-
Die Erfindung betrifft einen Dehnspanndorn mit einem Grundkörper, in dem am Außenumfang eine durch eine Dehnmembran abgedichtete Kammer ausgebildet ist, in die ein von einem Druckmittelanschluss ausgehender Druckkanal zur radialen Aufweitung der Dehnmembran durch Beaufschlagung mit einem Druckmittel mündet.
-
Dehnspanndorne, insbesondere in der Gestaltung als Hydrodehnspanndorn, sind aus der Praxis bekannt, wobei bisher eine Fertigung des Grundkörpers mit der Kammer erfolgt, die nachfolgend abgedichtet wird, indem die Dehnmembran am Umfang der Kammer angeschweißt oder gelötet wird. Diese Dichtnaht ist im Betrieb stark belastet, wobei unzureichende Dichtigkeit zu einem Druckverlust und damit Verlust der Spannkraft führt.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Dehnspanndorn der eingangs genannten Art so auszubilden, dass dessen Fertigung vereinfacht und die Betriebssicherheit erhöht ist.
-
Diese Aufgabe wird bei einem Dehnspanndorn der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Dehnmembran mittels eines generativen Fertigungsverfahrens einstückig mit dem Grundkörper ausgebildet ist.
-
Die Dehnmembran ist damit integraler Bestandteil des Grundkörpers, so dass keine Dichtflächen vorliegen und Dichtigkeitsprobleme nicht auftreten können. Die Fertigung selber ist deutlich günstiger, so dass die Herstellkosten deutlich gesenkt werden können, und zwar hinsichtlich eines im Betrieb überlegenen, sicheren Produktes.
-
Ganz besonders bevorzugt ist dabei, dass die Dehnmembran in den randseitigen mit dem Grundkörper verbundenen Schenkeln mindestens eine Falte als Materialreserve aufweist. Das generative Fertigungsverfahren bietet den Vorteil, dass eine komplexe konstruktive Gestaltung mit nur geringem zusätzlichem Aufwand in einfacher Weise ausgeführt werden kann. Dabei ist besonders günstig, wenn die Dehnmembran über eine Materialreserve verfügt, da bei vorbekannten Dehnspanndornen, insbesondere Hydrodehnspanndornen nur eine Dehnung von ca. 3 Promille zur Erzeugung der Spannkraft zur Verfügung steht. Bei dem erfindungsgemäßen Dehnspanndorn, der gleichfalls als Hydrodehnspanndorn ausgeführt sein kann, ist ein vergrößerter Spannhub bereitgestellt, so dass der erfindungsgemäße Dehnspanndorn vielfältiger einsetzbar ist, da keine hochpräzise Anpassung an den Innendurchmesser des zu spannenden Werkstücks oder Werkzeugs vorliegen muss.
-
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile lassen sich noch steigern, wenn die mindestens eine Falte mehrfach vorgesehen und zu einem Faltenbalg erweitert ist.
-
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass der Druckmittelanschluss mit dem zugeordneten Druckkanal zweifach ausgebildet ist und an jedem freien axialen Ende des Grundkörpers einer der Druckmittelanschlüsse angeordnet ist.
-
In dieser Gestalt liegt ein symmetrischer Aufbau des Dehnspanndorns vor und es lässt sich schneller das zur Beaufschlagung der Dehnmembran erforderliche Druckmittel der Kammer zuführen oder aus dieser abziehen.
-
Da der Dehnspanndorn in einem generativen Fertigungsverfahren hergestellt wird, ist es nicht erforderlich, die Druckkanäle nachträglich durch Bohrungen in dem Grundkörper auszubilden, da die Druckkanäle bei der Fertigung mit großer konstruktiver Freiheit unmittelbar in den Grundkörper ausgebildet werden können. Dabei ist es günstig, wenn der Druckkanal unter Vermeidung von Ecken oder Hinterschneidungen oder Sacklöchern mittels des generativen Fertigungsverfahrens mit einem kontinuierlichen Verlauf gebildet ist. Unter einem kontinuierlichen Verlauf ist dabei insbesondere eine geometrische Gestalt zu verstehen, die nicht nur die Strömung des Druckmittels begünstigt, sondern insbesondere das Entweichen von Glasblasen beim Einfüllen des Druckmittels in die Druckkammer mit zugeordnetem Druckkanal fördert, so dass durch das generative Fertigungsverfahren mit der gewählten Form und dem gewählten Verlauf der Druckkanäle eine vollständige Entlüftung bzw. Entgasung möglich ist. Dies ist von besonderer Bedeutung, da jede im Druckkanal verbleibende Gasblase die Funktionsfähigkeit und die Verlässlichkeit des Dehnspanndorns beeinträchtigt.
