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Spannvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung,
bestehend aus mehreren tellerfederartig geformten, radial geschlitzten Spannscheiben,
die an ihren inneren und äußeren Umfangsflächen paketweise gemeinsam überschliffen
sind und bei axialer Druckbeaufschlagung sich radial gegen zylindrische Stützflächen
spreizen.
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Solche Spannvorrichtungen dienen zum Aufspannen von Werkstücken und
von Maschinenteilen mit zylindrischer Bohrung auf einem zylindrischen Dorn oder
mit zylindrischem Zapfen in einer zylindrischen Aufnahmebohrung. Die Spannscheiben
sind aus Federstahlblech od. dgl. gestanzt und nach Art der bekannten Tellerfedern
schwach kegelig ausgebildet. Sie weisen vom äußeren und inneren Umfang ausgehende
radiale Schlitze auf. Durch diese Schlitze wird die Elastizität der Spannscheibe
erhöht und ihr die Gestalt eines mäanderförmigen Ringes bzw. eines sternförmigen
Scheibenringes gegeben. Bei axialem Druck vergrößert die Spannscheibe ihren radialen
Platzbedarf, indem die Radialabschnitte der Spannscheibe, die entsprechend der kegeligen
Ausgangsform geneigt sind, sich unter dem Einfluß des axialen Druckes aufrichten,
so daß die innere Umfangsfläche der Spannscheibe an einer zylindrischen Oberfläche
(z. B. eines Dornes) und die äußere Umfangsfläche der Spannscheibe an einer zylindrischen
Innenfläche (z. B. einer Hülse) zur Anlage kommt, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen den Teilen hergestellt wird, die in axialer Richtung und in Umfangsrichtung
Kräfte aufzunehmen vermag. Bei axialer Entlastung der Spannscheibe löst sich die
Verbindung wieder.
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Da die einzelne Spannscheibe nur eine geringe Dicke aufweist, ist
das von ihr übertragene Drehmoment gering. Es ist deshalb üblich, zur übertragung
größerer Drehmomente mehrere Spannscheiben paketweise nebeneinander zu legen und
gemeinsam mit Axialdruck zu beaufschlagen. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet solcher
Spannvorrichtungen ist das Aufspannen von Werkstücken bei spangebenden Werkzeugmaschinen.
Hierbei wird gefordert, daß die Rundlaufgenauigkeit der Bearbeitungsflächen zur
Spannfläche sehr groß ist. Aber auch zum Erzielen einer festen Spannverbindung zwischen
den zu verbindenden Maschinenteilen muß das Spiel der äußeren und inneren Umfangsfläche
der Spannscheiben gegenüber den Stützflächen klein sein. Um schon im ungespannten
Zustand eine enge Toleranz für den Sitz der Spannscheiben zwischen den Stützflächen
der zu verbindenden Maschinenteile zu erhalten, wird das Spannscheibenpaket innen
und außen auf genaues Maß überschliffen.
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Die einzelnen Scheiben können sich aber beim Versand oder beim Einbau
oder beim Umspannen oder beim Reinigen der Spannvorrichtung relativ gegeneinander
verdrehen, wodurch die Spanngenauigkeit verlorengeht. Auch können Späne, Staub oder
Rost zwischen die Spannscheiben gelangen. Dann ist sowohl die Spanngenauigkeit als
auch das übertragbare Drehmoment der Spannverbindung entscheidend herabgesetzt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der
obengenannten Art zu schaffen, die eine große Spann- und Rundlaufgenauigkeit aufweist,
ein großes Drehmoment überträgt, das Eindringen von Spänen u. dgl. zwischen die
Spannscheiben verhindert und einen unsachgemäßen Ein- und Ausbau unmöglich macht.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die paketweise
zusammengesetzten Spannscheiben bezüglich ihrer radialen Schlitze ausgerichtet und
mittels eines im Endzustand gummiartigen elastischen Klebstoffes, mit dem die von
den Schlitzen gebildeten Hohlräume ausgefüllt und zu einem Spannblock vereinigt
sind. Durch den Klebstoff wird verhindert, daß die Spannscheiben sich nach dem gemeinsamen
überschleifen gegeneinander verdrehen können. Die Genauigkeit, die durch das paketweise
Überschleifen der äußeren und inneren Umfangsflächen erreicht worden ist, bleibt
ständig erhalten. Die Klebmasse, die die radialen Schlitze ausfüllt, verhindert
das Eindringen von Spänen od. dgl. zwischen die Spannscheiben.
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Es ist zwar bekannt, lamellenartige Teile einer Spannvorrichtung mittels
einer gummiartigen Masse miteinander zu verbinden (deutsche Patentschrift 829 397).
