen 21. Die Basen 21 nehmen linear verstellbare Zahnstangen 26 auf. Die Zahnstangen 26 sind sternförmig aufeinander zu hin zur Rotationsachse R ausgerichtet angeordnet und somit jeweils in Richtung eines Zentrums linear verschiebbar das gemäß 3 von der Rotationsachse R durchstoßen wird.
Jede der Zahnstangen 26 weist einendseitig dem Zentrum zugewandt drehbar gelagerte Spannrollen 20 auf, die mittels der Zahnstange 26 synchron aufeinander zu gegen den Rotationskörper anstellbar sind. Mittels der Spannrollen 20 ist somit der Rotationskörper drehbar in der Aufnahmeeinheit 2 aufgenommen.
Die Basen 21 sind sternförmig um den Rotationskörper angeordnet, so dass ihre Wirkrichtungen, in denen die Zahnstangen 26 verfahren werden können, jeweils einen Winkel von 120° mit einer benachbarten Zahnstange 26 einschließen.
An einem Ende umfasst jede der Zahnstangen 26 ein Aufnahmeteil 25 für die jeweilige Spannrolle 20. In dem Aufnahmeteil 25 ist parallel zur Rotationsachse R des Rotationsteils eine Achse 23 feststehend aufgenommen, auf welcher die jeweilige Spannrolle 20 drehbar gelagert ist. Die Spannrolle 20 ist dabei in dem Aufnahmeteil 25, welches im Schnitt der 4 gesehen U-förmig ausgebildet ist, axial beidseitig abgestützt.
Die Aufnahmeeinheit 2 weist ferner in den Basen 21 ein drehbar gelagertes Zahnrad 27 auf, dessen Rotationsachse senkrecht zu den Zahnstangen 26 und senkrecht zu der Rotationsachse R des Rotationskörpers steht, so dass mittels des Zahnrades 27 die Zahnstange 26 verstellbar ist. Durch das Zahnrad 27 hindurch oder zumindest in das Zahnrad 27 hinein greift jeweils eine von mehreren Wellen 28, 29, um ein und dasselbe Drehmoment auf die Zahnstangen 26 zu übertragen. Dazu sind die Wellen 28, 29 gelenkig über Gelenke 19 miteinander verbunden. Von den Wellen 28, 29 ist eine erste Welle 28 durch einen zentralen Antrieb angetrieben, wonach zweite Wellen 29 der Aufnahmeeinheit 2 das auf die erste Welle 28 wirkende Drehmoment lediglich weiterleiten.
Die Spannrolle 20 weist gemäß den 2 und 4 entlang ihrer Rotationsachse aneinander angrenzend einen ersten Abschnitt 22 und einen zweiten Abschnitt 24 auf. Jeder der Abschnitte 22, 24 weist einen Bauch auf, so dass mittig in jedem der Abschnitte 22, 24 ein großer Querschnitt der Spannrolle 20 ausgeführt ist. Zu den axial äußeren Bereichen der Abschnitte 22, 24 läuft der Querschnitt der Spannrolle 20 nach radial innen zu bis zu einem dünnen Querschnitt. In dem ersten Abschnitt 22 sind Flanken des Bauches steiler ausgeführt als im zweiten Abschnitt 24, wenn – wie dargestellt – der erste Abschnitt 22 kürzer ist als der zweite Abschnitt 24. Die Spannrollen 20 sind somit flexibel einsetzbar, insbesondere für das Spannen von der Bremsscheibe 50. Die Bäuche greifen in die umlaufende Nut der Bremsscheibe 50.
Gemäß dem darstellten Ausführungsbeispiel ist die Spannrolle 20 ein Drehteil aus einem Stück. Drehbar ist auch, das als Spannrolle mehrere Rollenabschnitte übereinander auf die Achse gesteckt werden, wobei jede der Rollenabschnitte andere Querschnitte hat.
Weitere bekannte Bremsscheiben – nicht dargestellt – sind beispielsweise aus vollem Material ohne Kühlkanäle gefertigt.
