DE102019101707B4 - Coupling device for connecting two components coaxially - Google Patents
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Abstract
Kupplungsvorrichtung (1) zum koaxialen Verbinden zweier Bauteile, insbesondere zum Verbinden eines Werkzeugs oder eines Werkstücks mit einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine, miteinem Grundkörper (2), der an seinen gegenüberliegenden Endbereichen Aufnahmen (3, 4) zur Fixierung der beiden zu verbindenden Bauteile aufweist, die jeweils eine Aufnahmeachse (X1, X2) definieren, wobei die Aufnahmeachsen (X1, X2) koaxial oder nahezu koaxial zueinander liegen und die Lage der Aufnahmeachsen (X1, X2) zueinander einstellbar ist, wobei der Grundkörper (2) zwei Grundkörperabschnitte (2a, 2b) aufweist, an denen jeweils eine Aufnahme (3, 4) zum Anbringen eines Bauteils vorgesehen ist,wobei die beiden Grundkörperabschnitte (2a, 2b) derart federelastisch miteinander verbunden sind, dass sie relativ zueinander in einer Radialrichtung bezüglich einer der Aufnahmeachsen (X1, X2) verstellbar sind und des Weiteren eine Stelleinrichtung (8) vorgesehen ist, welche geeignet und ausgebildet ist, die Grundkörperabschnitte (2a, 2b) in der Radialrichtung relativ zueinander zu verstellen und so einen radialen Versatz zwischen den Aufnahmeachsen (X1, X2) einzustellen,dadurch gekennzeichnet, dass ferner eine Einstelleinrichtung (27) vorgesehen ist, die geeignet und ausgebildet ist, die beiden Aufnahmen (3, 4) relativ zueinander zu kippen, um die Winkellage der Aufnahmeachsen (X1, X2) relativ zueinander einzustellen.Coupling device (1) for connecting two components coaxially, in particular for connecting a tool or a workpiece to a rotationally drivable spindle of a machine tool, with a base body (2) which has receptacles (3, 4) on its opposite end regions for fixing the two components to be connected which each define a receiving axis (X1, X2), the receiving axes (X1, X2) being coaxial or nearly coaxial with one another and the position of the receiving axes (X1, X2) being adjustable relative to one another, the base body (2) having two base body sections ( 2a, 2b), on each of which a receptacle (3, 4) is provided for attaching a component, the two base body sections (2a, 2b) being connected to one another in a resilient manner in such a way that they move relative to one another in a radial direction with respect to one of the receptacle axes ( X1, X2) are adjustable and furthermore an adjusting device (8) is provided, which is suitable and trained t is to adjust the base body sections (2a, 2b) in the radial direction relative to each other and thus set a radial offset between the receiving axes (X1, X2), characterized in that an adjustment device (27) is also provided, which is suitable and designed to tilt the two recordings (3, 4) relative to one another in order to adjust the angular position of the recording axes (X1, X2) relative to one another.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungsvorrichtung zum koaxialen Verbinden zweier Bauteile, insbesondere zum Verbinden eines Werkzeugs oder eines Werkstücks mit einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine, mit einem Grundkörper, der an seinen gegenüberliegenden Endbereichen Aufnahmen zur Fixierung der beiden zu verbindenden Bauteile aufweist, die jeweils eine Aufnahmeachse definieren, wobei die Aufnahmeachsen koaxial oder nahezu koaxial zueinander liegen und die Lage der Aufnahmeachse zueinander einstellbar ist, wobei der Grundkörper zwei Grundkörperabschnitte aufweist, an denen jeweils eine Aufnahme zum Anbringen eines Bauteils vorgesehen ist, wobei die beiden Grundkörperabschnitte derart federelastisch miteinander verbunden sind, dass sie relativ zueinander in einer Radialrichtung bezüglich einer der Aufnahmeachsen verstellbar sind und des Weiteren eine Stelleinrichtung vorgesehen ist, welche geeignet und ausgebildet ist, die Grundkörperabschnitte in der Radialrichtung relativ zueinander zu verstellen und so einen radialen Versatz zwischen den Aufnahmeachsen einzustellen.The present invention relates to a coupling device for the coaxial connection of two components, in particular for connecting a tool or a workpiece to a rotationally drivable spindle of a machine tool, with a base body which has receptacles on its opposite end regions for fixing the two components to be connected, each of which has a define the receiving axis, the receiving axes being coaxial or almost coaxial with one another and the position of the receiving axis being adjustable in relation to one another, the base body having two base body sections on each of which a receptacle for attaching a component is provided, the two base body sections being resiliently connected to one another in such a way that that they can be adjusted relative to each other in a radial direction with respect to one of the receiving axes and that an adjusting device is also provided which is suitable and designed to position the base body sections in the wheel ialrichtung to adjust relative to each other and set a radial offset between the recording axes.
Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Ausrichten eines Werkzeugs oder eines Werkstücks an einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine, sowie ein Verfahren zum Ausrichten eines Werkzeugs oder Werkstücks an einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine.The invention also relates to an arrangement for aligning a tool or a workpiece on a rotatingly drivable spindle of a machine tool, and a method for aligning a tool or workpiece on a rotatingly drivable spindle of a machine tool.
In Rotation versetzte Werkzeuge oder Werkstücke sind gängige Praxis bei der Anwendung spanender Fertigungsverfahren. So wird beispielsweise in CNC-Drehmaschinen üblicherweise das zu bearbeitende Werkstück in ein mit der rotierend antreibbaren Spindel der Maschine verbundenes Spannfutter eingebracht und gespannt. Alternativ oder ergänzend ist es ebenfalls möglich, rotierende Werkzeuge einzusetzen, z.B. in Schleifmaschinen, Fräsmaschinen etc.. Dabei werden die Werkzeuge in eine korrespondierende Spanneinrichtung eingebracht und über die mit dieser verbundenen Spindel in Rotation versetzt, um eine Werkstückoberfläche zu bearbeiten.Rotating tools or workpieces are common practice when using machining processes. For example, in CNC lathes, the workpiece to be machined is usually placed and clamped in a chuck connected to the rotationally drivable spindle of the machine. Alternatively or in addition, it is also possible to use rotating tools, e.g. in grinding machines, milling machines, etc. The tools are placed in a corresponding clamping device and set in rotation via the spindle connected to it in order to machine a workpiece surface.
Für die Qualität der Bearbeitung spielt die Genauigkeit des Rundlaufs zum Teil eine entscheidende Rolle. Selbst kleine Abweichungen können bei manchen Bearbeitungen, insbesondere Schleifbearbeitungen zu einer gravierenden Qualitätseinbuße hinsichtlich der Maßhaltigkeit des Werkstücks, bzw. der Oberflächengüte einer bearbeiteten Werkstückoberfläche führen.The accuracy of the concentricity sometimes plays a decisive role in the quality of the machining. Even small deviations can lead to a serious loss of quality with regard to the dimensional accuracy of the workpiece or the surface quality of a machined workpiece surface in some machining operations, in particular grinding machining.
Der Fehler der Rundlaufeigenschaften setzt sich in der Regel zusammen aus einem Winkelfehler, was bedeutet, dass die Mittelachse des Werkzeugs oder Werkstücks zu seiner Drehachse um einen Winkel geneigt ist, sowie aus einem radialen Versatz, was bedeutet, dass die Mittelachse des Werkzeugs oder Werkstücks nicht konzentrisch zu seiner Drehachse verläuft. Der Winkelfehler wird üblicherweise auch als Taumelfehler bezeichnet, wohingegen der radiale Versatz üblicherweise als Rundlauffehler bezeichnet wird. Die Qualität der Rundlaufeigenschaften eines Werkzeugs oder eines Werkstückes in einer Werkzeugmaschine ist somit definiert durch den vorhandenen Taumelfehler und den Rundlauffehler.The runout error is usually composed of an angular error, which means that the central axis of the tool or workpiece is inclined at an angle to its axis of rotation, and a radial offset, which means that the central axis of the tool or workpiece is not runs concentrically to its axis of rotation. Angular error is also commonly referred to as wobble error, while radial offset is commonly referred to as runout error. The quality of the concentricity properties of a tool or a workpiece in a machine tool is thus defined by the wobbling error and the concentricity error present.
Ursächlich für diese Fehler können u.a. eine exzentrische Anbringung der Spanneinrichtung an der rotierend antreibbaren Spindel der Werkzeugmaschine, eine ungenaue Einspannung des Werkzeugs oder Werkstücks und/oder Krümmungen in der Geometrie des Werkzeugs oder Werkstücks sein.The causes of these errors can be, among other things, an eccentric attachment of the clamping device to the rotationally drivable spindle of the machine tool, imprecise clamping of the tool or workpiece and/or curvatures in the geometry of the tool or workpiece.
Als Abhilfe hierfür ist beispielsweise das System EXCOM der Alfred H. Schütte GmbH & Co. KG vorbekannt. Dieses sieht vor, zwischen der Maschinenspindel und der Spanneinrichtung eine Kupplungsvorrichtung anzuordnen, mittels derer der Rundlauffehler korrigiert werden kann. Dieses System ist lediglich dafür ausgebildet, den Rundlauffehler zu korrigieren. Eine Korrektur des Taumelfehlers ist nicht vorgesehen.The EXCOM system from Alfred H. Schütte GmbH & Co. KG, for example, is already known as a remedy for this. This provides for arranging a coupling device between the machine spindle and the clamping device, by means of which the concentricity error can be corrected. This system is only designed to correct runout. A correction of the wobble error is not provided.
Daneben gibt es Systeme, welche geeignet sind, sowohl den Rundlauf-, als auch den Taumelfehler zu korrigieren. Dabei wird zwischen der Maschinenspindel und der Spanneinrichtung eine Kupplungsvorrichtung angeordnet, welche mehrere über den Umfang verteilte Stellschrauben aufweist. Wenngleich sich derartige Systeme grundsätzlich bewährt haben, so wird doch zu teilen als nachteilig angesehen, dass durch die Vielzahl der Verstellschauben eine definierte Korrektur des Taumelfehlers schwierig ist und in der Regel mehrere Verstellschrauben betätigt werden müssen, je nach Orientierung der Neigung der Drehachse zur Mittelachse des Werkzeugs oder Werkstücks. Dadurch ist es zumeist erforderlich, mehrere Verstellvorgänge durchzuführen, zwischen denen jeweils der Rundlauf- und der Taumelfehler zu messen sind, bis ein Werkzeug oder Werkstück sauber ausgerichtet ist. Ferner ist es durch die Vielzahl an Verstellschrauben schwierig, den Vorgang des Ausrichtens des Werkzeugs oder Werkstücks automatisiert ablaufen zu lassen.There are also systems that are suitable for correcting both concentricity and wobble errors. In this case, a coupling device is arranged between the machine spindle and the clamping device, which has a plurality of adjusting screws distributed over the circumference. Although such systems have basically proven themselves, it is still considered disadvantageous that a defined correction of the wobbling error is difficult due to the large number of adjustment screws and, as a rule, several adjustment screws have to be operated, depending on the orientation of the inclination of the axis of rotation to the central axis of the tool or workpiece. As a result, it is usually necessary to carry out several adjustment processes, between which the concentricity and wobble errors must be measured, until a tool or workpiece is properly aligned. Furthermore, due to the large number of adjustment screws, it is difficult to automate the process of aligning the tool or workpiece.
