DE1552744A1

DE1552744A1 - Spannzange zum Einspannen von Zahnraedern

Info

Publication number: DE1552744A1
Application number: DE19661552744
Authority: DE
Inventors: Walters Derek Malcolm
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1965-10-22
Filing date: 1966-10-21
Publication date: 1969-07-24
Also published as: GB1123479A; US3420537A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstückhalter mit einer Spannzange zum Einspannen von Zahnrädern oder ähnlichen rohrförmigen Werkstücken und betrifft insbesondere die Ausgestaltung dieser Spannzange.

Üblich ist für diesen Zweck die Verwendung einer rohrförmigen Spannzange mit mehreren längsschlitzen, die abwechselnd von dem einen Ende und dann von dem anderen Ende des rohrförmigen Körpers der Spannzange der Länge nach eingeschnitten sind. Durch diese Schlitze ist der rohrförmige Körper der Spannzange derart dehnbar, daß er das Werkstück vom inneren der Bohrung des Werkstücks her ergreifen und festspannen kann. Innen ist die Spannzange an beiden Enden kegelig gestaltet, Sie bildet daher innere Kegelflächen. An diese legen sich äußere Kegelflächen an, die auf dem Körper des Werkstückhalters und

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

8 MÖNCHEN 2, TH ERES I ENSTRASSE 33 · Telefon: 2921 02 · Telegramm-Adresse: Lipatli/München

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auf einem in Achsenrichtung verschiebbaren Antriebsglied vorgesehen sind. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß bei aehsialer Bewegung dieses Antriebsgliedes die äußeren Kegelflächen zusammengezogen werden, so daß sie auf die inneren Kegelflächen wirken und die Spannzange in der Bohrung des Werkstücks ausdehnen.

Eine derartige Spannzange ist nur begrenzt verwendbar. Eine der Gründe hierfür beruht auf der Tatsache, daß die Spannzange in radialer Richtung nur um ein geringes Maß elastisch verformbar ist, wenn die zwischen den Schlitzen liegenden Teile der Spannzange zu dick und starr ausgestaltet sind, daß sie das Werkstück über seine ganze Länge hin festklemmen können. Hat sich der Durchmesser der Spannzange durch Verschleiß nur wenig verringert, dann kann die Spannzange nicht mehr stark genug gedehnt werden, um das Werkstück mit der erforderlichen Zuverlässigkeit festspannen zu können, ohne daß dabei die Spannzange bricht. Selbst in neuem Zustande vermag die Spannzange Werkstücke mit zu groß geratener Bohrung nur dann festzuspannen, wenn das Übermaß der Bohrung sehr gering ist. Ein besonders ernster Nachteil besteht darin, daß die Werkstücke mit der Spannzange sehr genau ausgerichtet werden müssen, bevor sie auf die Spannzange aufgeschoben werden. Das gilt insbesondere dann, wenn die Werkstücke durch einen mechanischen Förderer eingetragen werden, statt von Hand eingespannt zu werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Spannzange und den mit ihr ausgerüsteten Werkstückhalter so auszugestalten, daß sie eine viel größere elastische Verformbarkeit in radialer

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Richtung aufweist. Dadurch erhöht sich die Lebensdauer. Ferner erhöht sich die Toleranz für den zulässigen Durchmesser der Bohrung des Werkstücks und auch die Toleranz für die Ausrichtung des Werkstücks gegenüber dem Werkstückhalter beim Aufschieben auf die Spannzange.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst,daß die Spannzange von ungefähr rohrförmiger Gestalt einander entgegengesetzt gerichtete kegelige Innenflächen hat, an denen ein Dehnkörper mit ihnen angepaßten Außenflächen bei relativer axialer Verschiebung angreift, wobei die Spannzange von ihrem einen Ende aus in Achsenrichtung verlaufende und kurz vor dem anderen Ende endende Schlitze hat und eine der Innenflächen neben dem einen Ende der Spannzange, die andere Innenfläche aber zwischen dem äußeren Ende der Spannzange und den inneren Enden der Schlitze liegt und wobei die zwischen den inneren Kegelflächen und dem inneren Ende der Schlitze liegenden Teile der Spannzange einen kleineren Querschnitt haben als diejenigen Teile der Spannzange, die zwischen den einander entgegengesetzten kegeligen Innenflächen liegen, und biegsame Finger bilden, welche die zuletzt erwähnten T_eile in radialen Ebenen beweglich führen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das zum Aufspannen von Werkstücken in Gestalt von Kegelrädern auf der Werkstückspindel einer Verzahnungsmaschine dient, ist in den