Hierbei wird jedoch entweder von Lamellen ausgegangen, die axial zur Rotationsachse
liegen und zu einem Spannkörper verbunden sind, der im Axialschnitt die einzelnen
Lamellen als
radiale Speichen erkennen läßt, oder es sind Lamellen
in Form von `Kreisringsektoren zu einem Spannkörper verbunden. Hohe Rundlaufgenauigkeit
ist mit keiner dieser Spannvorrichtungen zu erreichen, weil die lamellenartigen
Teile in Umfangsrichtung mittels der gummiartigen Bettungsmasse miteinander in Verbindung
stehen, so daß ein Schleifen der äußeren und inneren Umfangsfläche des Spannkörpers
auf genaues Maß nicht möglich ist. Die beim Schleifen auftretende Umfangskraft ruft
nämlich eine elastische Verformung der Masse hervor, in die die zu überschleifenden
Lamellen eingebettet sind. Die Lamellen entfernen sich also während des Schleifens
aus ihrer Sollage. und kehren in diese Sollage erst wieder zurück, wenn die Schleifkraft
nicht mehr wirkt und die elastische Rückstellkraft der Bettungsmasse die Lamellen
rückstellt. Die rückgestellte Lage entspricht aber nicht der Schleiflage.
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Das Ziel einer großen Spann- und Rundlaufgenauigkeit wird nur erreicht,
wenn man von einer Spannvorrichtung mit Spannscheiben der eingangs genannten Bauform
ausgeht und die Spannscheiben in der geschilderten Weise zu einem Spannblock vereinigt.
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Vorteilhaft ist, wenn an dem Spannblock mittels elastischer Haftmasse
Frontscheiben befestigt sind, die an ihren dem Spannblock zugewandten Stirnflächen
Rillen aufweisen. Die Spannscheiben können im Querschnitt S-förmig gestaltet sein.
Auch können sie im Querschnitt außen und/oder innen gekröpft sein.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an Beispielen näher erläutert.
Es zeigt F i g. 1 eine Spannvorrichtung nach dem Stande der Technik, -F i g. 2 einen
erfindungsgemäß ausgebildeten Spannblock in perspektivischer Ansicht, F i g. 3 und
4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Spannvorrichtung im
entspannten und gespannten Zustand, F i g. 5 eine andere Ausführungsform des Spannblockes
im entspannten und gespannten Zustand, F i g. 6 und 7 Längsschnitte durch andere
Ausführungsformen des Spannblockes im entspannten Zustand.
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Gemäß dem Stande der Technik sind mehrere Spannscheiben, im Beispiel
zwei Spannscheiben, auf einen Dorn gesteckt, auf diesem aber einzeln drehbar.
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Bei einer Spannvorrichtung nach der Erfindung ist auf einem Dorn ein
Spannblock 11 aufgesteckt, der aus mehreren Spannscheiben 1 besteht. Die radialen
Schlitze l a, die vom äußeren Umfang der Spannscheiben ausgehen, und
die radialen Schlitze 1 b, die vom inneren Umfang der Spannscheiben ausgehen, bilden
Hohlräume, die durch einen im Endzustand gummiartigen elastischen Klebstoff ausgefüllt
sind.
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Nach F i g. 3 und 4 sind an dem aus den Spannscheiben 1 zusammengesetzten
Spannblock zwei Frontscheiben 2 und 3 vorgesehen. Die Frontscheiben weisen an ihrer
dem Spannblock zugekehrten Stirnfläche je eine Ringrille 10 auf, in die hinein die
elastische Masse ausweichen kann, wenn sie beim- Spannen verformt wird. Die Frontscheibe
2 ist so groß, daß sie im Bereich radial außerhalb des Spannblockes als Anschlagfläche
für das auf dem Dorn aufzuspannende Werkstück 6 dient. Die Mutter 5 übt, wenn sie
angezogen wird, über den Druckring 4 Axialdruck auf die Frontscheibe 3 aus und zwingt
so die Spannscheiben, sich aufzurichten und das Werkstück 6 auf dem Dorn festzuspannen.
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Bei der abgewandelten Ausführungsform der Spannvorrichtung gemäß F
i g. 5 sind die Spannscheiben 7 im Querschnitt S-förmig gestaltet. Diese Form eignet
sich durch ihre vergrößerten Druckflachen am inneren und äußeren Umfang zum Spannen
von Werkstücken aus relativ weichem Werkstoff.
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Bei der weiteren Ausführungsform nach Fig.6 sind die Spannscheiben
8 in ihrem radial äußeren Bereich aus der Kegelfläche in eine Radialfläche gekröpft,
bei der nach F i g. 7 sind die Spannscheiben 9 außen und innen gekröpft. Solche
Kröpfungen sind zweckmäßig, wenn man den Kegelwinkel der Spannscheiben kleiner als
üblich machen will, um einen größeren radialen Spannweg zu erhalten.
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Bei allen Ausführungen ist der Spannblock in sich geschlossen, so
daß die Scheiben sich nicht gegeneinander verdrehen und keine Fremdkörper eindringen
können. Er ist aber zugleich so elastisch, daß bei axialer Belastung der Spannvorrichtung
das gewünschte radiale Spannen eintritt.
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Die Elastizität und Haltbarkeit des Spannblockes wird erreicht, wenn
die Spannscheiben so ausgerichtet sind, daß Schlitz auf Schlitz zu liegen kommt
und das Klebstoffvolumen in sich geschlossen ist, was nicht erreicht wird, wenn
die Spannscheiben wahllos aufeinander verklebt sind.