Aus der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, eine Vorrichtung zum koaxialen Verbinden zweier Bauteile, insbesondere zum Verbinden eines Werkzeugs oder eines Werkstücks mit einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine vorzusehen, welche die zuvor genannten Nachteile vermeidet und ein einfaches und zügiges Ausrichten der beiden Bauteile zueinander ermöglicht.The object of the present invention is therefore to provide a device for the coaxial connection of two components, in particular for the connection of a tool or a workpiece to a rotationally drivable spindle of a machine tool, which avoids the aforementioned disadvantages and enables simple and rapid alignment of the two components to one another.
Diese Aufgabe ist bei einer Kupplungsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass ferner eine Einstelleinrichtung vorgesehen ist, die geeignet und ausgebildet ist, die beiden Aufnahmen relativ zueinander zu kippen, um die Winkellage der Aufnahmeachsen relativ zueinander einzustellen.This object is achieved with a coupling device of the type mentioned at the outset in that an adjustment device is also provided which is suitable and designed to tilt the two receptacles relative to one another in order to adjust the angular position of the receptacle axes relative to one another.
Der Erfindung liegt somit die grundsätzliche Überlegung zugrunde, eine Kupplungsvorrichtung zu schaffen, mittels derer der Taumelfehler und der Rundlauffehler unabhängig voneinander korrigiert werden können. Dazu besitzt der Grundkörper der Kupplungsvorrichtung zwei Grundkörperabschnitte, die mittels einer Stelleinrichtung radial zueinander verstellbar sind, um den radialen Versatz der beiden Aufnahmeachsen zueinander einstellen zu können und so insbesondere einen vorhandenen Rundlauffehler zu kompensieren. Ermöglicht wird dies konkret durch die federelastische Verbindung der beiden Grundkörperabschnitte miteinander. Des Weiteren ist eine Einstelleinrichtung vorgesehen, mittels welcher die beiden Aufnahmen der Grundkörperabschnitte zueinander gekippt werden können, um die Winkellage der beiden Aufnahmeachsen relativ zueinander einzustellen und einen vorhandenen Taumelfehler zu kompensieren. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplungsvorrichtung zum Verbinden eines Werkzeugs oder eines Werkstücks mit einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine können somit Taumelfehler und Rundlauffehler unabhängig voneinander korrigiert werden.The invention is thus based on the fundamental idea of creating a clutch device by means of which the wobbling error and the concentricity error can be corrected independently of one another. For this purpose, the main body of the coupling device has two main body sections that can be adjusted radially relative to one another by means of an adjusting device in order to be able to adjust the radial offset of the two receiving axes relative to one another and thus in particular to compensate for an existing concentricity error. This is made possible specifically by the spring-elastic connection of the two base body sections to one another. Furthermore, an adjustment device is provided, by means of which the two receptacles of the base body sections can be tilted relative to one another in order to adjust the angular position of the two receptacle axes and to compensate for an existing wobble error. When using the coupling device according to the invention for connecting a tool or a workpiece to a rotatably drivable spindle of a machine tool, wobbling errors and concentricity errors can thus be corrected independently of one another.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stelleinrichtung an einem Grundkörperabschnitt - dem Bezugsgrundkörperabschnitt - radial festgehalten und geeignet, auf den anderen - den justierbaren Grundkörperabschnitt - eine Kraft mit einer bezogen auf eine der Aufnahmeachsen radialen Wirkrichtung aufzubringen, um den justierbaren Grundkörperabschnitt relativ zum Bezugsgrundkörperabschnitt zu verschieben. Die Stelleinrichtung ist somit derart ausgestaltet, dass sie in der Lage ist, zwischen den beiden Grundkörperabschnitten eine radiale Kraft zu erzeugen, um diese in radialer Richtung relativ zueinander zu verstellen.In a further embodiment of the invention, the adjusting device is radially retained on one base body section - the reference base body section - and is suitable for applying a force to the other - the adjustable base body section - with a radial effective direction in relation to one of the receiving axes, in order to move the adjustable base body section relative to the reference base body section . The adjusting device is thus designed in such a way that it is able to generate a radial force between the two main body sections in order to adjust them in the radial direction relative to one another.
Bevorzugt greifen die beiden Grundkörperabschnitte unter Bildung eines Radialspalts ineinander und sind durch Federelemente, welche den Radialspalt überbrücken und sich - insbesondere radial - zwischen den Grundkörperabschnitten erstrecken, miteinander verbunden. Beispielsweise können die Federelemente S-förmig zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Grundkörperabschnitt verlaufen und somit eine federelastische Verbindung der beiden Grundkörperabschnitte miteinander gewährleisten. Konkret können der Bezugsgrundkörperabschnitt den radial inneren Grundkörperabschnitt und der justierbare Grundkörperabschnitt den radial äußeren Grundkörperabschnitt bilden.The two base body sections preferably engage in one another to form a radial gap and are connected to one another by spring elements which bridge the radial gap and extend--in particular radially--between the base body sections. For example, the spring elements can run in an S-shape between the radially inner and the radially outer base body section and thus ensure a spring-elastic connection of the two base body sections to one another. In concrete terms, the reference base body section can form the radially inner base body section and the adjustable base body section can form the radially outer base body section.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Stelleinrichtung drehbar relativ zum Bezugsgrundkörperabschnitt um dessen Aufnahmeachse angeordnet, um die Wirkrichtung der radialen Kraft einstellen zu können. Sollen die beiden Grundkörperabschnitte radial zueinander bewegt werden, so kann durch die Drehung der Stelleinrichtung in einfacher Weise die Wirkrichtung der radialen Kraft und somit die Bewegungsrichtung der beiden Grundkörperabschnitte relativ zueinander eingestellt werden.In a further embodiment of the invention, the adjusting device is arranged so that it can rotate relative to the reference base body section about its receiving axis in order to be able to set the effective direction of the radial force. If the two base body sections are to be moved radially relative to one another, the direction of action of the radial force and thus the direction of movement of the two base body sections relative to one another can be adjusted in a simple manner by rotating the adjusting device.
Bevorzugt ist die Stelleinrichtung durch Stützmittel an dem Bezugsgrundkörperabschnitt radial fest gehalten.The adjusting device is preferably held radially fixed by support means on the reference base body section.
Die Stützmittel werden somit dazu verwendet, die Stelleinrichtung bei einem Aufbringen der radialen Kraft die Stelleinrichtung gegen den Bezugsgrundkörperabschnitt abzustützen und an diesem in radialer Richtung zu fixieren. Die Stelleinrichtung besitzt dabei einen rotatorischen Freiheitsgrad relativ zu dem Bezugsgrundkörperabschnitt um dessen Aufnahmeachse, um die Wirkrichtung der radialen Kraft einstellen zu können, ist ansonsten aber in radialer Richtung fest an dem Bezugsgrundkörperabschnitt gehalten. Zur Realisierung der Drehbarkeit um die Aufnahmeachse des Bezugsgrundkörperabschnitts weist die Stelleinrichtung vorzugsweise einen ringförmigen Basiskörper auf.The support means are thus used to support the actuating device against the reference base body section when the radial force is applied and to fix it thereon in the radial direction. The adjusting device has a rotational degree of freedom relative to the reference base body section about its receiving axis in order to be able to set the effective direction of the radial force, but is otherwise held firmly on the reference base body section in the radial direction. In order to realize the ability to rotate around the receiving axis of the reference base body section, the adjusting device preferably has an annular base body.
In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform trägt der Basiskörper an seinen beiden Stirnseiten jeweils einen axial vorragenden, insbesondere umlaufenden Führungssteg. Die Stützmittel umfassen bevorzugt zwei Führungsringe, welche an dem Bezugsgrundkörperabschnitt befestigt sind und zu den Führungsstegen korrespondierende Gegenstege, welche die Führungsstege radial umgreifen und außenseitig an diesen anliegen, um den Basiskörper der Stelleinrichtung radial zu positionieren. Die Stelleinrichtung stützt sich somit an den beiden am Bezugsgrundkörperabschnitt befestigten Führungsringen radial ab. Wenn also zum Verstellen der Grundkörperabschnitte relativ zueinander eine radiale Kraft aufgebracht wird, so wird die der radialen Kraft entgegenwirkende Gegenkraft von dem Bezugsgrundkörperabschnitt aufgenommen.In a further refinement of this embodiment, the base body carries an axially projecting, in particular circumferential, guide web on each of its two end faces. The support means preferably comprise two guide rings, which are fastened to the reference base body section and counter-webs corresponding to the guide webs, which radially surround the guide webs and rest against them on the outside in order to radially position the base body of the actuating device. The adjusting device is thus supported radially on the two guide rings fastened to the reference base body section. Thus, if a radial force is applied to adjust the base body sections relative to one another, the counterforce acting against the radial force is absorbed by the reference base body section.
Konkret können dazu an dem Bezugsgrundkörperabschnitt in zwei axial bezogen auf seine Aufnahmeachse zueinander versetzten Reihen jeweils über den Umfang verteilt Trägerelemente angeordnet sein, welche radial den justierbaren Grundkörperabschnitt durchsetzen und über diesen vorragen, wobei jeweils ein Führungsring an einer Reihe von Trägerelementen befestigt oder befestigbar ist. Die Kraftübertragung von den Führungsringen auf den Bezugsgrundkörperabschnitt wird somit über Trägerelemente realisiert, welche den justierbaren Grundkörperabschnitt radial durchsetzen und an welchen die Führungsringe angebracht oder anbringbar sind. Die Führungsringe können dabei mit den Trägerelementen verschraubt oder verschraubbar sein. Dadurch wird eine Kraftübertragung zwischen den Führungsringen und dem Bezugsgrundkörperabschnitt ermöglicht, wobei gleichzeitig die Führungsringe lösbar befestigt sind.Specifically, carrier elements can be arranged on the reference base body section in two rows that are axially offset from one another in relation to its receiving axis, each distributed over the circumference, which radially penetrate the adjustable base body section and protrude beyond it, with a guide ring being attached or attachable to a row of carrier elements. The transmission of force from the guide rings to the reference base body section is thus realized via support elements which penetrate the adjustable base body section radially and to which the guide rings are attached or can be attached. The guide rings can be screwed or screwed to the carrier elements. This allows power to be transmitted between the guide rings and the reference base body section, with the guide rings being detachably fastened at the same time.