Bremsscheiben ohne Kühlkanäle werden bevorzugt in dem Bereich zwischen den Bäuchen der beiden Abschnitte 22, 24 aufgenommen. Bei besonders großen Kühlkanälen bietet sich eher der Bauch des zweiten Abschnitts 24 zur Aufnahme einer ebenfalls nicht dargestellten Bremsscheibe an. Die Anwendung der Spannvorrichtung 1 ist allerdings nicht auf Bremsscheiben begrenzt, da auch andere Rotationskörper zwischen die dargestellten Spannrollen 20 oder ähnlich gestaltete Spannrollen einspannbar sind.
Die in den 1 bis 4 erkennbare Antriebseinheit 3 umfasst einen Antrieb 30 (in 4 nicht erkennbar), der ein weiteres Drehmoment auf Antriebsräder 31 überträgt. Die Antriebsräder 31 sind mittels Zustellzylindern 32 in einem Abstand benachbart zueinander gegen den Umfang des Rotationskörpers anstellbar. Der Antrieb 30 überträgt das weitere Drehmoment mittels Riemen 33 auf die Antriebsräder 31 und von diesen ohne weitere zwischengeschaltete Elemente auf das Rotationsteil.
Der Rotationskörper wird demnach von der Antriebseinheit 3 mittels der Antriebsräder 31 direkt angetrieben, ohne dass die Aufnahmeeinheit 2 oder eines der Elemente der Aufnahmeeinheit 2 davon betroffen wäre. Vorteilhaft ist zwischen den Antriebsrädern 31 eine der Spannrollen 20 angeordnet. Auch ist es in dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 vorteilhaft vorgesehen, dass die Rotationsachsen der rotierenden Elemente Rotationskörper, Spannrolle 20, Antriebsrad 31 parallel zueinander ausgerichtet sind. Im Unterschied dazu kann beispielsweise auch ein Antriebsrad das Drehmoment auf den Rotationskörper übertragen, wenn es auf der Unter- bzw. Oberseite des Rotationskörpers gegen ihn angestellt wird.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist, dass die vollständige Oberfläche des Rotationskörpers frei zugängig ist. Kein Bauteil verdeckt einen Teil der Oberfläche, weil es fest mit der Oberfläche verbunden wäre. Erfindungsgemäß rotierende Bauteile, die mit dem Rotationskörper in Kontakt kommen, rollen sämtlich auf dem Rotationskörper ab.
Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Spannvorrichtung 1 dazu verwendet, die Oberfläche des Rotationskörpers abzutasten, insbesondere bildanalytisch.

Claims

Spannvorrichtung für Rotationskörper, mit einer Aufnahmeeinheit zum Aufnehmen des Rotationskörpers und einer Antriebseinheit zum Übertragen eines Drehmoments, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgenommene Rotationskörper drehbar in der Aufnahmeeinheit gelagert ist, sodass das Drehmoment mittels der Antriebseinheit (3) unabhängig von der Aufnahmeeinheit (2) unmittelbar auf den Rotationskörper übertragbar ist.
Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Spannrollen (20) drehbar in der Aufnahmeeinheit (2) gelagert sind, zwischen denen der Rotationskörper einspannbar ist.
Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (3) mindestens ein in radialer Richtung gegen den Rotationskörper anstellbares Antriebsrad (31) aufweist.
Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (31) und die Spannrollen (20) mit ihren Achsen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinheit (2) ortsfeste Basen (21) aufweist, insbesondere drei gleichmäßig um den Umfang des Rotationskörpers verteilt angeordnete Basen, zu denen die Spannrollen (20) linear verschiebbar aufgenommen sind.
Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Spannrollen (20) an einer Zahnstange (26) befestigt und mittels der Zahnstange linear verschiebbar ist.
Spannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (20) im Wesentlichen zylindrisch um eine Achse ausgebildet ist, wobei die Spannrolle in axialer Richtung mindestens einen Abschnitt (22, 24) aufweist, in dem die Spannrolle Querschnittsveränderungen aufweist, insbesondere bauchig ausgebildet ist.
Spannvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrolle (20) in axialer Richtung zwei aneinander angrenzende bauchige Abschnitte (22, 24) aufweist, von denen einer breiter ausgeführt ist als ein anderer, sodass zwischen den Abschnitten (22, 24) der Querschnitt der Spannrolle von beiden Seiten zu einem kleinsten Querschnitt zuläuft.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits einer der Spannrollen (20) Antriebsräder (31) angeordnet sind.
Verwendung der Spannvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche in einem die Oberfläche des Rotationskörpers bewertenden Verfahren.