° Zeichnungen dargestellt. In diesen zeigen:

_ω Fig.i einen in Achsenrichtung verlaufenden Schnitt durch

^ den Werkstückhalter und ein Werkstück, wobei dieser

""* Schnitt ungefähr in den Ebenen i-1 der Fig.2 verläuft,

Fig.2 einen Querschnitt durch den Werkstückhalter in der Schnittebene 2-2 der Pig.i und

υer körper dee dargestellten Werketückhaltere besteht aus einem vorderen Teil 10 und einem hinteren Teil 11, »die durch eine Nabe 12 zentriert und starr durch einen Kranz von Schrauben 13 aneinander befestigt sind, der die Nabe umgibt« Der Teil 11 hat einen leicht kegeligen Ansatz 14, mit dem der Werkstückhalter in die entsprechend kegelig gestaltete Bohrung der Werkstückspindel 15 eingreift. Die Achse der Spindel ist mit 16 bezeichnet· Durch einen Kranz von Schrauben 18 ist der Werkstückhalter an der vorderen Stirnfläche 17 der Werkstückspindel angeschraubt«

Bin dritter Teil des Werkstückhalters wird von einem Schaft 19 gebildet, der mit seinem verjüngten Abschnitt 21 in einer Bohrung des Teiles 11 des Werkstückhalters zentriert ist und an diesem durch einen Kranz von Schrauben 22 befestigt ist. An seinem vorderen Ende hat dieser Schaft eine nach vorn gerichtete äußere Kegelfläche 23, die zum Dehnen der Spannzange dient. In dem Schaft ist in Achsenrichtung verschiebbar eine Antriebsstange 24 geführt, die nach vorn durch den Schaft 19 hindurchgeht und vor diesem mit einer rückwärts gerichteten äußeren Kegelfläche 25 versehen ist, die ebenfalls zum Dehnen der Spannzange dient.

Das vordere Ende des Schaftes 19 ist von der dehnbaren Spannzange 26 umgeben, vgl. Fig.3. Diese Spannzange hat mehrere

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getrennte Segmente 27, im vorliegenden Beispiel sechs solcher Segmente, die durch axiale Schlitze 30 völlig voneinander getrennt sind,.aber zusammen einen rohrförmigen Körper bilden. Dieser ist an seinen Enden innen mit Kegelflächen 28 und 29 versehen. Zur Kegelfläche 28 gehört die Kegelfläche 23 des Schaftee, und zur inneren Kegelfläche 29 gehört die Kegelfläche 25 der Antriebsstange 24. Ferner gehört zur Spannzange 26 ein rohrförmiger Körper 31, Fig.3, der an seinem hinteren Ende einen Flansch 32 und an seinem vorderen Ende .einen nach innen gerichteten sehr viel dünneren Flansch

33 hat. An seinem vorderen Ende ist dieser rohrförmige Körper 31 bei 34 innen ringförmig ausgespart, und diese ringförmige Aussparung dient zur Aufnahme der Segmente 27, Die Außenflächen dieser Segmente 27 legen sich also an die Innenfläche

34 des rohrförmigen Teiles 31 an. Dabei liegt die Fläche 34 zwischen dem Flansch 33 und einer Schulter 35, an die die Segmente 27 mit ihren hinteren Stirnflächen anstoßen.

Der Vorderteil des rohrförmigen Körpers 31 hat in Achsenrichtung verlaufende Schlitze 36, die gegenüber den zwischen den Segmenten 27 befindlichen Schlitzen 30 radial auegerichtet sind und vom vorderen Ende des rohrförmigen Körpers ausgehen und kurz vor dem Flansch 32 enden. Dieser rohrförmige Körper ist daher in verhältnismäßig lange biegsame Finger 37 unterteilt, die je auf der Innenseite an einem Segment 27 anliegen,