In konkreter Ausgestaltung können die Trägerelemente einteilig mit dem Bezugsgrundkörperabschnitt ausgebildet oder an diesem befestigt, insbesondere angeschraubt sein. Jede Reihe von Trägerelementen kann dabei mindestens 4 und/oder höchstens 10 über den Umfang verteilte Trägerelemente aufweisen. Die Abstände der über den Umfang verteilten Trägerelemente dürfen dabei zum einen nicht zu groß werden, da die radiale Kraft je nach Aufgabe in jeder beliebigen Richtung angreifen kann und somit die Gegenkraft auch in der entsprechenden Gegenrichtung auf den Bezugsgrundkörperabschnitt übertragen werden können muss. Ein zu großer Abstand führt dabei zu erheblichen Biegemomenten in den Trägerelementen und ist somit als nachteilig anzusehen. Eine zu hohe Anzahl von Trägerelementen würden hingegen zu einer hohen Anzahl von Schraubenverbindungen führen, die beim Ein- oder Ausbau der Führungsringe zu lösen oder herzustellen sind, sodass sich eine Anzahl von 4 bis 10 über den Umfang verteilten Trägerelementen als vorteilhaft herausgestellt hat.In a specific embodiment, the carrier elements can be formed in one piece with the reference base body section or attached to it, in particular screwed on. Each row of carrier elements can have at least 4 and/or at most 10 carrier elements distributed over the circumference. On the one hand, the distances between the support elements distributed over the circumference must not be too great, since the radial force can act in any direction depending on the task and the counterforce must therefore also be able to be transmitted in the corresponding opposite direction to the reference base body section. Too large a distance leads to significant bending moments in the carrier elements and is therefore to be regarded as disadvantageous. On the other hand, an excessive number of carrier elements would lead to a large number of screw connections that have to be loosened or made when installing or removing the guide rings, so that a number of 4 to 10 carrier elements distributed over the circumference has proven to be advantageous.
Ferner kann die Kupplungsvorrichtung mindestens ein Klemmelement, insbesondere mehrere über den Umfang verteilte Klemmelemente umfassen, welche die beiden Führungsringe axial von außen klemmend umgreifen, um einem Ausbrechen der Führungsringe in axialer Richtung entgegen zu wirken. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass bei einer auf den justierbaren Grundkörperabschnitt aufgebrachten Radialkraft die Führungsringe durch die von diesen aufgenommene und auf den Bezugsgrundkörperabschnitt übertragene Gegenkraft dazu neigen, sich axial nach außen von dem Basiskörper der Stelleinrichtung weg zu bewegen. Durch die Klemmelemente werden die Führungsringe axial an dem Basiskörper der Stelleinrichtung gehalten. Die Klemmelemente können dabei an dem mittig zwischen den Führungsringen angeordneten Basiskörper befestigt, insbesondere verschraubt sein. Somit wird ein unbeabsichtigtes Lösen der Klemmelemente bedingt durch die bei einer rotatorischen Bewegung der Kupplungsvorrichtung auftretenden Fliehkräfte verhindert.Furthermore, the coupling device can comprise at least one clamping element, in particular a plurality of clamping elements distributed over the circumference, which clamp around the two guide rings axially from the outside in order to counteract the guide rings breaking out in the axial direction. This configuration is based on the consideration that when a radial force is applied to the adjustable base body section, the guide rings tend to move axially outwards away from the base body of the adjusting device due to the counterforce absorbed by them and transmitted to the reference base body section. The guide rings are held axially on the base body of the adjusting device by the clamping elements. The clamping elements can be fastened, in particular screwed, to the base body arranged centrally between the guide rings. Thus, an unintentional loosening of the clamping elements caused by the centrifugal forces occurring during a rotary movement of the coupling device is prevented.
Zum Aufbringen der radialen Kraft kann der Basiskörper eine Anlagefläche aufweisen, welche an einer Umfangsfläche des justierbaren Grundkörperabschnitts anliegt. Dabei kann in dem Basiskörper eine mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbare Radial-Druckkammer ausgebildet sein, wobei zwischen der Anlagefläche und der Radial-Druckkammer eine dünne Wandung vorgesehen ist, die durch einen Erhöhung der Drucks in der Radial-Druckkammer elastisch verformbar ist, um die radiale Kraft auf den justierbaren Grundkörperabschnitt aufzubringen. Gemäß dieser Ausgestaltung funktioniert die Stelleinrichtung ähnlich einem Hydrodehnspannfutter, d.h. durch eine Verformung einer an dem justierbaren Grundkörperabschnitt anliegenden Fläche wird eine Kraft auf den justierbaren Grundkörperabschnitt aufgebracht. Dazu ist zwischen der Anlagefläche und der Druckkammer lediglich eine dünne Wandung vorgesehen, welche durch eine Steigerung des Drucks in der Radial-Druckkammer elastisch verformbar ist. Sobald somit ein Druck auf das in der Radial-Druckammer befindliche Hydraulikmittel aufgebracht wird, verformt sich die dünne Wandung zu der Umfangsfläche des justierbaren Grundkörperabschnitts hin und bewirkt somit das Aufbringen einer Kraft mit einer radialen Wirkrichtung auf diesen. In Folge dessen wird der justierbare Grundkörperabschnitt relativ zu dem Bezugsgrundkörperabschnitt radial verschoben. Über die Einstellung des Drucks des Hydraulikmittels in der Radial-Druckkammer kann dabei der radiale Verstellweg vorgegeben werden.In order to apply the radial force, the base body can have a contact surface which bears against a peripheral surface of the adjustable base body section. A radial pressure chamber that can be acted upon by a hydraulic medium can be formed in the base body, with a thin wall being provided between the contact surface and the radial pressure chamber, which can be elastically deformed by increasing the pressure in the radial pressure chamber in order to compensate the radial force apply to the adjustable body section. According to this embodiment, the adjusting device works in a similar way to a hydraulic expansion chuck, ie deformation of a surface lying against the adjustable base body section causes a force to be exerted on the adjustable base body cut applied. For this purpose, only a thin wall is provided between the contact surface and the pressure chamber, which can be elastically deformed by increasing the pressure in the radial pressure chamber. Thus, as soon as pressure is applied to the hydraulic medium located in the radial pressure chamber, the thin wall deforms towards the peripheral surface of the adjustable base body section and thus causes a force with a radial effective direction to be applied to it. As a result, the adjustable body portion is radially displaced relative to the reference body portion. The radial adjustment path can be specified by adjusting the pressure of the hydraulic medium in the radial pressure chamber.
Die Radial-Druckkammer kann sich dabei über einen Umfangswinkel von mindestens 90°, insbesondere mindestens 120° und/oder höchstens über 180°, insbesondere höchstens 160°, bevorzugt über einen Umfangswinkel von 140° erstrecken. Durch einen derartigen Umfangswinkel der radial-Druckkammer wird auf einen entsprechenden Teilumfangsbereich des justierbaren Grundkörperabschnitts ein Druck aufgebracht, welcher eine resultierenden Kraft mit einer eindeutigen radialen Wirkrichtung bildet.The radial pressure chamber can extend over a circumferential angle of at least 90°, in particular at least 120° and/or at most over 180°, in particular at most 160°, preferably over a circumferential angle of 140°. With such a peripheral angle of the radial pressure chamber, a pressure is applied to a corresponding partial peripheral area of the adjustable base body section, which pressure forms a resultant force with a clear radial effective direction.
Zur Einstellung des Drucks des Hydraulikmittels in der Radial-Druckkammer weist die Stelleinrichtung Spannmittel auf, die ausgebildet sind, wahlweise eine Druckerhöhung in dem Hydraulikmittel zu bewirken, wobei die Spannmittel über einen Hydraulikmittelzuführkanal mit der Radial-Druckkammer wirkverbunden sind. Konkret können die Spannmittel eine Spannschraube umfassen, welche von einer radial äußeren Umfangsfläche des Basiskörpers zugänglich ist. Eine derartige Spannschraube stellt eine einfache Möglichkeit dar, den Druck des Hydraulikmittels in der Radial-Druckkammer anzupassen. Zur Realisierung der Wirkverbindung kann der Hydraulikmittelzufuhrkanal zwischen der Radial-Druckkammer und einem Vorratsbereich für Hydraulikmittel ausgebildet sein. Der Vorratsbereich kann dabei in der Form eines Kreiszylinders ausgebildet sein, in dem ein über die Spannschraube beweglicher Kolben verschiebbar angeordnet ist. Ein Eindrehen der Spannschraube bewirkt dann, dass Hydraulikmittel in die Radial-Druckkammer nachgeführt wird und sich der Druck des Hydraulikmittels erhöht, somit ebenfalls die radial auf den justierbaren Grundkörperabschnitt wirkende Kraft und im Ergebnis der Verstellweg des justierbaren Grundkörperabschnitts relativ zum Bezugsgrundkörperabschnitt.To adjust the pressure of the hydraulic medium in the radial pressure chamber, the adjusting device has clamping means which are designed to optionally increase the pressure in the hydraulic medium, the clamping means being operatively connected to the radial pressure chamber via a hydraulic medium supply channel. In concrete terms, the clamping means can comprise a clamping screw which is accessible from a radially outer peripheral surface of the base body. Such a clamping screw represents a simple way of adjusting the pressure of the hydraulic medium in the radial pressure chamber. In order to implement the operative connection, the hydraulic medium supply channel can be formed between the radial pressure chamber and a storage area for hydraulic medium. The storage area can be designed in the form of a circular cylinder in which a piston that can be moved via the clamping screw is arranged in a displaceable manner. Screwing in the clamping screw then causes hydraulic medium to be fed into the radial pressure chamber and the pressure of the hydraulic medium increases, thus also increasing the force acting radially on the adjustable base body section and, as a result, the adjustment path of the adjustable base body section relative to the reference base body section.
In weiterer Ausgestaltung der Ausführungsform kann die Spannschraube zum Verdrehen eine Eingriffsmöglichkeit für ein Betätigungsmittel, insbesondere einen Innen- oder Außensechskantschlüssel aufweisen. Eine derartige Eingriffsmöglichkeit für ein gängiges Werkzeug ermöglicht sowohl das manuelle, als auch das maschinelle Einstellen des Drucks, da beispielsweise in einer Werkzeugmaschine ein entsprechendes Betätigungsmittel geführt werden kann und maschinell in Eingriff mit der Spannschraube gebracht werden kann. Alternativ kann die Spannschraube auch mit einer Rändelmutter versehen sein, welche eine manuelle Einstellung des Drucks in der Radial-Druckkammer ohne die Notwendigkeit von Werkzeug ermöglicht. Denkbar ist auch, die Spannschraube mit einer Verzahnung zu versehen, in welche eine entsprechende Gegenverzahnung eines Betätigungsmittels insbesondere zum maschinellen Einstellen des Drucks in der Radial-Druckkammer eingreifen kann.In a further refinement of the embodiment, the clamping screw for turning can have an engagement option for an actuating means, in particular an Allen key or an Allen key. Such an intervention option for a common tool enables both manual and mechanical adjustment of the pressure, since, for example, a corresponding actuating means can be guided in a machine tool and can be mechanically engaged with the clamping screw. Alternatively, the clamping screw can also be provided with a knurled nut, which allows manual adjustment of the pressure in the radial pressure chamber without the need for tools. It is also conceivable to provide the clamping screw with a toothing, in which a corresponding counter-toothing of an actuating means can engage, in particular for the mechanical adjustment of the pressure in the radial pressure chamber.
