DE19853590C1 - Vorrichtung zum Erzeugen einer Klemmung - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Erzeugen einer Klemmung zwischen einander zugewandten Rotationsflächen (15, 25) von relativ zueinander drehbeweglichen Körpern (5 bzw. 17), wobei die Vorrichtung insbesondere für die Indexierung bei Rundschalttischen geeignet ist, weist einer (17) der Körper zumindest eine seiner Rotationsfläche (25) benachbarte Druckkammer auf, deren an die Rotationsfläche (25) angrenzende Wand (27) durch Zufuhr eines Druckmediums zur Druckkammer gegen die Rotationsfläche (15) des anderen Körpers (5) hin verformbar ist, wobei die in Radialrichtung verformbare Wand der Druckkammer durch eine Seitenwand (27) einer in den betreffenden Körper (17) mit axialer Erstreckung eingearbeiteten Ringnut (29) gebildet ist, die an ihrem offenen Endbereich durch einen Dichtring (35) abgedichtet ist, der durch einen Stützkörper (37) gegen das auf den Dichtring (35) einwirkende Druckmedium abgestützt ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Klemmung zwischen einander zugewandten Rotationsflächen von relativ zueinander drehbeweglichen Körpern, insbesondere geeignet für die Indexierung bei Rundschalttischen, wobei einer der Körper zumindest eine seiner Rotationsfläche benachbarte Druckkammer aufweist, deren an die Rotationsfläche angrenzende Wand durch Zufuhr eines Druckmediums zur Druckkammer gegen die Rota­ tionsfläche des anderen Körpers hin verformbar ist.

Hydraulische Klemmvorrichtungen dieser Art zum Festlegen von Maschinen­ teilen oder Werkstücken an zugehörigen Maschinentischen oder Aufnahmen oder zum Spannen von Rotationswerkzeugen auf Antriebswellen sind bereits bekannt. So zeigt beispielsweise die US 4,093,052 eine Klemmvorrichtung in Form einer hydraulischen Spannhülse zur Drehmomentübertragung zwischen einer Welle und einem auf ihr gelagerten Drehkörper. Die DE 43 11 897 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Erzeugen einer hydraulischen Klemmung zwischen einem Maschinentisch und einer Werkstückaufnahme.

Ein Nachteil der bekannten Vorrichtungen ist der kritische Verlauf der Kenn­ linie für die Klemmwirkung, d. h. der Umstand, daß das Erzeugen einer Klemmung mit einer gewünschten Flächenpressung es voraussetzt, daß durch die betreffende Hydraulikanlage ein Druckpegel mit einem verhältnismäßig hohen Druckwert innerhalb eines eng begrenzten Bereiches aufrechterhalten wird. Dadurch ergeben sich besondere Anforderungen hinsichtlich des Aufbaus des Hydrauliksystems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Rede stehen­ den Art zu schaffen, die eine einwandfreie Klemmung bei verhältnismäßig niedrigen hydraulischen Drücken gewährleistet.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe erfindungs­ gemäß dadurch gelöst, daß die in die Radialrichtung verformbare Wand der Druckkammer durch eine Seitenwand einer in den betreffenden Körper mit axialer Erstreckung eingearbeiteten Ringnut gebildet ist, die an ihrem offenen Ende durch einen Dichtring abgedichtet ist, der durch einen Stützkörper gegen das auf den Dichtring einwirkende Druckmedium abgestützt ist.

Die Erfindung unterscheidet sich gegenüber dem Stand der Technik grundsätz­ lich dadurch, daß der durch den hydraulischen Druck verformbare Teil der Druckkammer keine in sich geschlossene Wand ist, sondern daß dieser Teil durch eine Seitenwand einer offenen Ringnut gebildet ist, also die Form einer vom Nutgrund weg ausbiegbaren, als beweglicher Klemmkörper wirkenden Lippe hat. Diese stellt ein mit verhältnismäßig niedrigen Drücken hydraulisch auslenkbares, elastisches Bauteil dar, dessen Elastizitätseigenschaften in Anpas­ sung an die jeweiligen Erfordernisse in weitem Bereich wählbar sind, bei­ spielsweise durch Wahl der Größe des Materialquerschnittes an der Ver­ bindungsstelle zwischen Nutgrund und auslenkbarer Seitenwand der Ringnut.

Bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der die verformbare Wand aufweisende Körper ein Ringkörper, welcher aus zwei miteinander verbundenen, in axialen Ebenen nebeneinander angeordneten Ringen zusammengesetzt ist, von denen jeder eine Ringnut zur Bildung von zwei axial zueinander versetzten Druckkammern aufweist, und die Ringnuten sind zueinander koaxial und gegen den jeweils benachbarten Ring hin offen, wobei eine sich zwischen die beiden Ringe erstreckende, den zweiten Körper umgebende Ringscheibe mit ihren beiden axialen Ringflächen die Abstützung der Dichtringe bildet.

Bei dieser Ausbildung ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß der Klemmvor­ gang nicht zur Erzeugung einer an der Klemmstelle wirksamen Axialkraft­ komponente führt. Während bei Vorhandensein eines lippenartigen Klemm­ körpers, wobei die Seitenwand der Ringnut eine Art Schwenkbewegung um die am Nutgrund gelegene Schwenkstelle ausführt, nicht nur eine radiale Klemm­ kraft, sondern auch ein, wenn auch geringer, Axialschub erzeugt wird, werden bei Vorhandensein zweier Druckkammern, wobei die offenen Enden der be­ treffenden Ringnuten einander zugewandt sind, die gegebenenfalls von beiden Druckkammern erzeugten, einander entgegengesetzten Axialkraftkomponenten gegenseitig aufgehoben. Diese selbsttätige Kompensation führt daher zu einer vollständig axialkraftfreien Klemmung, wodurch die Vorrichtung wiederum besonders gut für eine Verwendung zur Indexierung bei Rundschalttischen geeignet ist.

Zwar ist aus der EP 0 394 694 B1 bereits eine hydraulische Klemmvorrichtung zum Spannen eines Rotationswerkzeuges auf einer Welle bekannt, wobei axial zueinander versetzt angeordnete Druckkammern zur Anwendung kommen. Dabei handelt es sich aber, ebenso wie bei den oben erwähnten bekannten Vorrichtungen, um allseits durch in sich geschlossene Wände begrenzte Kam­ mern, so daß gegenüber der Erfindung die entsprechenden Nachteile gegeben sind.

Die von den beiden Ringen gebildeten Rotationsflächen können jeweils Un­ terbrechungen in Form von in regelmäßigen Abständen eingearbeiteten Ver­ tiefungen aufweisen, vorzugsweise in Form von axial verlaufenden Rillen, die rundbogenartige Einwölbungen der Rotationsfläche bilden. Zusätzlich können die zwischen den Rillen befindlichen, unvertieften Bereiche der Rotations­ flächen ballig gewölbt und/oder nach beiden Axialrichtungen hin durch Ab­ schrägungen begrenzt sein. Solche durch Fräsen erzeugte Ausnehmungen an den Rotationsflächen bewirken eine Verringerung der Spannung des Werk­ stoffes bei der hydraulisch bewirkten Biegeverformung. Außerdem ergeben sich dadurch Taschen zur Schmierstoffaufnahme.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Diametralschnitt eines Rundschalttisches mit einem Aus­ führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen einer Klemmung;

Fig. 2 einen stark vergrößert gezeichneten Ausschnitt aus Fig. 1, wobei Ein­ zelheiten des Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vor­ richtung gezeigt sind;

Fig. 3 eine im Maßstab entsprechend Fig. 1 gezeichnete Draufsicht eines von zwei Ringen, die Bestandteil der erfindungsgemäßen Vor­ richtung bilden; und

Fig. 4 einen abgebrochen und gegenüber Fig. 3 in größerem Maßstab gezeichneten Teilschnitt entsprechend der Schnittlinie IV-IV von Fig. 3.

Ein in Fig. 1 im Zentralschnitt gezeigter Rundschalttisch weist ein feststehendes Gehäuse 1 mit einem mit diesem fest verbundenen, zentralen Ständer 3 auf, der als Drehzentrum dient, auf dem eine Tischaufnahme 5 drehbar angeordnet ist. Da Rundschalttische in verschiedenen Bauweisen bei der maschinellen Bearbeitung von Werkstücken üblich sind und die Bauart des Rundschalttisches per se nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, werden hier nicht sämtliche Einzelheiten des dargestellten Rundschalttisches beschrieben. Erwähnt sei diesbezüglich lediglich die Drehbetätigung der Tischaufnahme 5 und des mit dieser auf Drehung verbundenen Tisches 7 mittels eines Schnecken­ getriebes mit einem mit der Aufnahme 5 verbundenen Radkranz 9, der mit einer antreibbaren Schnecke 11 zusammenwirkt. Das Schneckengetriebe und dessen Antrieb sind so ausgebildet, daß die Aufnahme 5 um den Ständer 3 in sehr feinen Winkelinkrementen verdreht werden kann. Der Ständer 3 weist Hydrauliköl- und Schmierstoffkanäle auf, von denen lediglich einer zu sehen und mit 12 bezeichnet ist, die für die Versorgung entsprechender, an der Tisch­ aufnahme 5 vorgesehener Komponenten vorgesehen sind, beispielsweise für eine hydraulische Hub-Spannvorrichtung 13, die mit dem Tisch 7 zusammen­ wirkt, auf dem Werkstückpaletten (nicht gezeigt) aufnehmbar sind.