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In Anlage an der Schulter 35 sind diese Segmente 27 durch einen Metallring 38 gehalten, der zwischen den vorderen Enden der Segmente und einem Ring 39 aus einem gummiartigen Werkstoff eingefügt ist. Dieser Gummiring befindet sich zwischen dem Flansch 33 und dem Ring 38. Beim Zusammenbau werden die beiden Ringe 38 und 39 in das Spannfutter von vorne her eingesetzt, nachdem die Finger 37 zunächst in radialer Richtung aufgespreizt worden sind. Die Schlitze 30 und 36 werden mit einem gummiartigen Abdichtungsetoff 41 ausgefüllt, der nur in Fig.2 dargestellt ist und an den Segmenten und dem rohrförmigen Körper 31 haftet. Dieser Stoff dient dem Zweck, die Teile beim Zusammenbau zusammenzuhalten und gegen Verunreinigung vom Inneren der Spannzange her zu schützen. Die Antriebsstange 24 ist mit ihrem vorderen Bude 42 im Ring 38 mit Gleitsitz geführt und durch den vorderen Abschnitt des Schaftes 19 und des Teiles 11 des Werkstückhalter zentriert und geführt.

Auf diese Stange 24.ist eine Mutter 43 aufgeschraubt, die mit Polyamid ausgekleidet und an einem Kuppelstück 44 festgeklemmt ist. Dieses Kuppelstück kuppelt die Antriebsstange 24 mit einer Zugstange, die zu einem hinten auf der Spindel 15 sitzenden hydraulischen Antrieb führt. Weder die Zugstange noch dieser Antrieb sind gezeigt. Die Mutter 43

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des Kuppelstücks 44 und einem auf diesen aufgeschraubten Deckel 45 festgeklemmt ist. Zum Aufschrauben des Deckels auf dem Kuppelstück dienen Schrauben 46. Das Kuppelstück und der Deckel sind am Körper 10,11 des Werkstückhalters gegen Drehung gesichert, und zwar durch einen Zapfen 47, der in axiale Bohrungen des Teiles 11 und des Deckels 45 hineinragt. Mithin kann sich die Antriebstange 24 gegenüber dem Werkstückhalterkörper 10,11 nicht drehen, es sei denn, daß man die Drehung mit einem Schraubenschlüssel erzwingt, der beim Zusammenbau oder der Einstellung in ein Sechskantloch 42 vorn in der Stange 24 eingesteckt werden kann. Die ebene Vorderfläche des Deckels 45 kann an drei Stangen 48 anstoßen, die in einem Kranz die Achse 16 umgeben und in axialen Bohrungen des Verkstttckhalterkörpers verschiebbar geführt sind und sich an den Flansch 32 anlegen können. Diese Stangen sind zwischen dem Flansch 49 des Schaftes 19 und der Innenfläche 51 des Abschnittes 10 des Werkstückhalters begrenzt verschiebbar geführt.

Die Spannzange 26 ist so bemessen, daß sie im entspannten Zustand mit Spiel in die Bohrung eines Werkstücks W hineinpaßt. Bei diesem Werkstück handelt es sich im vorliegenden Falle um ein Kegelrad. Vorzugsweise befinden sich die Segmente 27 ganz oder fast ganz im inneren der Werkstückbohrung, wenn das Werkstück mit seiner rückwärtigen Fläche an Sitzfläehen 52 anliegt, mit denen der Abschnitt 10 des Werkstückhalters auf seiner Vorderseite ausgerüstet ist. Wird bei dieser Stellung des Werkstücks auf die Stange 24 ein rückwärts gerichteter Zug

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BAD ORlGfNAL

(nach rechte ait Bezug auf Fig.i) durch die Zugstange ausgeübt, dann führt das dazu, daß die Kegelflächen 25,29 und 23,28 ineinandergetrieben werden und die Spannzange in radialer Richtung dehnen. Die Spannzange ergreift daher das Werkstück an der Innenfläche seiner Bohrung. Wird die Spannzange rückwärts gezogen, dann klemnt sie das Werkstück gegen die Sitzflächen 52. Dementsprechend werden die Teile vorzugsweise so benessen, daß noch ein kleiner Zwischenraum zwischen den Flanschen 32 und 49 verbleibt, naeb.de« das Werkstück aufgespannt ist. Ist das aufgespannte Werkstück fertig bearbeitet und soll es ausgespannt werden, dann wird es dadurch freigegeben, daß die Zugstange 24 vorwärts verschoben wird. Das hat zur Folge, daß die Dehnfläche 25 die innere Kegelfläche 29 der Spannzange freigibt, worauf der Deckel 45 auf die Stangen 48 trifft und diese vorwärts verschiebt. Diese Stangen stoßen dabei aber an die Spannzange und verschieben diese ebenfalls nach vorn. Dadurch werden die Kegelflächen 23 und 28 voneinander gelöst. Die Stangen 48 sind so lang besessen, daß der Deckel 45 und die Dehnfläche 25 nach vorn über die Lage hinausgehen können, in der der Flansch 32 an die Fläche 51 anstößt.. Dadurch ist dafür Gewähr gegeben, daß sich die Flächen 25 und bein Ausspannen voneinander lösen.