Die Stelleinrichtung kann ferner ein mit der Radial-Druckkammer wirkverbundenes Entlüftungsventil aufweisen, um das Befüllen der Radial-Druckkammer mit dem Hydraulikmittel zu vereinfachen und die Bildung von Luftblasen, welche die Druckerhöhung des Hydraulikmittels erschweren würde, zu vermeiden.The adjusting device can also have a ventilation valve that is operatively connected to the radial pressure chamber, in order to simplify filling the radial pressure chamber with the hydraulic medium and to avoid the formation of air bubbles, which would make it more difficult to increase the pressure of the hydraulic medium.
Um die Winkellage der beiden Aufnahmeachsen relativ zueinander einzustellen, kann die Einstelleinrichtung geeignet sein, einen der beiden Grundkörperabschnitte derart elastisch zu verformen, dass dessen Aufnahmeachse relativ zu der Aufnahmeachse des anderen Grundkörperabschnitts gekippt wird. Mit anderen Worten wird das Einstellen der Winkellage der Aufnahmeachsen relativ zueinander dadurch realisiert, dass einer der beiden Grundkörperabschnitte durch die Einstelleinrichtung elastisch verformt wird. Die elastische Verformung führt dazu, dass die Aufnahmeachse des verformbaren Grundkörperabschnitts relativ zu der Aufnahmeachse des anderen Grundkörperabschnitts gekippt wird.In order to set the angular position of the two mounting axes relative to one another, the adjustment device can be suitable for elastically deforming one of the two base body sections in such a way that its mounting axis is tilted relative to the mounting axis of the other base body section. In other words, the angular position of the receiving axes is adjusted relative to one another in that one of the two main body sections is elastically deformed by the adjustment device. The elastic deformation results in the receiving axis of the deformable base body section being tilted relative to the receiving axis of the other base body section.
Dabei ist die Einstelleinrichtung bevorzugt geeignet, ein Biegemoment auf den verformbaren Grundkörperabschnitt aufzubringen, um diesen elastisch zu verformen. Konkret kann zum Erzeugen des Biegemoments die Einstelleinrichtung ausgebildet sein, um eine axiale, exzentrisch zur Aufnahmeachse wirkende Kraft auf den verformbaren Grundkörperabschnitt aufzubringen. Somit ist vorgesehen, durch ein Biegemoment, welches senkrecht zur Aufnahmeachse orientiert ist, eine elastische Verformung des Grundkörperabschnitts herbeizuführen mit der Wirkung, dass sich die Winkellage seiner Aufnahmeachse relativ zu der Aufnahmeachse des anderen Grundkörperabschnitts verändert. Ein senkrecht zur Aufnahmeachse orientiertes Biegemoment bewirkt ein Kippen der beiden Aufnahmeachsen relativ zueinander. Das Biegemoment wird vorzugsweise dadurch erzeugt, dass das Einstellelement eine axiale Kraft auf den verformbaren Grundkörperabschnitt aufbringt, wobei durch deren zur Aufnahmeachse exzentrische Wirklage der Abstand zur Aufnahmeachse einen Hebelarm bildet, durch welchen das Biegemoment erzeugt wird.In this case, the adjustment device is preferably suitable for applying a bending moment to the deformable base body section in order to deform it elastically. Specifically, to generate the bending moment, the adjustment device can be designed to apply an axial force acting eccentrically to the receiving axis on the deformable base body section. It is thus provided that a bending moment, which is oriented perpendicularly to the receiving axis, causes elastic deformation of the base body section with the effect that the angular position of its receiving axis changes relative to the receiving axis of the other base body section. A bending moment oriented perpendicularly to the mounting axis causes the two mounting axes to tilt relative to one another. The bending moment is preferably generated in that the adjusting element exerts an axial force on the deformable base body section applies, whereby the distance from the receiving axis forms a lever arm through which the effective position is eccentric to the receiving axis, through which the bending moment is generated.
In weiterer Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist die Einstelleinrichtung gegenüber dem verformbaren Grundkörperabschnitt um dessen Aufnahmeachse drehbar, um die Angriffslage der axialen Kraft einstellen zu können. Durch die Verdrehbarkeit der Einstelleinrichtung um die Aufnahmeachse des verformbaren Grundkörperabschnitts kann somit die Richtung eingestellt werden, in welche das Biegemoment wirkt und die beiden Aufnahmen relativ zueinander gekippt werden. Somit wird eine funktionale Trennung ermöglicht zwischen der Einstellung der Orientierung des Kippens der beiden Aufnahmen relativ zueinander, welche durch die Drehlage der Einstelleinrichtung um die Aufnahmeachse des verformbaren Grundkörperabschnitts vorgegeben wird und der betragsmäßigen Größe des Kippwinkels, welcher durch die Größe der exzentrisch zur Aufnahmeachse wirkenden Kraft definiert wird.In a further refinement of this embodiment, the adjustment device can be rotated relative to the deformable base body section about its receiving axis in order to be able to adjust the application position of the axial force. Due to the fact that the adjustment device can be rotated about the receiving axis of the deformable base body section, the direction in which the bending moment acts and the two receptacles are tilted relative to one another can thus be adjusted. This enables a functional separation between the adjustment of the orientation of the tilting of the two receptacles relative to one another, which is specified by the rotational position of the adjustment device about the receptacle axis of the deformable base body section, and the magnitude of the tilting angle, which is determined by the magnitude of the force acting eccentrically to the receptacle axis is defined.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der verformbare Grundkörperabschnitt ringförmig ausgebildet und in seiner radialen Außenfläche eine ein Festkörpergelenk bildende ringförmig umlaufende Nut vorgesehen, in welcher die Einstelleinrichtung angeordnet ist. Die resultierende Querschnittsverengung des Grundkörperabschnitts erhöht dessen elastische Verformbarkeit und vereinfacht somit ein definiertes Kippen der Aufnahmeachse des verformbaren Grundkörperabschnitts.In a preferred embodiment, the deformable base body section is ring-shaped and provided in its radial outer surface is a ring-shaped circumferential groove forming a flexure joint, in which groove the adjusting device is arranged. The resulting narrowing of the cross section of the base body section increases its elastic deformability and thus simplifies a defined tilting of the receiving axis of the deformable base body section.
Zum Aufbringen der Axialkraft kann die Einstelleinrichtung einen ringförmigen Basiskorpus aufweisen, in welchem eine mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbare Axial-Druckkammer ausgebildet ist, wobei zwischen mindestens einer stirnseitigen Oberfläche des Basiskorpus, welche an einer Seitenwand der Nut anliegt, und der Axial-Druckkammer eine dünne Wandung vorgesehen ist, die durch eine Erhöhung des Drucks in der Axial-Druckkammer elastisch axial verformbar ist, um die axiale Kraft auf den Grundkörperabschnitt aufzubringen. In ähnlicher Weise wie bei der bereits zuvor beschriebenen Stelleinrichtung kann somit auch die Einstelleinrichtung mit einer Druckkammer versehen sein, die durch eine dünne Wandung von einer stirnseitigen Oberfläche des Basiskorpus getrennt ist, sodass die dünne Wandung verformbar ist, um gegen die anliegende Seitenwand der Nut die axiale Kraft aufzubringen. Bevorzugt kann dabei an beiden stirnseitigen Oberflächen eine dünne Wandung vorgesehen sein, sodass zu beiden Seitenwänden der Nut hin eine Verformung der dünnen Wandung des Basiskorpus stattfindet. Die Axial-Druckkammer kann dazu mehrere Druckkammerabschnitte aufweisen, die in der Umgebung der dünnen Wandung eine größere Erstreckung in radialer Richtung aufweisen als in einem axial mittigen Abschnitt des Basiskorpus, wodurch einerseits eine höhere Verformung und somit eine günstigere Krafteinleitung auf die Seitenwände der Nut ermöglicht wird, andererseits durch den verringerten Querschnitt im axial mittigen Bereich eine hohe Stabilität des Basiskorpus gewährleistet ist.To apply the axial force, the adjustment device can have an annular base body in which an axial pressure chamber that can be acted upon by a hydraulic medium is formed, with a thin wall between at least one end surface of the base body, which bears against a side wall of the groove, and the axial pressure chamber is provided, which is elastically axially deformable by increasing the pressure in the axial pressure chamber in order to apply the axial force to the base body section. In a similar way to the adjusting device already described above, the adjusting device can also be provided with a pressure chamber which is separated from a front surface of the base body by a thin wall, so that the thin wall can be deformed in order to press against the adjacent side wall of the groove apply axial force. A thin wall can preferably be provided on both end surfaces, so that the thin wall of the base body is deformed towards both side walls of the groove. For this purpose, the axial pressure chamber can have several pressure chamber sections, which in the vicinity of the thin wall have a greater extension in the radial direction than in an axially central section of the base body, which on the one hand enables greater deformation and thus a more favorable introduction of force to the side walls of the groove On the other hand, the reduced cross-section in the axially central area ensures high stability of the base body.
Bevorzugt erstreckt sich die Axial-Druckkammer über einen Umfangswinkel von mindestens 30° und/oder höchstens 90°, bevorzugt über einen Winkel von 60°. Durch einen derartigen Umfangswinkel der Axial-Druckkammer wird auf einen Teilumfangsbereich der Seitenwand der Nut ein Druck aufgebracht, welcher eine resultierende axiale Kraft mit einer in Umfangsrichtung mittig im Bereich der Axial-Druckkammer liegenden Wirklage bildet.The axial pressure chamber preferably extends over a circumferential angle of at least 30° and/or at most 90°, preferably over an angle of 60°. Such a peripheral angle of the axial pressure chamber exerts a pressure on a partial peripheral area of the side wall of the groove, which pressure forms a resultant axial force with an active position in the circumferential direction in the center of the area of the axial pressure chamber.
