DE102017002436A1 - Spannsystem mit hydraulisch gedehnter Hohlwelle zur sicheren reibschlüssigen Fixierung von Werkzeugen oder Werkstücken zu deren Bearbeitung - Google Patents

Abstract

Spannsystem mit hydraulisch gedehnter Hohlwelle zur sicheren reibschlüssigen Fixierung von Werkzeugen oder Werkstücken für Bearbeitungsvorgänge.Eine genau genug gefertigte und elastisch dehnbare Hohlwelle wird mit einem hydraulischen Medium soweit gedehnt, dass die aufzuspannenden Teile sicher fixiert werden und im entspannten Zustand die freie Verschiebung der Teile problemlos möglich ist.

Description

• Die zugrundeliegende Erfindung betrifft sowohl runde als auch polygone Hohlwellen aus Metallen oder Faserverbundwerkstoffen welche zur reibschlüssigen Spannung von Werkzeugen bzw. Werkstücken durch eine rein hydraulische Volumenausdehnung der Hohlwelle zustande kommt, welche entweder durch manuell zu betätigende Hilfsmittel, als auch durch gekoppelte Verbindungen, drehbare oder abnehmbare erzeugt werden kann, dadurch zu einer sicheren Klemmung der Teile führt und bei Bedarf die Verschiebbarkeit der Teile allein durch eine Druckentspannung problemlos zulässt.
• Machbarkeit:
• Die Funktionalität ist praktisch gegeben da die Werkstücke entsprechend genau bearbeitet werden können um das Ziel mit kleinen Ausdehnungen (wenige hundertstel mm) zu erreichen und die benannten Werkstoffe die erforderliche Elastizität besitzen weshalb keinerlei Schädigungen der Hohlwelle zu befürchten sind.
• Statische und dynamische Abdichtungen für die erforderlichen hydraulischen Drucke (bis 1000 bar) sind technisch gut beherrschbar und die sichere Verbindung der Wellenstumpfe mit dem Mittelteil kann zum Beispiel durch Reibschweißen oder Gewinde mit Verklebung absolut sicher hergestellt werden.
• Stand der Technik: (recherchiert unter F16B/04, Befestigung für Maschinenelemente.)
• Heutige bekannte Spannwellen für lösbare Verbindungen arbeiten entweder mit radial bewegten Teilen welche die Oberfläche der Welle durchdringen oder polygonartige gegeneinander verdrehbare Seelen zu Außenteilen. Die hierfür erforderlichen Durchdringungen für die Spannteile bzw. die dünnen Wandungen bei den polygonen Verdrehsystemen führen immer zu einer wesentlichen Schwächung der Welle gegen Biegung und Torsion, und damit zu großem Stabilitätsverlust. Auch geschlitzte Hülsen oder dünne Hülsen welche oft durch ein axial bewegtes Konussystem funktionieren, verlieren bei Spannwellen gegenüber der vorgeschlagenen Lösung deutlich an Stabilität. Andere heute bekannte axial fixierende Aufspannungen auf Wellen wie zum Beispiel bei Rollformmaschinen erfordern zur Positionierung eine Packung mit Distanzringen oder Wellenschultern, um deren Durchmesseranteil die Welle wiederum geschwächt werden muss da radiale Kollisionen mit dem Werkstück zu vermeiden. (Beispiel Eintauchtiefe) Zusätzlich haben die axialen Spannwellensysteme auch noch Passfedern oder andere Kraftübertragungsteile welche die Welle zusätzlich schwächen.
• Vorteile der hydraulisch gedehnten Hohlwelle:
1. 1. Axiale freie Positionierung der Teile ohne Distanzteile spart erhebliche Rüstzeiten. Die Werkzeuge, insbesondere Werkzeugrollen können schnell und einfach umpositioniert werden, wodurch zum Beispiel die Umrüstung der Werkzeugrollen für Profilteilvarianten aus gewalzten Blechen welche sich nur durch unterschiedlich breite, nicht umzuformender Bereiche unterscheiden sehr kostensparend wird. Die Positionierung vor Klemmung erfolgt über externe Hilfsmittel. Wie zum Beispiel Lehren, Messmittel, Stellrollen oder Laserstrahl als Orientierung usw.
2. 2. Stabilitätssteigerung: Da die vorgeschlagene Lösung keinerlei weitere Teile auf der Welle zur Rotationsmitnahme benötigt, also nicht einmal einen Keil oder ähnliches, entfallen alle Schwächungen im Außenbereich der Welle.
• Und weil auch keine Distanzteile zur axialen Positionierung der Werkzeuge bzw. Werkstücke erforderlich sind, welche ja radial zu Kollisionen führen könnten, kann die hydraulisch gedehnte Hohlwelle um diesen Durchmesseranteil ebenfalls größer ausgeführt werden.
• Beide Vorteile zusammen bringen deutlich mehr Stabilität gegenüber dem Verlust durch Aushöhlung der Welle. (Kann durch Rechnung eindeutig belegt werden)

1

dehnbarer Wellenmittelteil.

2

Wellenzapfen zur Aufnahme von Lagern und rotativem Antrieb.

3

Wellenzapfen zur Aufnahme von Lagern sowie der Dicht- und Stellelemente.

4

abdichtende Buchse zur Aufnahme des Stellelementes oder anderer Druckanschlussteile.

5

axiales Stellelement zur Druckerzeugung.

6

Dichtring.

7

hydraulisches Medium.

Claims (9)

1. Aufspannsystem mit hydraulisch dehnender Welle für die Fixierung von Werkzeugen beziehungsweise Werkstücken.
2. Hohlwelle die so ausgeführt ist, dass sie ohne Schaden zu nehmen gedehnt werden kann, sowie die erforderliche Genauigkeit und Stabilität hat um den Belastungen zur sicheren Fixierung von Werkzeugen bzw. Werkstücken stand zu halten.
3. Hohlwellenspannsystem nach Anspruch 1 mit dreh- und oder schiebbarem Stellelement um den erforderlichen Druck zu erzeugen.
4. Hohlwellenspannsystem nach Anspruch 1 mit drehbarer Mediumversorgung um den erforderlichen Druck zu erzeugen.
5. Hohlwellenspannsystem nach Anspruch 1 mit entkoppelbarer Mediumversorgung um den erforderlichen Druck zu erzeugen.
6. Hohlwelle nach Anspruch 2 deren Oberfläche vorzugsweise gehärtet aber auch ungehärtet sein kann.
7. Hohlwelle nach Anspruch 2 die aus Faserverbundwerkstoffen gefertigt ist.
8. Hohlwelle nach Anspruch 2 die kombiniert aus Faserverbundwerkstoffen und metallischen Teilen gefertigt sein kann.
9. Hohlwelle nach Anspruch 2 die anstatt rund auch polygon ausgeführt sein kann.

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