Un sicherzustellen, daß das Werkstück fest auf die Sitzflächen 52 gepreßt wird, bevor seine spanabhebende Bearbeitung beginnt, kann eine durch Druckluft gesteuerte Prüfeinrichtung vorgesehen werden. Zu diesen Zweck wird nach den Aufspannen des Werkstücks Druckluft durch nicht näher dargestellte Kanäle in eine Kanner eingeleitet, von der aus Kanäle 54 verlaufen, die in den Mitten jeder zweiten Sitzfläche 52 nünden. QnQR°0/0i75

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Sollte das Werkstück auf den Sitzflächen 52 nicht richtig festgespannt sein, dann werden diese Mündungen nicht abgeschlossen. Infolgedessen entweicht Luft aus der Kammer 53. Die Prüfeinrichtung spricht darauf an und verhindert, daß das Werkstück auf der Maschine bearbeitet wird.

Die Stangen 48 und das innere nicht durchschlitzte Bnde des rohrförmigen Körpers 31 können mit Dichtungsringen 55 und 56 ausgerüstet sein, um ein Entweichen von Luft zu verhindern und auch um das Innere des Werkstückhalters gegen Verschmutzung zu schützen. Der Dichtungsring 56 umgibt den rohrförmigen Körper 31 dabei zwischen den an den Bnden der Schlitze 36 vorgesehenen Bohrung 27 und dem Flansch 32. Gelangen Späne, Öl oder andere Verschmutzungsstoffe in den Baum zwischen dem Teil 10 des Werkstückhalters und dem mit Schlitzen versehenen Teils des rohrförmigen Körpers 31, dann können sie durch radiale Bohrungen 58 entweichen, vgl. Fig.l, wo eine dieser Bohrungen zu sehen ist» Am besten wird das zum Kühlen der Werkzeuge zugeführte Öl zum Ausspülen der Löcher 58 verwindet, wobei dieses Ausspülen erfolgt, nachdem das Werkstück abgenommen ist«

Betrachtet man die aus den Segmenten 27 und dem rohrförmigen Körper 21 bestehende Spannzange als ganzes, dann ersieht man, daß die das Werkstück ergreifenden Teile dieser Spannzange zwischen den Flächen 28 und 29 ziemlich kurz, dick

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und starr sind und daher am Werkstück mit großem Druck angreifen können, ohne sich dabei merklich durchzubiegen. Die Teile der Spannzange aber die zwischen den Flächen 28 und den Bohrungen 57 am Bnde der Schlitze 36 liegen, sind verhältnismäßig schwach bemessen und lassen sich daher in radialer Richtung verhältnismäßig stark elastisch verformen, ohne zu brechen, auch wenn dies oft wiederholt wird. Die Dicke der Finger 37 zwischen den Flächen 28 und dem Flansch 32 läßt sich unterschiedlich bemessen, je nach der gewünschten Biegsamkeit. Gewöhnlich wird diese Dicke verringert, wenn es bei dem betreffenden Werkstückhalter erforderlich ist, daß die Entfernung 28-32 verringert wird. Vorzugsweise werden die kegeligen Innenflächen 28, in demjenigen Zustand der Spannzange geschliffen, in der diese entsprechend der Bohrung eines Werkstücke aufgeweitet ist, das mit der Spannzange einzuspannen ist. Auf diese Weise ergibt sich eine satte Anlage zwischen der Spannzange und dem Werkstück.

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Claims

PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN °^Γ' ^RE' N HOLD SCHMIDT

MDNCHEN₂ · THEREs.ENSTRAssE 33 Dipl.-Wirtsch.-Ing. AXEL HANSMANN

Dipl.-Phys. SEBASTIAN HERRMANN

THBGBASONWORKS ..... . _ft4 _n. _ ~ _4nc.