In weiterer Ausgestaltung kann in der Einstelleinrichtung ein Spannorgan vorgesehen sein, welches ausgebildet ist, wahlweise eine Druckerhöhung in dem Hydraulikmittel zu bewirken, wobei das Spannorgan über einen Hydraulikmittelnachführkanal mit der Axial-Druckkammer wirkverbunden ist. Konkret kann das Spannorgan eine Einstellschraube umfassen, welche von einer radial äußeren Umfangsfläche der Einstelleinrichtung zugänglich ist. In gleicher Weise wie bei der zuvor beschriebenen Stelleinrichtung ermöglicht es eine derartige Einstellschraube auf einfache Weise, den Druck des Hydraulikmittels in der Axial-Druckkammer anzupassen. Der Hydraulikmittelnachführkanal kann sich dabei zwischen der Axial-Druckkammer und einem Vorratsraum für Hydraulikmittel erstrecken. Der Vorratsraum weist bevorzugt die Form eines Kreiszylinders auf, in welchem ein durch die Einstellschraube bewegbarer Betätigungskolben verschiebbar angeordnet ist. Ein Eindrehen der Einstellschraube bewirkt somit, dass Hydraulikmittel in die axial-Druckkammer nachgeführt wird und sich der Druck des Hydraulikmittels erhöht, wodurch ebenfalls die axial auf den verformbaren Grundkörperabschnitt wirkende Kraft und im Ergebnis der Verstellwinkel der Aufnahmeachsen relativ zueinander ebenfalls erhöht.In a further embodiment, a tensioning element can be provided in the adjustment device, which is designed to selectively cause a pressure increase in the hydraulic medium, the tensioning element being operatively connected to the axial pressure chamber via a hydraulic medium feed channel. In concrete terms, the tensioning element can comprise an adjustment screw which is accessible from a radially outer peripheral surface of the adjustment device. In the same way as with the adjusting device described above, such an adjusting screw makes it possible to adjust the pressure of the hydraulic medium in the axial pressure chamber in a simple manner. The hydraulic medium replenishment channel can extend between the axial pressure chamber and a storage space for hydraulic medium. The reservoir preferably has the shape of a circular cylinder, in which an actuating piston that can be moved by the adjusting screw is arranged in a displaceable manner. Turning in the adjusting screw thus causes hydraulic medium to be fed into the axial pressure chamber and the pressure of the hydraulic medium increases, which also increases the force acting axially on the deformable base body section and, as a result, also increases the adjustment angle of the receiving axes relative to one another.
Zum Verdrehen der Einstellschraube kann diese eine Eingriffsmöglichkeit für ein Betätigungsmittel, insbesondere einen Innen- oder Außensechskantschlüssel aufweisen. Denkbar ist auch, an der Einstellschraube eine Verzahnung vorzusehen, in welche eine entsprechende Gegenverzahnung eines Betätigungsmittels eingreifen kann. Dadurch wird sowohl das manuelle, als auch das maschinelle Einstellen des Drucks des Hydraulikmittels in der Axial-Druckkammer ermöglicht. Beispielsweise kann an dem Werkzeugrevolver einer Werkzeugmaschine ein entsprechendes Betätigungsmittel angebracht sein, wodurch ein maschinelles Verdrehen der Einstellschraube ermöglicht wird. In gleiche Weise wie bei der bereits beschriebenen Stelleinrichtung kann die Einstellschraube auch mit einer Rändelmutter versehen sein, welche eine manuelle Einstellung des Drucks in der Axial-Druckkammer ohne die Notwendigkeit von Werkzeug ermöglicht.In order to turn the adjusting screw, it can have an engagement possibility for an actuating means, in particular an Allen key or an Allen key. It is also conceivable to provide teeth on the adjusting screw, in which a corresponding counter-toothing of an actuating means can engage. This enables both manual and mechanical adjustment of the pressure of the hydraulic medium in the axial pressure chamber. For example, a corresponding actuating means can be attached to the tool turret of a machine tool be brought, whereby a machine turning of the adjusting screw is made possible. In the same way as with the adjusting device already described, the adjusting screw can also be provided with a knurled nut, which enables manual adjustment of the pressure in the axial pressure chamber without the need for tools.
Ferner kann die Einstelleinrichtung ein Entlüftungsventil umfassen, welches mit der Axial-Druckkammer wirkverbunden ist, um ein einfaches Befüllen dieser mit Hydraulikmittel zu ermöglichen. Die Bildung von Luftblasen im Bereich der Axial-Druckkammer kann damit vermieden werden.Furthermore, the adjusting device can include a vent valve, which is operatively connected to the axial pressure chamber in order to enable it to be easily filled with hydraulic medium. The formation of air bubbles in the area of the axial pressure chamber can thus be avoided.
In weiterer Ausgestaltung kann der Basiskorpus zum Einsetzen in die Nut geteilt ausgeführt sein und mehrere Umfangsabschnitte umfassen, die in die Nut einsetzbar und miteinander insbesondere mittels einer Schraubverbindung verbindbar oder verbunden sind. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, durch eine geteilte Ausführbarkeit ein Einsetzen und ein Entnehmen in die Nut des verformbaren Grundkörperabschnitts zu vereinfachen und somit insbesondere ein Auswechseln der Einstelleinrichtung zu ermöglichen.In a further refinement, the base body can be designed to be divided for insertion into the groove and can comprise a plurality of peripheral sections which can be inserted into the groove and which can be or are connected to one another, in particular by means of a screw connection. This configuration is based on the consideration of simplifying insertion and removal into the groove of the deformable base body section by means of a split feasibility and thus in particular enabling the adjustment device to be exchanged.
Bevorzugt ist der Grundkörper einteilig ausgebildet, wobei der Grundköper und/oder der Basiskörper der Stelleinrichtung und/oder mindestens ein Umfangsabschnitt des Basiskorpus der Einstelleinrichtung mittels eines generativen Fertigungsverfahrens, insbesondere mittels selektiven Laserschmelzens hergestellt wurden. Eine einteilige Ausgestaltung des Grundkörpers hat den Vorteil, dass aufwendige Montagearbeiten entfallen und Fehlermöglichkeiten so vermieden werden. Aufgrund der komplexen Geometrie eignen sich der Grundkörper, welcher die Federelemente und/oder die Trägerelemente umfassen kann, genauso wie der Basiskörper der Stelleinrichtung und die Umfangsabschnitte des Basiskorpus der Einstelleinrichtung bevorzugt für die Verwendung eines generativen Fertigungsverfahrens. Durch ein solches Fertigungsverfahren können üblicherweise nahezu beliebige Werkstückgeometrien erzeugt werden. Vorzugsweise sind der Grundkörper und/oder der Basiskörper der Stelleinrichtung und/oder die Umfangsabschnitte des Basiskorpus der Einstelleinrichtung aus einem formsteifen, aber elastisch verformbaren Material ausgebildet, beispielsweise einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Stahl- oder Aluminiumwerkstoff, oder einem Kunststoff ausgebildet. Insbesondere für metallische Werkstoffe eignet sich das selektive Laserschmelzen als Fertigungsverfahren.The base body is preferably designed in one piece, with the base body and/or the base body of the adjusting device and/or at least a peripheral section of the base body of the adjusting device being produced by means of an additive manufacturing process, in particular by means of selective laser melting. A one-piece design of the base body has the advantage that there is no need for complex assembly work and the possibility of errors is thus avoided. Due to the complex geometry, the base body, which can include the spring elements and/or the carrier elements, as well as the base body of the adjusting device and the peripheral sections of the base body of the adjusting device are preferably suitable for using an additive manufacturing process. Such a manufacturing process can usually produce almost any workpiece geometry. The base body and/or the base body of the adjustment device and/or the peripheral sections of the base body of the adjustment device are preferably made of a dimensionally stable but elastically deformable material, for example a metallic material, in particular a steel or aluminum material, or a plastic. Selective laser melting is a particularly suitable manufacturing process for metallic materials.
Die in den Grundkörperabschnitten ausgebildeten Aufnahmen können als eine zu den voneinander abgewandten Stirnseiten hin offene Ausnehmung insbesondere mit einem reisförmigen Querschnitt zum Einbringen eines rotationssymmetrischen, insbesondere wellenförmigen Bauteils ausgebildet sein. Ein kreisförmiger Querschnitt der Aufnahmen ermöglicht ein sauber zentriertes Anbringen von Bauteilen an die beiden Grundkörperabschnitte.The receptacles formed in the base body sections can be formed as a recess which is open towards the end faces facing away from one another, in particular with a rice-shaped cross section for inserting a rotationally symmetrical, in particular corrugated, component. A circular cross-section of the receptacles enables components to be attached to the two main body sections in a clean, centered manner.
Des Weiteren können an den Grundkörperabschnitten Kuppelmittel vorgesehen sein, um eine Welle-Nabe-Verbindung mit einem an der jeweiligen Aufnahme anzubringenden Bauteil ausbilden zu können. Eine Welle-Nabe-Verbindung ist erforderlich, um insbesondere bei rotierenden Bauteilen Drehmomente übertragen zu können. Als mögliche Welle-Nabe-Verbindung kommen beispielsweise Verschraubungen in Betracht, sodass als Kuppelmittel Bohrungen, insbesondere Gewindebohrungen an den Grundkörperabschnitten vorgesehen sein können. Alternativ können auch Nuten in die Aufnahmen der Grundkörperabschnitte eingebracht sein, um beispielsweise eine Verbindung mittels Passfedern realisieren zu können. Ferner können die Aufnahmen als offene Ausnehmungen mit einem profilierten Querschnitt versehen sein, um ein Bauteil mit einem korrespondierenden Gegenquerschnitt aufzunehmen.Furthermore, coupling means can be provided on the base body sections in order to be able to form a shaft-hub connection with a component to be attached to the respective receptacle. A shaft-hub connection is required in order to be able to transmit torque, especially with rotating components. As a possible shaft-hub connection, for example, screw connections can be considered, so that bores, in particular threaded bores, can be provided on the base body sections as coupling means. Alternatively, grooves can also be introduced into the receptacles of the base body sections, in order to be able to realize a connection by means of feather keys, for example. Furthermore, the receptacles can be provided as open recesses with a profiled cross section in order to accommodate a component with a corresponding counter cross section.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Anordnung zum Ausrichten eines Werkzeugs oder eines Werkstücks an einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine, umfassend:
- eine Kupplungsvorrichtung wie zuvor beschrieben, wobei eine Aufnahme als antriebsseitige Aufnahme ausgebildete ist und mit der rotierend antriebbaren Spindel verbunden ist und die andere Aufnahme als abtriebseitige Aufnahme ausgebildet ist, an welcher das Werkzeug oder Werkstück angebracht ist.
- Messmittel zur Erfassung der Rundlaufeigenschaften des Werkzeugs oder des Werkstücks.
- a coupling device as described above, wherein one receptacle is designed as a drive-side receptacle and is connected to the rotationally drivable spindle and the other receptacle is designed as a driven-side receptacle to which the tool or workpiece is attached.
- Measuring equipment for recording the concentricity properties of the tool or the workpiece.