In seinem unteren Endbereich bildet die Tischaufnahme 5 mit ihrem Umfang eine Rotationsfläche 15, die Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erzeugen einer Klemmung zwischen dem Gehäuse 1 und der Tischaufnahme 5 bildet. Die diesbezügliche Einzelheiten werden nachstehend anhand der Fig. 2 bis 4 näher erläutert.

Als mit der Rotationsfläche 15 an der drehbaren Tischaufnahme 5 zusammen­ wirkender Teil der Klemmvorrichtung ist ein als Ganzes mit 17 bezeichneter Ringkörper vorgesehen, der aus einem oberen Ring 19 und einem unteren Ring 21 zusammengesetzt ist, die koaxial aneinanderliegend miteinander und mit dem Gehäuse 1 verschraubt sind, wobei von dieser Verschraubung lediglich in Fig. 1 ein Schraubbolzen 23 gezeigt ist. Die Ringe, von denen der obere Ring 19 in Fig. 3 in Draufsicht gezeigt ist, bilden mit ihren Innenflächen die Rota­ tionsfläche 25 des Ringkörpers 17, welche als mit der Rotationsfläche 15 der Tischaufnahme 5 zusammenwirkende Klemmfläche dient.

Wie am deutlichsten aus Fig. 2 zu sehen ist, ist diese Klemmfläche durch die radial innen liegende Seitenwand 27 je einer in Axialrichtung langgestreckten Ringnut 29 gebildet, die, zur Rotationsfläche 25 eng benachbart, in den oberen Ring 19 und den unteren Ring 21 so eingestochen sind, daß die offenen Enden der Ringnuten 29, von denen in Fig. 4 das offene Ende der Ringnut 29 des oberen Ringes 19 mit 31 bezeichnet ist, bei aneinander befestigten Ringen 19 und 21 fluchtend einander zugekehrt sind, siehe insbesondere Fig. 2. Beide Ringnuten 29 sind im Bereich ihres offenen Endes 31 radial nach außen ver­ breitert, so daß eine Erweiterung 33 (Fig. 4) gebildet wird, die einen Sitz für die Aufnahme je eines O-Ringes 35 bildet. Eine die Rotationsfläche 15 der Tischaufnahme 5 umgebende Ringscheibe 37, die zwischen oberem Ring 19 und unterem Ring 21 eingespannt ist, bildet mit ihren seitlichen Ringflächen jeweils eine Abstützung für die anliegenden O-Ringe 35.

Die Ringnuten 29 sind über Kanäle 39 mit einem nicht gezeigten Hydraulik­ system verbunden, so daß den als Druckkammern dienenden Ringnuten 29 Drucköl mit vorgebbarem Druck zuführbar ist. Der Aufbau des Innendrucks führt zu einem Abspreizen der Seitenwände 27 in Radialrichtung zur Bildung der Klemmung an der Rotationsfläche 15 der Tischaufnahme 5. Dabei bleibt die Abdichtung an den offenen Enden 31 der Ringnuten 29 durch die in den Erweiterungen 33 aufgenommenen O-Ringe 35 aufrechterhalten, die sich gegen die Ringscheibe 37 abstützen.

Da die hydraulisch verformbaren Seitenwände 27 lediglich über die Material­ partie am Nutgrund 41 mit dem übrigen Teil des betreffenden Ringes 19 bzw. 21 verbunden sind, bilden die Seitenwände 27 nachgiebige, elastische, lippen­ artige Klemmkörper, so daß hohe Klemmkräfte bei verhältnismäßig niedrigem hydraulischen Druckniveau erzeugbar sind. Eine durch die Schwenkbeweglich­ keit der Seitenwände 27 um den Bereich des Nutgrundes 41 in Zusammen­ wirkung mit der Rotationsfläche 15 der Tischaufnahme 5 gegebenenfalls zusätz­ lich zur Radialkraft erzeugte axiale Schubkraftkomponente wirkt bei der Seiten­ wand 27 des oberen Ringes 19 gegensinnig zu der entsprechenden Schubkraft­ komponente, die an der Seitenwand 27 des unteres Ringes 21 erzeugt und jeweils auf die Rotationsfläche 15 der Tischaufnahme 5 übertragen wird. Somit ergibt sich durch die gegensinnige Anordnung der Ringnuten 29 mit ihren klemmenden Seitenwänden 27 eine Kompensation solcher Schubkraft­ komponenten.