München, den 21. Oktober 1966

ROCHBSTBR, NBW YORK 14 603

Ihr Zeichen Unter Zeichen

UNIVERSITY AVENUE 1000 ML/HM

V. St. A.

Patentanmeldung : "Spannzange zum Einspannen von Zahnrädern"

PATENTANSPRÜCHE

1. Spannzange zum Einspannen von Zahnrädern, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (26) von ungefähr rohrförmig er Gestalt einander entgegensetzt gerichtete kegelige Innenflächen (28, 29) h&, an denen ein Dehnkb'rper mit ihnen angepaßten Außenflächen (23, 25) bei relativer axialer Verschiebung angreift, wobei die Spannzange von ihrem einen Ende aus in Achsenrichtung verlaufende und kurz vor dem anderen Ende (32) endende Schlitze (36) hat und eine der Innenflächen (29) neben dem einen Ende der Spannzange, die andere Innenfläche (28) aber zwischen dem äußeren Ende der

° Spannzange und den inneren Enden der Schlitze liegt und

^ wobei die zwischen den inneren Kegelflächen (29) und dem

ο .

\ inneren Ende der Schlitze liegenden Teile der Spannzange

-¹ einen kleineren Querschnitt haben als diejenigen Teile (27,

31) der Spannzange, die zwischen den einander entgegenge-

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann 8 MÖNCHEN 2, THERESI ENSTRASSE 33 · Telefon: 292102 · Telegramm-Adresse: Lipatli/Mönchen

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OppenauerBOro: PATENTANWALT DR. REINHOLD SCHMIDT

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setzten kegeligen Innenflächen (28, 29) liegen, und biegsame Finger (37) bilden, welche die zuletzt erwähnten Teile in radialen Ebenen beweglich führen.

2. Spannzange nach Anspruch 1 mit einem rohrförmigen Teil (31), der mit den Schlitzen (36) versehen ist und eine innere Umfangsnut hat, welche Schultern (35, 33) neben den enander entgegengesetzt gerichteten kegeligen Innenflächen (28, 29) bilden, wobei getrennte Spannzangensegmente (27) in der Umfangsnut derart angeordnet sind, daß das eine Segment von dem zwischen zwei benachbarten Stützen liegenden Teil (37) des rohrfb'rmigen Teiles (31) getragen ist, und zwar im wesentlichen in gleicher Auedehnung in der Umfangerichtung der Spannzange und wobei die Segmente durch mindestens eine der Schultern in der Achsenrichtung des rohrförmigen Teiles gelegen sind und ein Abschnitt jeder Innenfläche (28, 29) auf jedem Segment gebildet ist.

3. Spannzange nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (36) und die Schlitze (30) zwischen den Segmenten in radialer Richtung zueinander ausgerichtet und mit einer gummiartigen Masse (41) ausgefüllt sind, die an dem rohrförmigen Teil (31) und an denSegmenten haftet.

4, Uerkstuckhalter, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Spannzange nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3,

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aus einem Futterkörper (10, 11) zur axial verschiebbaren Aufnahme der Spannzange und aus einem mit dem Futterkörper starr verbundenen Schaft (19) besteht, der in die Spannzange hineinragt und eine äußere Dehnfläche (23) hat, die in die kegeligen Innenflächen (28) eingepaßt ist und bei Verschiebung der Spannzange gegenüber dem Schaft in der das Werkstück an den Futterkörper heranziehenden Richtung auf die kegeligen Innenflächen (28) dehnend einwirkt, und daß schließlich ein Antriebskörper (24,44) im Schaft gleitend geführt ist und eine innere Dehnfläche (25) hat, die in die eine innere Kegelfläche (29) eingepaßt ist und auf diese einwirkt, wenn das Antriebsglied gegenüber dem Futterkörper in derselben Richtung verschoben wird.

5. Werkstückhalter nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Einrichtungen (48) zum Verschieben der Spannzange gegenüber dem Futterkörper in der entgegengesetzten Richtung, um das Werkstück bei Verschiebung des Antriebegliedes (24, 44) in der entgegengesetzten Richtung auszuspannen.

6. Werkstückhalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange an dem entgegengesetzten Ende einen Ringflansch (32) hat und daß die genannte Einrichtung mindestens einen Zapfen (48) aufweist, der in dem Futterkörper parallel zum Antriebskörper gleitet und an den bei Beendigung der Verschiebung des Antriebsgliedes in der entgegengesetzten

Richtung ans tößt. 9 0 9 0 3 0/0175

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