Es ist somit vorgesehen, die erfindungsgemäße Kupplungsvorrichtung zum Ausrichten eines Werkzeugs oder eines Werkstücks in einer Werkzeugmaschine zu verwenden. Die Werkzeugmaschine umfasst dabei eine rotierend antreibbare Spindel, an welcher die Kupplungsvorrichtung über eine ihrer beiden Aufnahmen angebracht ist. Die dieser antriebsseitigen Aufnahme gegenüberliegende abtriebseitige Aufnahme dient zur Anbringung des Werkzeugs oder Werkstücks. Konkret kann an der abtriebseitigen Aufnahme eine Spanneinrichtung zum Spannen des Werkzeugs oder Werkstücks angebracht sein, welche als Hydrodehnspannfutter oder als Mehrbackenfutter, insbesondere als Dreibackenfutter ausgebildet sein kann.It is therefore intended to use the coupling device according to the invention for aligning a tool or a workpiece in a machine tool. The machine tool includes a rotationally drivable spindle to which the coupling device is attached via one of its two receptacles. The output-side mount opposite this drive-side mount is used for attaching the tool or workpiece. Specifically, a clamping device for clamping the tool or workpiece can be attached to the output-side receptacle, which can be designed as a hydraulic expansion chuck or as a multi-jaw chuck, in particular as a three-jaw chuck.
Die Messmittel können zur Erfassung sowohl des Taumel-, als auch des Rundlauffehlers des in Rotation versetzten Werkzeugs oder Werkstücks geeignet sein. Eine Ermittlung des Taumelfehlers und des Rundlauffehlers ist erforderlich, da die Kupplungsvorrichtung es ermöglicht, unabhängig voneinander die Winkellage und den radialen Versatz der beiden Aufnahmeachsen relativ zueinander einzustellen.The measuring means can be suitable for detecting both the wobbling error and the concentricity error of the tool or workpiece set in rotation. It is necessary to determine the wobbling error and the concentricity error, since the coupling device makes it possible to set the angular position and the radial offset of the two receiving axes relative to one another independently of one another.
Konkret können die Messmittel zwei bezogen auf die antriebsseitige Aufnahmeachse axial voneinander beabstandete Messuhren umfassen, welche an der Außenkontur des Werkzeugs oder Werkstücks anliegen oder in Anlage bringbar sind, um den Taumelfehler und den Rundlauffehler des in Rotation versetzten Werkzeugs oder Werkstücks zu umfassen. Als Messuhr wird dabei eine Messeinrichtung verstanden, die einen Kontaktsensor besitzt, welcher im vorliegenden Fall an einer Außenfläche des Werkzeugs oder Werkstücks in Anlage gebracht wird. Der Kontaktsensor muss dabei in Anlage an einer kreiszylindrischen Außenkontur gebracht werden. Bei einem Werkzeug bietet sich dafür der Werkzeugschaft an, der üblicherweise einen kreisförmigen Querschnitt besitzt. Wird das Werkzeug oder Werkstück in eine langsame Rotation versetzt, so wird bei Vorliegen eines Taumel- oder Rundlauffehlers der an der Außenkontur anliegende Kontaktsensor bewegt. Die Messuhr ist geeignet, selbst kleine Lageänderungen des Kontaktsensors zu erkennen und entsprechend anzuzeigen. Dazu kann die Messuhr über eine Analog- oder Digitalanzeige verfügen und/oder über eine entsprechende Schnittstelle mit einer Steuerung der Werkzeugmaschine verbunden sein.In concrete terms, the measuring means can comprise two dial gauges which are axially spaced apart from one another in relation to the drive-side receiving axis and which rest or can be brought into contact with the outer contour of the tool or workpiece in order to include the wobbling error and the concentricity error of the tool or workpiece set in rotation. A dial gauge is understood to mean a measuring device which has a contact sensor which, in the present case, is brought into contact with an outer surface of the tool or workpiece. The contact sensor must be brought into contact with a circular-cylindrical outer contour. In the case of a tool, the tool shank, which usually has a circular cross section, is ideal for this. If the tool or workpiece is set to rotate slowly, the contact sensor on the outer contour is moved if there is a wobble or concentricity error. The dial gauge is capable of detecting even small changes in the position of the contact sensor and displaying them accordingly. For this purpose, the dial gauge can have an analog or digital display and/or be connected to a control of the machine tool via a corresponding interface.
Zwei axial voneinander beabstandete, für sich jeweils den Rundlauffehler erfassende Messuhren ermöglichen es, sowohl den Taumel-, als auch den Rundlauffehler des eingespannten Werkzeugs oder Werkstücks zu erfassen, da eine zu der Drehachse geneigte Mittelachse des Werkzeugs oder Werkstücks bei zwei axial voneinander beabstandeten Messpunkten zu unterschiedlichen Anzeigewerten des Rundlauffehlers führt, aus deren Differenz ein unmittelbarer Rückschluss auf den Taumelfehler möglich ist.Two dial gauges that are axially spaced apart and each record the concentricity error make it possible to detect both the wobble error and the concentricity error of the clamped tool or workpiece, since a central axis of the tool or workpiece that is inclined to the axis of rotation at two measuring points that are axially spaced apart from one another different display values of the concentricity error, from the difference of which a direct conclusion about the wobbling error is possible.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Anordnung zum automatisierten Ausrichten eines Werkzeugs oder Werkstücks an einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine ausgebildet sein, wobei Betätigungsmittel vorgesehen sind, welche mit dem Spannmittel und dem Spannorgan in Eingriff bringbar sind. Mit anderen Worten kann eine derartige Anordnung vollautomatisiert betrieben werden, wenn beispielsweise die Werkzeugmaschine derart ausgestattet ist, dass Betätigungsmittel automatisiert mit dem Spannmittel und der Stelleinrichtung und dem Spannorgan der Einstelleinrichtung in Eingriff bringbar sind. Konkret kann es sich bei den Betätigungsmitteln um Werkzeuge mit einer entsprechenden Eingriffskontur handeln, die mit einer entsprechenden Gegenkontur, welche mit einer entsprechenden Gegenkontur am Spannmittel oder Spannorgan in Eingriff gebracht wird, beispielsweise ein Werkzeug mit einem Innen- oder Außensechskantprofil. Des Weiteren können die Betätigungsmittel auch dazu ausgestaltet sein, um die Stelleinrichtung und die Einstelleinrichtung um eine Aufnahmeachse des Grundkörpers zu verdrehen und so die Wirkrichtung der radialen Kraft, bzw. die Angriffslage der axialen Kraft einstellen zu können. In effizienter Weise können identische Betätigungsmittel für die Betätigung des Spannmittels und des Spannorgans vorgesehen sein, die beispielsweise am Werkzeugrevolver einer Werkzeugmaschine angebracht sein können.Furthermore, the arrangement according to the invention can be designed for the automated alignment of a tool or workpiece on a rotatably drivable spindle of a machine tool, with actuating means being provided which can be brought into engagement with the clamping means and the clamping element. In other words, such an arrangement can be operated fully automatically if, for example, the machine tool is equipped in such a way that actuating means can be automatically brought into engagement with the clamping means and the adjusting device and the clamping element of the adjusting device. Specifically, the actuating means can be tools with a corresponding engagement contour, which is brought into engagement with a corresponding counter-contour, which is brought into engagement with a corresponding counter-contour on the clamping means or clamping element, for example a tool with an internal or external hexagonal profile. Furthermore, the actuating means can also be designed to rotate the adjusting device and the adjusting device about a receiving axis of the base body and thus to be able to adjust the direction of action of the radial force or the position of application of the axial force. In an efficient manner, identical actuating means can be provided for actuating the clamping means and the clamping element, which can be attached to the tool turret of a machine tool, for example.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausrichten eines Werkzeugs oder Werkstücks an einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine umfasst die folgenden Schritte:
- Bereitstellen einer Anordnung wie zuvor beschrieben mit einem drehfest in die abtriebsseitige Aufnahme eingebrachten Werkzeug oder Werkstück;
- Kippen der beiden Aufnahmen relativ zueinander durch Betätigen der Einstelleinrichtung, um den Taumelfehler des in Rotation versetzten Werkzeugs oder Werkstücks zu kompensieren;
- Verstellen der Aufnahmeachsen in Radialrichtung relativ zueinander durch Betätigen der Stelleinrichtung, um den Rundlauffehler des in Rotation versetzen Werkzeugs oder Werkstücks zu kompensieren.
- Providing an arrangement as described above with a tool or workpiece which is introduced into the output-side receptacle in a rotationally fixed manner;
- Tilting the two receptacles relative to one another by actuating the adjustment device in order to compensate for the wobbling error of the tool or workpiece set in rotation;
- Adjusting the receiving axes in the radial direction relative to one another by actuating the adjusting device in order to compensate for the concentricity error of the tool or workpiece set in rotation.
Mit anderen Worten ermöglicht es die erfindungsgemäße Anordnung, insbesondere durch die darin vorgesehene Kupplungsvorrichtung, den Taumelfehler und den Rundlauffehler eines gespannten Werkzeugs oder Werkstücks unabhängig voneinander zu kompensieren. Das Ausrichten eines Werkzeugs oder Werkstücks umfasst deshalb zwei voneinander unabhängige Schritte, nämlich zunächst die Kompensation des Taumelfehlers, also die Winkelabweichung zwischen der Drehachse des Werkzeugs oder Werkstücks und der Mittelachse des Werkzeugs oder Werkstücks. Somit wird in einem ersten Schritt die Drehachse parallel zur Mittelachse ausgerichtet. In einem zweiten Schritt werden die Aufnahmeachsen der Kupplungsvorrichtung in Radialrichtung relativ zueinander verstellt, um die Drehachse und die bereits parallel zu dieser verlaufende Mittelachse des Werkzeugs oder Werkstücks koaxial zueinander auszurichten.In other words, the arrangement according to the invention makes it possible, in particular through the coupling device provided therein, to compensate for the wobbling error and the concentricity error of a clamped tool or workpiece independently of one another. The alignment of a tool or workpiece therefore includes two independent steps, namely firstly the compensation of the wobble error, i.e. the angular deviation between the axis of rotation of the tool or workpiece and the central axis of the tool or workpiece. Thus, in a first step, the axis of rotation is aligned parallel to the central axis. In a second step, the receiving axes of the coupling device are adjusted relative to one another in the radial direction in order to align the axis of rotation and the central axis of the tool or workpiece, which already runs parallel thereto, coaxially with one another.
In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Betätigen der Einstelleinrichtung der Winkelfehler ermittelt wird. Dies kann beispielsweise über zwei axial voneinander beabstandete Messuhren geschehen, indem diese in Anlage an eine kreiszylindrische Außenkontur des Werkzeugs oder Werkstücks gebracht werden und das Werkzeug oder Werkstück in eine insbesondere langsame, ein Ablesen der Messuhren gestattende Rotation versetzt wird. Durch den Abgleich der Rundlauffehler an den beiden Messuhren kann der Taumelfehler bestimmt werden.In a further embodiment of the method according to the invention, it is provided that the angle error is determined before the setting device is actuated. This can be done, for example, using two dial gauges that are axially spaced apart from one another, by bringing them into contact with a circular-cylindrical outer contour of the tool or workpiece and causing the tool or workpiece to rotate particularly slowly, allowing the dial gauges to be read. The wobble error can be determined by comparing the run-out errors on the two dial gauges.
