DE102011018817B4

DE102011018817B4 - Spiraldehnspanndorn sowie Spiraldehnspannhülse mit drehender Krafteinleitung

Info

Publication number: DE102011018817B4
Application number: DE102011018817.7A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2011-04-26
Publication date: 2018-01-25
Anticipated expiration: 2031-04-27
Also published as: DE102011018817A1

Abstract

Spiraldehndorne und Hülsen können zum spannen von Werkstücken und Werkzeugen in Dreh- und Fräsmaschinen mit großen Spannkräften verwendet werden. Es werden Spiraldehnspanndorne 1 dargestellt die bogenförmige Spiralen 19 durch eine axiale Kraft über ein Steilgewinde 22 stauchen und verdrehen und damit große radiale Dehnungen nach außen erreichen. Bei Kraftumkehr gilt das entgegengesetzte, sodass die Werkstücke oder Werkzeuge leicht entnommen werden können. 1a zeigt einen solchen Spiraldehnspanndorn 1 im Halbschnitt. Es werden Spiraldehnspannhülsen 13 dargestellt die bogenförmige Spiralen 19 durch eine axiale Kraft über ein Steilgewinde 22 strecken und verdrehen und damit große radiale Dehnungen nach innen erreichen. Bei Kraftumkehr gilt das entgegengesetzte, sodass die Werkstücke oder Werkzeuge leicht entnommen werden können. Da die Systeme sehr große Durchmesserveränderungen ausführen können und zusätzlich große Spannkräfte erzeugen sind sie als Greifer verwendbar. Diese Greifer sind besonders für sehr hohe Temperaturbereiche geeignet. Es werden Innengreifer zum Greifen von schweren Werkstücken in Bohrungen und Außengreifer zum Greifen von empfindlichen dünnen Rohren ohne Verformung gezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spiraldehnspanndorn mit bogenförmigen Spiralen, an denen endseitig ein oberer Flansch und ein unterer Flansch vorgesehen sind, wobei die bogenförmigen Spiralen ihren Durchmesser nach außen vergrößern, wenn die Flansche axial zusammengedrückt werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Spiraldehnspannhülse.
Stand der Technik
Spiraldehnspanndorne und -hülsen
In der unveröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2010 050 537.4 wurden Spiraldehnspanndorne und Hülsen beschrieben, bei denen die Drehung der beiden Flansche ober- und unterhalb der bogenförmigen Spiralen verhindert wurde. Dies geschah durch ein formschlüssiges Polygon, welches die beiden Flansche innen verband.
Demgegenüber offenbart die US 3,127,186 A eine Spanneinrichtung, bei welcher eine spiralförmige Wendel als Spannhülse zum Einsatz kommt, wobei auf die Wendel ein Drehmoment ausgeübt wird, um eine gewünschte elastische Verformung der Wendel herbeizuführen.
Die DE 20 2004 921 244 U1 offenbart einen Dehnspanndorn mit einer dünnwandigen Spannhülse, die zur Erhöhung ihrer Elastizität mit sechs axialen Schlitzen versehen ist. An den beiden Enden der Spannhülse sind Flansche vorgesehen, über welche axiale Spannkräfte, nämlich Zug- oder Druckkräfte, in die Spannhülse eingeleitet werden können, um diese nach innen oder außen zu verformen.
Die CH 329480 A offenbart ebenfalls eine Spanneinrichtung, bei der auf eine Spannbüchse eine axiale Druckkraft ausgeübt wird, um die Spannbüchse radial zu verformen. Im Gegensatz zu der DE 20 2004 921 244 U1 ist die Spannbüchse der CH 329480 A jedoch mit spiralförmigen Trennfugen anstatt axialen Schlitzen versehen.
Innengreifer
Die Fa. Gimatics in Italien stellt Innengreifer her, die eine Gummimembran durch einen pneumatischen Kolben axial stauchen und dabei radial aufweiten. Mit der Gummimembran wird in Bohrungen innen gegriffen.
Die Fa. Sommer Automation in Ettlingen stellt Innengreifer her, die eine Gummimembran mittels Druckluft aufblasen und damit Spannbacken radial dehnen. Damit kann in Bohrungen innen gegriffen werden.
Außengreifer
Fa. Sommer Automation in Ettlingen stellt Röhrengreifer her, die eine außen um eine Öffnung angeordnete Gummimembran mit Druckluft nach innen aufblasen und damit druckempfindliche Rohre verformungsfrei greifen.
Die bekannten Innen- und Außengreifer sind nicht geeignet für sehr hohe Temperaturen.
Beschreibung
Spiraldehnspanndorne und Hülsen
Bei der Bearbeitung auf Dreh- und Fräsmaschinen werden die Werkstücke und auch die Werkzeuge in Spanndornen und Spannhülsen gespannt.