Wie aus Fig. 3 und 4 zu ersehen ist, ist die innere Rotationsfläche 25 des Ringes 19, - gleiches gilt für den unteren Ring 21 -, durch als Vertiefungen eingearbeitete Rillen 43 unterteilt, die sich in regelmäßigen Abständen längs des gesamten Umfanges der Rotationsfläche 25 erstrecken. Diese Rillen sind beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form von rundbogenartigen Ver­ tiefungen ausgebildet. Außerdem sind die zwischen den Rillen 43 befindlichen, unvertieften Bereiche 45 leicht ballig gewölbt und sind nach beiden Axial­ richtungen hin durch Abschrägungen 47 begrenzt. Wie sich gezeigt hat, ent­ stehen dadurch in vorteilhafter Weise Schmierstofftaschen, in die das Schmier­ mittel im Klemmzustand hineingedrückt wird. Zusätzlich wird durch die einge­ frästen Rillen 43 je nach Geometrie und Dimensionierung das Elastizitäts­ verhalten der als Klemmkörper fungierenden Seitenwand 27 der betreffenden Ringnut 29 beeinflußt.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Erzeugen einer Klemmung zwischen einander zuge­ wandten Rotationsflächen (15, 25) von relativ zueinander drehbeweg­ lichen Körpern (5 bzw. 17), insbesondere geeignet für die Indexierung bei Rundschalttischen, wobei einer (17) der Körper zumindest eine seiner Rotationsfläche (25) benachbarte Druckkammer (29) aufweist, deren an die Rotationsfläche (25) angrenzende Wand (27) durch Zufuhr eines Druckmediums zur Druckkammer gegen die Rotationsfläche (15) des anderen Körpers (5) hin verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die in Radialrichtung verformbare Wand der Druckkammer durch eine Seiten­ wand (27) einer in den betreffenden Körper (17) mit axialer Erstreckung eingearbeiteten Ringnut (29) gebildet ist, die an ihrem offenen Ende (31) durch einen Dichtring (35) abgedichtet ist, der durch einen Stützkörper (37) gegen das auf den Dichtring einwirkende Druckmedium abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die verformbare Wand aufweisende Körper ein Ringkörper (17) ist, der aus zwei miteinander verbundenen, axial nebeneinander angeordneten Ringen (19 und 21) zusammengesetzt ist, von denen jeder eine Ringnut (29) zur Bildung von zwei axial zueinander versetzten Druckkammern aufweist, daß die Ringnuten (29) zueinander koaxial und gegen den jeweils benach­ barten Ring (19 oder 21) hin offen sind und daß eine sich zwischen die beiden Ringe (19, 21) erstreckende, den zweiten Körper (5) umgebende Ringscheibe (37) mit ihren beiden axialen Ringflächen die Abstützung der Dichtringe (35) bildet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ring­ nuten (29) im Bereich ihrer offenen Enden (31) zur Bildung eines Sitzes für einen Dichtring in Form eines O-Ringes (35) radial nach außen er­ weitert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grund (41) der Ringnut (29) bei jedem Ring (19 und 21) von dessen be­ nachbarter axialer Endfläche in einem Abstand angeordnet ist, der in Hinblick auf das Biegeverhalten der die Ringnut (29) radial nach innen begrenzenden Seitenwand (27) gewählt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Biege­ verhalten der die Ringnut (29) radial nach innen begrenzenden Seiten­ wand (27) bei beiden Ringen (19 und 21) zumindest näherungsweise gleich ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsfläche (25) bei beiden Ringen (19 und 21) Unter­ brechungen in Form von in regelmäßigen Abständen eingearbeiteten Vertiefungen (43) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Vertiefungen in Form von axial verlaufenden Rillen (43) vorgesehen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (43) rundbogenartige Einwölbungen der Rotationsfläche bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Rillen befindlichen, unvertieften Bereiche (45) der Rotationsfläche ballig gewölbt und/oder nach beiden Axialrichtungen hin durch Abschrägungen (47) begrenzt sind.