Bevorzugt umfasst die Ermittlung des Taumelfehlers sowohl die Ermittlung der Größe des Taumelfehlers, als auch die Ermittlung der Orientierung des Taumelfehlers. Eine Ermittlung beider Größen ist erforderlich, da zum Kippen der beiden Aufnahmen in bevorzugter Ausgestaltung der Kupplungsvorrichtung die Einstelleinrichtung entsprechend um die Aufnahmeachse gedreht werden muss, sodass sie der Drehlage des höchsten Taumelfehlers entgegen wirkt. Die Ermittlung der Größe des Taumelfehlers ist wiederrum erforderlich, um den Kippwinkel der beiden Aufnahmen relativ zueinander durch Betätigen der Einstellmittel vorgeben zu können.The determination of the wobble error preferably includes both the determination of the size of the wobble error and the determination of the orientation of the wobble error. It is necessary to determine both variables, since in order to tilt the two receptacles in a preferred embodiment of the coupling device, the adjustment device must be rotated around the receptacle axis so that it counteracts the rotational position of the highest wobble error. The determination of the magnitude of the wobble error is in turn necessary in order to be able to specify the tilt angle of the two receptacles relative to one another by actuating the setting means.
Konkret umfasst das Betätigen der Einstelleinrichtung die Einstellung der Richtung des Kippens korrespondierend zu der Richtung des Winkelfehlers und die Einstellung der Größe des Kippwinkels des Grundkörperabschnitts korrespondierend zur Größe des Taumelfehlers. Der Taumelfehler ist vollständig kompensiert, wenn die beiden axial beabstandeten Messuhren bei einer Rotationsbewegung des Werkzeugs oder Werkstücks die gleichen Werte für den Rundlauffehler anzeigen.Specifically, the actuation of the adjustment device includes setting the direction of the tilting corresponding to the direction of the angular error and setting the size of the tilting angle of the main body section corresponding to the size of the wobbling error. The wobble error is fully compensated if the two axially spaced dial gauges show the same values for the run-out error during a rotational movement of the tool or workpiece.
In an sich gleicher Weise wie hinsichtlich der Korrektur des Taumelfehlers ist vorgesehen, dass vor dem Betätigen der Stelleinrichtung der Rundlauffehler ermittelt wird. Analog umfasst die Ermittlung des Rundlauffehlers die Ermittlung der Größe und der Richtung des Rundlauffehlers.In the same way as with regard to the correction of the wobbling error, it is provided that the concentricity error is determined before the actuating device is actuated. Similarly, determining the runout includes determining the size and direction of the runout.
Das Betätigen der Stelleinrichtung wiederrum umfasst in bevorzugter Weise die Einstellung der Richtung des Verstellens der Aufnahmeachse relativ zueinander korrespondierend zu der Richtung des Rundlauffehlers und die Einstellung der Größe des Verstellwegs korrespondierend zu der Größe des Rundlauffehlers.The actuation of the adjusting device in turn preferably includes the setting of the direction of the adjustment of the receiving axis relative to one another corresponding to the direction of the concentricity error and the setting of the size of the adjustment path corresponding to the size of the concentricity error.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüche, sowie dem nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung zu entnehmen.Further advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims and in the exemplary embodiment explained below with reference to the attached drawing.
In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine Kupplungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in Seitenansicht; -
2 dieKupplungsvorrichtung aus 1 in einer Längsschnittansicht; -
3 dieKupplungsvorrichtung aus 1 und2 in einer Querschnittansicht entlang der Schnittlinie D-D; -
4 dieKupplungsvorrichtung aus 1 in einer Querschnittansicht entlang der Schnittlinien E-E; -
5 die Stelleinrichtungder Kupplungsvorrichtung aus 1 in einer Vorderansicht; -
6 dieStelleinrichtung aus 5 in einer Querschnittansicht; -
7 dieStelleinrichtung aus 5 in einer Längsschnittansicht; -
8 die Einstelleinrichtungder Kupplungsvorrichtung aus 1 in einer Vorderansicht; -
9 dieEinstelleinrichtung aus 8 in einer Querschnittansicht; -
10 dieEinstelleinrichtung aus 8 in einer Teillängsschnittansicht.
-
1 a coupling device according to the present invention in side view; -
2 thecoupling device 1 in a longitudinal sectional view; -
3 thecoupling device 1 and2 in a cross-sectional view along line DD; -
4 thecoupling device 1 in a cross-sectional view along section lines EE; -
5 the actuating device of thecoupling device 1 in a front view; -
6 the setting device off5 in a cross-sectional view; -
7 the setting device off5 in a longitudinal sectional view; -
8th the adjustment device of thecoupling device 1 in a front view; -
9 the adjustment device8th in a cross-sectional view; -
10 the adjustment device8th in a partial longitudinal section view.
Die
Der Grundkörper 2 besitzt zwei Grundkörperabschnitte 2a, 2b, an denen jeweils eine Aufnahme 3, 4 zum Anbringen und Fixieren der beiden zu verbindenden Bauteile mit koaxial zur zentralen Achse X verlaufenden Aufnahmeachsen X1, X2 vorgesehen ist. Die Aufnahmen 3, 4 sind als zu den jeweiligen Stirnseiten des Grundkörpers 2 hin offene Ausnehmungen mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, um ein rotationssymmetrisches Bauteil in diese einbringen zu können. Ferner sind Kuppelmittel vorgesehen, um eine Welle-Nabe-Verbindung mit einem an der jeweiligen Aufnahme 3, 4 anzubringenden Bauteil ausbilden zu können. Konkret sind dazu in den Ausnehmungen Nuten 5 ausgebildet.The
Die beiden Grundkörperabschnitte 2a, 2b greifen unter Bildung eines Radialspaltes 6 ineinander, wobei die beiden Grundkörperabschnitte 2a, 2b durch Federelemente 7, welche den Radialspalt 6 überbrücken und sich radial zwischen den Grundkörperabschnitten 2a, 2b erstrecken, miteinander verbunden sind.The two
Durch die federelastische Verbindung der beiden Grundkörperabschnitte 2a, 2b können diese relativ zueinander in einer Radialrichtung bezüglich einer der Aufnahmeachsen X1, X2 verstellt werden. Dazu ist eine Stelleinrichtung 8 mit einem ringförmigen Basiskörper 9 an einem Grundkörperabschnitt - dem Bezugsgrundkörperabschnitt 2a - radial festgehalten und geeignet, auf den anderen - den justierbaren Grundkörperabschnitt 2b - eine Kraft mit einer bezogen auf eine der beiden Aufnahmeachse X1, X2 radialen Wirkrichtung aufzubringen, um den justierbaren Grundkörperabschnitt 2b relativ zum Bezugsgrundkörperabschnitt 2a zu verschieben. Vorliegend bildet der Bezugsgrundkörperabschnitt 2a den radial inneren Grundkörperabschnitt und der justierbare Grundkörperabschnitt 2b den radial äußeren Grundkörperabschnitt.Due to the resilient connection of the two
Die radial feste Positionierung des Basiskörpers 9 an dem Bezugsgrundkörperabschnitt 2a erfolgt durch Stützmittel. Diese umfassen zwei umlaufende Führungsstege 10, welche jeweils an einer der beiden Stirnseiten des Basiskörpers 9 ausgebildet sind und von diesem axial vorragen, sowie zwei Führungsringe, welche an dem Bezugsgrundkörperabschnitt 2a befestigt sind. Die Führungsringe 11 weisen jeweils einen zu dem entsprechenden Führungssteg 10 korrespondierenden Gegensteg 12 auf, der radial außen am den zugeordneten Führungssteg 10 anliegt, um den Basiskörper 9 der Stelleinrichtung 8 radial zu positionieren.The radially fixed positioning of the
Die Führungsringe 11 sind mit jeweils sechs Trägerelementen 13 festgeschraubt, welche in zwei axial bezogen auf seine Aufnahmeachse X1 zueinander versetzten Reihen jeweils über den Umfang an dem Bezugsgrundkörperabschnitt 2a angeordnet sind. Die Trägerelemente 13 durchsetzen radial den justierbaren Grundkörperabschnitt 2b nach außen, wozu in diesem Ausnehmungen 14 vorgesehen sind. Die Trägerelemente 13 berühren dadurch den justierbaren Grundkörperabschnitt 2b nicht, sodass dieser relativ zum Bezugsgrundkörperabschnitt 2a verstellbar ist. Vorliegend sind die Trägerelemente 13 an dem Bezugsgrundkörperabschnitt 2a angeschraubt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Trägerelemente 13 einteilig mit diesem auszubilden.The guide rings 11 are each screwed to six
Um ein Ausbrechen der Führungsringe 11 in axialer Richtung zu verhindern, sind über den Umfang verteilt drei Klemmelemente 15 angeordnet, welche die Führungsringe 11 radial außenseitig umgreifen. Ein unbeabsichtigtes Lösen dieser Klemmelemente 15 wird dadurch vermeiden, dass diese axial mittig an dem Basiskörper 9 festgeschraubt sind.In order to prevent the guide rings 11 from breaking out in the axial direction, three clamping
Zum Aufbringen der radialen Kraft weist der Basiskörper 9 der Stelleinrichtung 8 radial innenseitig eine Anlagefläche 16 auf, welche an einer Umfangsfläche 17 des justierbaren Grundkörperabschnitts 2b anliegt. In dem Basiskörper 9 ist eine mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbare Radial-Druckkammer 18 ausgebildet. Die Druckkammer erstreckt sich über einen Umfangswinkel von etwa 140° und, wie insbesondere in
Zwischen der Anlagefläche 16 und der Radial-Druckkammer 18 ist eine dünne Wandung 19 vorgesehen, die durch eine Erhöhung des Drucks in der Radial-Druckkammer 18 elastisch verformbar ist, um die radiale Kraft auf den justierbaren Grundkörperabschnitt 2b aufzubringen. Dazu weist die Stelleinrichtung 8 Spannmittel auf, die ausgebildet sind, wahlweise eine Druckerhöhung in dem Hydraulikmittel zu bewirken. Konkret sind die Spannmittel, vorliegend eine von einer radial äußeren Umfangsfläche des Basiskörpers 9 zugängliche Spannschraube 20, über einen Hydraulikmittelzuführkanal 21 mit der Radial-Druckkammer 18 wirkverbunden. Dabei ist der Hydraulikmittelzuführkanal 21 mit einem kreiszylinderförmigen Vorratsbereich 22 für Hydraulikmittel verbunden, in dem ein über die Spannschraube 20 bewegbarer Kolben 23 verschiebbar angeordnet ist, sodass ein Eindrehen der Spannschraube 20 den Druck des Hydraulikmittels erhöht.A