Wie zuvor erwähnt, sind im Stand der Technik Spiraldehnspanndorne und Hülsen bekannt, die die Drehung der Flansche zwischen den bogenförmigen Spiralen verhindern und die Flansche axial zusammendrücken.
Bei dem nun beschriebenen System wird eine Drehung über ein Steilgewinde zwischen den beiden Flanschen zur Vergrößerung des Spannbereichs einleitet.
Dazu wird wie in 1 + 1a gezeigt am oberen Flansch 20 innen ein Innensteilgewinde 22 angebracht. In diesem Innensteilgewinde 22 liegt eine Steilgewindespindel 2 (2 + 3) mit dem gleichen Gewinde als Außengewinde.
Dadurch, dass das Steilgewinde 22 den gleichen Drehsinn wie die Spiralen 19 hat, können die bogenförmigen Spiralen 19 wesentlich größere radiale Dehnungen ausführen, wenn auf den äußeren oberen Flansch 20 (2) eine axiale Kraft ausgeübt wird. Die bogenförmigen Spiralen 19 werden durch die Drehung mehr nach außen gebogen.
Die Betätigung, welche die Drehung durch Axialzug oder Axialdruck zwischen beiden Flanschen 20, 21 einleitet und auf den oberen Flansch 20 wirkt, kann mittels einer Differentialschraube 7 (2) mit zwei Differenzgewinden erfolgen. (2 + 3). Die Differenzgewinde werden, um die Reibung im Gewinde und damit Klemmungen zu vermeiden, am besten als Rechteckgewinde ausgeführt. Damit werden große Axialkräfte erzeugt, so dass der Spiraldehnspanndorn 1 große radiale Spannkräfte erreicht. Mittels eines Stiftes 3 (2) oder eines Polygons kann verhindert werden, dass die Steilgewindespindel 2 sich am unteren Flansch 21 gegenüber dem Spiraldehnspanndorn 1 verdreht. Die Bewegung kann mit der Differenztialschraube 7 in beiden axialen Richtungen erfolgen.
Bei dem erfindungsgemäßen Spiraldehnspanndorn ist also an dem oberen Flansch ein Steilgewinde vorgesehen, welches den gleichen Drehsinn wie die bogenförmigen Spiralen besitzt, so dass der obere Flansch gegenüber dem unteren Flansch eine Drehung ausführt, durch welche die bogenförmigen Spiralen radial nach außen bewegt werden, wenn der untere Flansch gegen Verdrehung gesichert gehalten und eine Steilgewindespindel, die gegen Verdrehung gesichert ist, axial in Eingriff mit dem Steilgewinde an dem oberen Flansch gebracht und in Richtung des unteren Flansches bewegt wird, um eine axiale Druckkraft auf den oberen Flansch auszuüben.
Bei Spiraldehnspannhülsen gilt sinngemäß das gleiche. Hier wird die Drehung z. B. durch einen Achtkant an der Achtkantspannhülse 13 (7) am vorderen Flansch 21 verhindert, der sich im Gehäuse abstützt. (7) Am hinteren Flansch 20 wird mit einem Steilgewinde 22 mit einem Drehsinn, der dem der bogenförmigen Spiralen 19 entgegengesetzt gerichtet ist, bei einer axialen Zugkraft der hintere Flansch 20 gedreht. Dabei weichen die bogenförmigen Spiralen 19 in Richtung eines kleineren Durchmessers aus und klemmen ein innenliegendes Werkstück. Durch diese Drehung der Flansche 20, 21 ist die radiale Durchmesserveränderung wesentlich größer als wenn die Flansche 20, 21 beim auseinanderziehen nicht gedreht würden.
Bei der erfindungsgemäßen Spiraldehnspannhülse ist also an dem oberen Flansch ein Steilgewinde vorgesehen, welches den entgegengesetzten Drehsinn wie die bogenförmigen Spiralen besitzt, so dass der obere Flansch gegenüber dem unteren Flansch eine Drehung ausführt, durch welche die bogenförmigen Spiralen radial nach innen bewegt werden, wenn der untere Flansch gegen Verdrehung gesichert gehalten wird und eine Steilgewindespindel, die gegen Verdrehung gesichert ist, axial in Eingriff mit dem Steilgewinde an dem oberen Ende gebracht und von dem unteren Flansch wegbewegt wird, um eine axiale Zugkraft auf den oberen Flansch auszuüben.
Greifer mit Spiraldehnspanndorn:
Dadurch, dass die Spiraldehnspanndorne nun wesentlich größere Dehnungen machen können, eignet sich das System dazu, Werkstücke in Bohrungen zu greifen. (4 + 5) Hierzu kann die Steilgewindespindel mit einem Kolben in einem Zylinder geführt werden und durch Druckluft oder Hydraulik betätigt werden. Mit einem solchen Greifer können Werkstücke mit großen Gewichten in relativ kleinen Bohrungen gegriffen werden. Hierbei sind höchste Genauigkeiten in der Position erreichbar. Die Greifer eignen sich besonders für sehr hohe Temperaturbereiche da keine Gummi oder Kunststoffteile vorhanden sind.
Greifer mit Spiraldehnspannhülse:

Für Außengreifer gilt sinngemäß das gleiche wie bei Innengreifer. Eine Spiraldehnspannhülse, wie in 7 beschrieben, kann durch einen Kolben und Zylinder erweitert werden, wie in 8 gezeigt, und pneumatisch oder hydraulisch betätigt eine Spiraldehnspannhülse axial Stauchen oder Strecken. Dabei verjüngt oder dehnt sich der Durchmesser radial. Dieses kann zum Greifen von z. B. empfindlichen dünnwandigen Rohren ohne Verformung verwendet werden. Die Greifer eignen sich besonders für sehr hohe Temperaturbereiche, da keine Gummi oder Kunststofffeile vorhanden sind.

Bezugszeichenliste
Position	Benennung
1	Spanndorn Innensteilgewinde
2	Steilgewindespindel
3	Stift lang
4	Spannwerkstück Ring
5	Gewindering
6	Senkschraube
7	Differenztialschraube
8	Spanndorn Greifer
9	Steilgewindespindel Greifer mit Kolben
10	Stift kurz
11	Zylinderdeckel Greifer
12	O Ring
13	Achtkantspannhülse
14	Innenachtkantaufnahme
15	Zylinderschraube mit Differenzgewinde
16	Innenachtkantaufnahme Außengreifer
17	Kolben Außengreifer
18	Senkschraube
19	bogenförmige Spiralen
20	oberer bzw. hinterer Flansch
21	unterer bzw. vorderer Flansch
22	Steilgewinde

Beschreibung der Figuren
1: Zeigt einen Spiraldehnspanndorn im Schnitt, zu sehen sind die Spiralen und das Steilgewinde am oberen Flansch.
1a: Zeigt den Spiraldehnspanndorn aus 1 in isometrischer Darstellung.
2: Zeigt einen Spiraldehnspanndorn im Schnitt, mit der Steilgewindespindel 2 und dem Gewindering 5 mit der Differenztialschraube 7 zum Spannen des Spiraldehnspanndornes und dem Stift 3 zum Verhindern der Drehung.
3: Zeigt wie 2 den gleichen Schnitt ohne, dass die Steilgewindespindel mit geschnitten wird.
4: Zeigt einen Greifer zum Innengreifen in der Vorderansicht.
5: Zeigt einen Greifer zum Innengreifen im axialen Schnitt.
6: Zeigt eine Spiraldehnspannhülse in isometrischer Ansicht, zu sehen sind der Achtkant am vorderen Flansch und das Steilgewinde am hinteren Flansch.
7: Zeigt eine Spiraldehnspannhülse im axialen Schnitt.
8: Zeigt einen Greifer zum Außengreifen im axialen Schnitt

Claims

Spiraldehnspanndorn (1) mit bogenförmigen Spiralen (19), an denen endseitig ein oberer Flansch (20) und ein unterer Flansch (21) vorgesehen sind, wobei die bogenförmigen Spiralen (19) ihren Durchmesser nach außen vergrößern, wenn die Flansche (20, 21) axial zusammengedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen Flansch (20) ein Steilgewinde (22) vorgesehen ist, welches den gleichen Drehsinn wie die bogenförmigen Spiralen (19) besitzt, so dass der obere Flansch (20) gegenüber dem unteren Flansch (21) eine Drehung ausführt, durch welche die bogenförmigen Spiralen (19) radial nach außen bewegt werden, wenn der untere Flansch (21) gegen Verdrehung gesichert gehalten und eine Steilgewindespindel (2), die gegen Verdrehung gesichert ist, axial in Eingriff mit dem Steilgewinde (22) an dem oberen Flansch (20) gebracht und in Richtung des unteren Flansches (21) bewegt wird, um eine axiale Druckkraft auf den oberen Flansch (20) auszuüben.
Spiraldehnspannhülse (13) mit bogenförmigen Spiralen (19), an denen endseitig ein oberer Flansch (20) und ein unterer Flansch (21) vorgesehen sind, wobei die bogenförmigen Spiralen (19) ihren Durchmesser nach innen verkleinern, wenn die Flansche (20, 21) durch axiale Zugkräfte auseinandergezogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen Flansch (20) ein Steilgewinde (22) vorgesehen ist, welches den entgegengesetzten Drehsinn wie die bogenförmigen Spiralen (19) besitzt, so dass der obere Flansch (20) gegenüber dem unteren Flansch (21) eine Drehung ausführt, durch welche die bogenförmigen Spiralen (19) radial nach innen bewegt werden, wenn der untere Flansch (21) gegen Verdrehung gesichert gehalten wird und eine Steilgewindespindel, die gegen Verdrehung gesichert ist, axial in Eingriff mit dem Steilgewinde (22) an dem oberen Ende gebracht und von dem unteren Flansch (21) wegbewegt wird, um eine axiale Zugkraft auf den oberen Flansch (20) auszuüben.