-
Zweckmäßig ist weiterhin, dass die Mündung der Druckkanäle in die Kammer bei vertikaler Ausrichtung deren Hoch- und Tiefpunkt bilden, also sichergestellt werden kann, dass ein vollständiges Entgasen durch eine geeignete Ausrichtung des Grundkörpers erzielt wird. Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin leicht erreichbar, dass der Grundkörper eine nicht kreisförmige Querschnittsgestalt aufweist, sodass in einfacher Weise die Querschnittsgestalt des Dehnspanndorns an die Querschnittsgestalt nicht konventioneller Spannstücke angepasst werden kann, also der erfindungsgemäße Dehnspanndorn insgesamt universeller einsetzbar ist.
-
Ganz besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin, dass im Grundkörper mindestens ein Hohlraum ausgebildet ist.
-
Dieser Hohlraum bietet zum einen den Vorteil, dass der erfindungsgemäße Dehnspanndorn leichter wird und dass zudem weniger Material für die Fertigung des Dehnspanndorns erforderlich ist, also die Fertigungskosten, die im Wesentlichen von dem eingesetzten Material abhängen, nochmals weiter reduziert werden können.
-
Günstig ist es, wenn der Hohlraum durch eine Trennwand von der Kammer getrennt auf deren radial innenliegender Seite ausgebildet ist. In diesem Bereich des Grundkörpers steht das größte zusammenhängende Volumen zur Verfügung, so dass diese Anordnung eine Maximierung des Volumens des Hohlraums ermöglicht.
-
Weiterhin ist ein Rieselkanal mit dem Hohlraum verbunden, so dass während der generativen Fertigung nicht verbrauchtes Pulver aus dem Hohlraum entfernt werden kann.
-
Bei der Anordnung des Hohlraums radial innenliegend gegenüber der Kammer muss sichergestellt werden, dass bei Beaufschlagung der Kammer mit dem Druckmittel eine Verformung der Dehnmembran erfolgt, also der in der Kammer erzeugte Druck zur Verformung der Dehnmembran und damit zur Erzeugung der Spannkraft ausgenutzt wird, während gegenüber der Trennwand zwischen der Kammer und dem Hohlraum keine Verformungsarbeit geleistet wird. Dies wird erreicht, indem die Dicke der Trennwand die der Dehnmembran um den Faktor 3 bis 5 übersteigt, also die Dicke der Trennwand so bestimmt ist, dass diese als starr betrachtet werden kann.
-
Vorteilhaft ist es weiterhin im Rahmen der Erfindung, wenn der Hohlraum hinsichtlich seines Querschnitts an die Querschnittsgestalt des Grundkörpers angepasst ist, also bei nicht kreisförmiger Querschnittsgestalt des Grundkörpers die Querschnittsgestalt des Hohlraumes mit verkleinerten Abmessungen der Querschnittsgestalt des Grundkörpers entspricht und somit die Kammer in Umfangsrichtung eine konstante Abmessung in nach außen weisender Richtung aufweist.
-
Erfindungsgemäß ist es gleichfalls möglich, eine Vorrichtung herzustellen mit einem Dornträger, auf dem eine Mehrzahl von Dehnspanndornen angeordnet ist, die jeweils einen Grundkörper aufweisen, an dem am Außenumfang eine durch eine Dehnmembran abgedichtete Kammer ausgebildet ist, in die ein von einem Druckmittelanschluss ausgehender Druckkanal zur radialen Aufweitung der Dehnmembran durch Beaufschlagung mit einem Druckmittel mündet, wobei die Dehnmembran mittels eines generativen Fertigungsverfahrens einstückig mit dem Grundkörper und der Grundkörper einstückig mit dem Dornträger ausgebildet ist.
-
Jeder Dehnspanndorn kann dabei grundsätzlich die vorstehend beschriebenen Eigenschaften aufweisen, wobei zusätzlich der Vorteil gegeben ist, dass die Dehnspanndorne untereinander unterschiedliche Querschnittsgestalten besitzen können. Zu beachten ist auch, dass eine simultane, synchrone Betätigung sämtlicher Spanndorne auf dem Dornträger erfolgen kann, also die Druckkanäle zu einem gemeinsamen Dornträgerdruckkanal führen. Möglich ist es allerdings auch, jeden Druckkanal des zugeordneten Dehnspanndorns separat zu betätigen.
-
Im Folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
-
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Dehnspanndorns,
-
2 den Schnitt II-II aus 1,
-
3 das Negativmodell der Innenkontur des Dehnspanndorns aus 1,
-
4 einen Teillängsschnitt durch eine weitere Ausführungsform zur Erläuterung der Gestaltung des Verlaufs der Kanäle,
-
5 ein Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Dehnspanndorns mit in der Dehnmembran ausgebildeten Falte als Materialreserve, und
-
6 eine perspektivische Darstellung eines Dornträgers mit einer Mehrzahl von Dehnspanndornen unterschiedlicher Querschnittsgestalt
-
In der 1 ist ein Dehnspanndorn 1 gezeigt. Dieser Dehnspanndorn 1 wird als Hydrodehnspanndorn in einem generativen Fertigungsverfahren gefertigt, wobei dieser Dehnspanndorn 1 einen Grundkörper 2 besitzt, in dem am Außenumfang eine durch eine Dehnmembran 3 abgedichtete Kammer 4 ausgebildet ist. In diese Kammer 4 mündet ein von einem Druckmittelanschluss 5 ausgehender Druckkanal 6, durch die in die Kammer 4 ein Druckmittel eingeführt werden kann. Dieses Druckmittel wird benutzt, um die Dehnmembran 3 radial aufzuweiten, so dass der Dehnspanndorn im Wesentlichen zwei Konfigurationen einnehmen kann, nämlich eine, in der die Kammer 4 drucklos geschaltet und somit die Dehnmembran 3 nicht gedehnt ist. In dieser Konfiguration kann auf den Dehnspanndorn 1 ein Werkstück oder ein Werkzeug aufgesteckt werden, das gespannt wird, indem der Druck in der Kammer 4 erhöht und damit die Dehnmembran 3 gedehnt wird, bis diese sich dem Werkstück oder dem Werkzeug anpresst. Da der erfindungsgemäße Dehnspanndorn 1 mittels eines generativen Fertigungsverfahrens hergestellt wird, ist es möglich, auch die Dehnmembran 3 einstückig mit dem Grundkörper 2 auszubilden, so dass keine Dichtnähte vorhanden sind.
-
Wie insbesondere in der 5 ersichtlich ist, weist die Dehnmembran 3 in den randseitig mit dem Grundkörper 2 verbundenen Schenkeln mindestens eine Falte 8 als Materialreserve auf. Durch diese Gestaltung ist es möglich, den Hub der Dehnmembran 3 deutlich zu vergrößern, so dass die Passung zwischen dem Dehnspanndorn 1 und dem zu spannenden Werkstück oder Werkzeug weniger präzise aufeinander abgestimmt sein muss.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Falte 8 mehrfach vorgesehen, und somit zu einem Faltenbalg erweitert, so dass insgesamt der Hub der Dehnmembran 3 nochmals vergrößert ist.
-
Die 2 und 3 lassen erkennen, dass der Druckmittelanschluss 5 mit dem zugeordneten Druckkanal 6 zweifach ausgebildet ist und an jedem freien axialen Ende des Grundkörpers 2 einer der Druckmittelanschlüsse 5 angeordnet ist. Der Druckkanal 6 selber ist unter Vermeidung von Ecken oder Hinterschneidungen oder Sacklöchern mittels des generativen Fertigungsverfahrens mit einem kontinuierlichen Verlauf ausgebildet, so dass bei Befüllung der Kammer 4 und des zugeordneten Druckkanals 6 mit einem flüssigen Druckmittel, wie bei einem Hydrodehnspannfutter üblich, eine vollständige Entgasung bzw. Entlüftung möglich ist, da in der Kammer 4 und im Druckkanal 6 ausgebildete Luftblasen, ohne an Ecken oder Hinterschneidungen oder Sacklöcher zu stoßen, bis zum Ende des Druckkanals 6 aufsteigen können. Die Mündung der Druckkanäle 6 in die Kammer 4 bei vertikaler Ausrichtung bilden damit deren Hoch- und Tiefpunkt.
-
2 lässt weiterhin erkennen, dass im Grundkörper 2 mindestens ein Hohlraum 9 ausgebildet ist, nämlich durch eine Trennwand 10 von der Kammer 4 getrennt auf deren radial innenliegende Seite. Zu beachten ist dabei, dass die Dicke der Trennwand 10 die der Dehnmembran 3 mindestens um den Faktor 3 bis 5 übersteigt. Der Hohlraum 9 ist hinsichtlich seines Querschnitts an die Querschnittsgestalt des Grundkörpers 1 angepasst, wobei die Querschnittsgestalt des Grundkörpers nicht kreisförmig ausgeführt sein kann, da das generative Fertigungsverfahren im Gegensatz zu einer spanabhebenden Fertigung diese Beschränkung nicht erfordert. Der Hohlraum 9 steht über einem Rieselkanal 11 mit dem Außenraum in Verbindung, so dass bei der Fertigung nicht verbrauchtes Pulver abgeführt werde kann.
-
Die 6 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der auf einem Dornträger 12 eine Mehrzahl von Dehnspanndornen 1 mit den vorstehend geschilderten Eigenschaften angeordnet ist, wobei diese Figur veranschaulicht, dass die Dehnspanndorne 1 jeweils unterschiedliche Querschnittsgestalt aufweisen können. Es ist möglich, alle Druckkanäle 6 der Dehnspanndorne 1 zu einem Dornträgerdruckkanal zu führen und somit die Dehnspanndorne 1 synchron zu betätigen. Alternativ besteht aber auch die Möglichkeit, eine separate Betätigung zu realisieren, indem der Druckkanal 6 jedes Dehnspanndorns 1 einen eigenen Druckmittelanschluss 5 aufweist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Dehnspanndorn
- 2
- Grundkörper
- 3
- Dehnmembran
- 4
- Kammer
- 5
- Druckmittelanschluss
- 6
- Druckkanal
- 7
- Schenkel
- 8
- Falte
- 9
- Hohlraum
- 10
- Trennwand
- 11
- Rieselkanal
- 12
- Dornträger