Zur Führung der Spannschraube 20 umfasst die Stelleinrichtung 8 ferner ein Führungselement 24, welches radial außenseitig auf den Basiskörper 9 aufgeschraubt ist und die Spannschraube 20, bzw. ein in diese eingebrachtes, als Sechskantschlüssel 25 mit einer Rändelmutter 26 ausgebildetes Betätigungselement führt.To guide the clamping
Die Kupplungsvorrichtung 1 umfasst ferner eine Einstelleinrichtung 27, die geeignet und ausgebildet ist, die beiden Aufnahmen 3, 4 relativ zueinander zu kippen, um die Winkellage der Aufnahmeachsen X1, X2 relativ zueinander einzustellen. Vorliegend ist die Einstelleinrichtung geeignet, den justierbaren Grundkörperabschnitt 2b derart elastisch zu verformen, dass dessen Aufnahmeachse X2 relativ zu der Aufnahmeachse X1 des Bezugsgrundkörperabschnitts gekippt wird, indem ein Biegemoment auf diesen verformbaren Grundkörperabschnitt 2b aufgebracht wird.The
Die elastische Verformbarkeit des Grundkörperabschnitts 2b wird dadurch ermöglicht, dass in seiner radialen Außenfläche eine ein Festkörpergelenk bildende ringförmig umlaufende Nut 28 vorgesehen ist.The elastic deformability of the
In dieser Nut 28 ist die Einstelleinrichtung 27 drehbar angeordnet. Diese besitzt einen ringförmigen Basiskorpus 29, in dem eine mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbare Axial-Druckkammer 30 ausgebildet ist. Die Axial-Druckkammer weist zwei Druckkammerabschnitte 30a, 30b auf, welche miteinander verbunden sind. Zu den an den Seitenwänden der Nut 28 anliegenden Stirnflächen des Basiskorpus 31 ist die Axial-Druckkammer jeweils durch eine dünne Wandung 32 getrennt. Durch eine Erhöhung des Drucks in der Axial-Druckkammer 30 werden die dünnen Wandungen 32 elastisch verformt, um eine axiale Kraft auf den Grundkörperabschnitt 2b aufzubringen. Die exzentrisch zur Aufnahmeachse X2 auf die Seitenwände der Nut 28 aufgebrachte axiale Kraft bewirkt ein Biegemoment auf den Grundkörperabschnitt 2b, welches zu einer elastischen Verformung führt, sodass die beiden Aufnahmen 3, 4 relativ zueinander gekippt werden.In this
Der Basiskorpus 29 ist zum Einsetzen in die Nut 28 zweigeteilt ausgeführt und umfasst zwei Umfangsabschnitte 29a, 29b. Diese sind in die Nut 28 eingesetzt und miteinander verschraubt. Wie insbesondere in
In gleicher Weise wie die Stelleinrichtung 8 besitzt auch die Einstelleinrichtung 27 ein Spannorgan, welches ausgebildet ist, um wahlweise eine Druckerhöhung in dem Hydraulikmittel zu bewirken, wobei das Spannorgan 34 über einen Hydraulikmittelnachführkanal 35 mit der Axial-Druckkammer 30 wirkverbunden ist. Das Spannorgan 34 umfasst eine Einstellschraube 36, welche von einer radial äußeren Umfangsfläche des Basiskorpus 29 zugänglich ist und vorliegend eine Eingriffsmöglichkeit aufweist, in welche ein Innensechskantschlüssel 37 mit einer Rändelmutter 38 zum manuellen Betätigen eingebracht ist. Zur Führung der Einstellschraube 36 ist ein Führungselement 39 vorgesehen, welches radial außenseitig auf einen Umfangsabschnitt 29b des Basiskorpus 29 aufgeschraubt ist.In the same way as the adjusting
Soll die Kupplungsvorrichtung 1 zum Ausrichten eines Werkzeugs oder Werkstücks an einer rotierend antreibbaren Spindel einer Werkzeugmaschine verwendet werden, so ist zunächst beispielsweise die Aufnahme 3 des Grundkörperabschnitts 2a an der rotierend antreibbaren Spindel der Werkzeugmaschine anzubringen. An der Aufnahme 4 des anderen Grundkörperabschnitts 2b kann in diesem Fall ein Werkzeug oder Werkstück angebracht werden, insbesondere über eine in die Aufnahme 4 eingebrachte Spanneinrichtung.If the
Soll das eingebrachte Werkzeug oder Werkstück ausgerichtet werden, so ist zunächst der Taumel- und Rundlauffehler zu ermitteln. Dazu können geeignete Messmittel an dem Werkzeug oder Werkstück angebracht werden. In einem ersten Schritt wird der Taumelfehler korrigiert. Dazu wird die Drehlage, in welcher der höchste Taumelfehler auftritt, bestimmt und die Einstelleinrichtung 27 um die Aufnahmeachse X2 des Grundkörperabschnitts 2b entsprechend gedreht, so dass ein auf den Grundkörperabschnitt 2b aufzubringendes Biegemoment dem Taumelfehler entgegenwirkt. In einem nächsten Schritt wird die Einstellschraube 36 gedreht, um das in der Axial-Druckkammer 30 befindliche Hydraulikmittel mit einem Druck zu beaufschlagen. Dadurch wird eine axiale Kraft parallel zur Aufnahmeachse X2 auf die Seitenwände der Nut 28 aufgebracht, welche zu einer elastischen Verformung des Grundkörperabschnitts 2b derart führt, dass die Aufnahmeachse X2 relativ zu der Aufnahmeachse X1 gekippt wird und dem Taumelfehler so entgegengewirkt wird. Über die Einstellung des Drucks des Hydraulikmittels in der Axial-Druckkammer 30 wird die axiale Kraft so vorgegeben, dass der Taumelfehler eliminiert wird, die Drehachse des Werkzeugs oder Werkstücks somit parallel zu seiner Mittelachse verläuft.If the inserted tool or workpiece is to be aligned, the wobbling and concentricity error must first be determined. Suitable measuring devices can be attached to the tool or workpiece for this purpose. In a first step, the wobble error is corrected. For this purpose, the rotational position in which the highest wobble error occurs is determined and the
In einem nächsten Schritt wird der noch verbleibende Rundlauffehler des Werkzeugs oder Werkstücks relativ zu seiner Drehachse korrigiert. Dazu wird mittels geeigneter Messmittel die Größe und die Richtung des Rundlauffehlers ermittelt. Im Anschluss wird die Stelleinrichtung 8 derart um die Aufnahmeachse X1 des Grundkörperabschnitts 2a gedreht, dass die Wirkrichtung einer aufzubringenden radialen Kraft der Richtung des Rundlauffehlers entgegen wirkt. In einem letzten Schritt wird die Spannschraube 20 gedreht, um das in der Radial-Druckkammer 18 befindliche Hydraulikmittel mit einem Druck zu beaufschlagen, sodass der Grundkörperabschnitt 2b über die Anlagefläche 16 mit einer radialen Kraft beaufschlagt wird, welche dem Rundlauffehler entgegenwirkt und diesen kompensiert.In a next step, the remaining concentricity error of the tool or workpiece relative to its axis of rotation is corrected. For this purpose, the size and direction of the concentricity error is determined using suitable measuring equipment. The adjusting
Das Verfahren ermöglicht es somit, auf einfache Weise - bei Bedarf vollautomatisiert - unabhängig voneinander den Taumelfehler und den Rundlauffehler eines Werkzeugs oder Werkstücks zu kompensieren und somit eine qualitativ hochwertige Werkstückbearbeitung zu gewährleisten.The method thus makes it possible to compensate for the wobble error and the concentricity error of a tool or workpiece independently of one another in a simple manner - fully automatically if necessary - and thus to ensure high-quality workpiece processing.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Kupplungsvorrichtungcoupling device
- 22
- Grundkörperbody
- 2a, 2b2a, 2b
- Grundkörperabschnittbody section
- 3, 43, 4
- Aufnahmerecording
- 55
- Nutengrooves
- 66
- Radialspaltradial gap
- 77
- Federelementespring elements
- 88th
- Stelleinrichtungadjusting device
- 99
- Basiskörperbase body
- 1010
- Führungsstegguide bar
- 1111
- Führungsringguide ring
- 1212
- Gegenstegcounter bridge
- 1313
- Trägerelementecarrier elements
- 1414
- Ausnehmungrecess
- 1515
- Klemmelementeclamping elements
- 1616
- Anlageflächecontact surface
- 1717
- Umfangsflächeperipheral surface
- 1818
- Radial-Druckkammerradial pressure chamber
- 1919
- dünne Wandungthin wall
- 2020
- Spannschraubeclamping screw
- 2121
- Hydraulikmittelzuführkanalhydraulic medium supply channel
- 2222
- Vorratsbereichstorage area
- 2323
- KolbenPistons
- 2424
- Führungselementguide element
- 2525
- InnensechskantschlüsselAllen key
- 2626
- Rändelmutterknurled nut
- 2727
- Einstelleinrichtungadjustment device
- 2828
- Nutgroove
- 2929
- Basiskorpusbase body
- 29a, 29b29a, 29b
- Umfangsabschnitteperimeter sections
- 3030
- Axial-Druckkammeraxial pressure chamber
- 30a, 30b30a, 30b
- Druckkammerabschnittepressure chamber sections
- 3131
- Stirnflächeface
- 3232
- dünne Wandungthin wall
- 3333
- Zylinderstiftcylindrical pin
- 3434
- Spannorganclamping device
- 3535
- Hydraulikmittelnachführkanalhydraulic fluid replenishment channel
- 3636
- Einstellschraubeadjustment screw
- 3737
- InnensechskantschlüsselAllen key
- 3838
- Rändelmutterknurled nut
- 3939
- Führungselementguide element
- XX
- zentrale Achsecentral axis
- X1, X2X1, X2
- Aufnahmeachserecording axis
Claims (47)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019101707.6A DE102019101707B4 (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Coupling device for connecting two components coaxially |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019101707.6A DE102019101707B4 (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Coupling device for connecting two components coaxially |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019101707A1 DE102019101707A1 (en) | 2020-07-30 |
DE102019101707B4 true DE102019101707B4 (en) | 2022-12-08 |
Family
ID=71524021
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102019101707.6A Active DE102019101707B4 (en) | 2019-01-24 | 2019-01-24 | Coupling device for connecting two components coaxially |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019101707B4 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10232552A1 (en) | 2002-07-18 | 2004-02-05 | Koenig & Bauer Ag | Drive for rotational body of printer has two clutches in series for compensating angular deviation and further clutch in series for taking up axial relative movement |
DE102014119482A1 (en) | 2014-12-23 | 2016-06-23 | Esa Eppinger Gmbh | Tool clamping device |
-
2019
- 2019-01-24 DE DE102019101707.6A patent/DE102019101707B4/en active Active
Patent Citations (2)
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DE102014119482A1 (en) | 2014-12-23 | 2016-06-23 | Esa Eppinger Gmbh | Tool clamping device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019101707A1 (en) | 2020-07-30 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |