DE202004021244U1 - Component system, e.g. for tension force or steel elongation in clamping chucks, has two components to be connected, one to be reshaped flexibly - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteilesystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The present invention relates to a component system according to the preamble of claim 1.
Reibschüssige Verbindungen
zwischen zwei Bauteilen dieser Art sind beispielsweise aus der
Diese Art der Verbindung zweier Bauteile hat sich in der Praxis durchaus bewährt. Es wird jedoch zum Teil als nachteilig angesehen, daß der apparative Aufwand zur Auf bringung der radialen Druckkräfte verhältnismäßig hoch ist und viel Platz erfordert.These Type of connection between two components has in practice quite proven. However, it is considered partly as disadvantageous that the apparative Effort for the application of the radial compressive forces is relatively high and plenty of space requires.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauteilesystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches es ermöglicht, mit geringem apparativem Aufwand die zur Verformung erforderlichen Kräfte aufzubringen und eine geringe Baugröße besitzt.In front In this background, the present invention has the object based on creating a component system of the type mentioned, which makes it possible with little equipment required for deformation personnel to apply and has a small size.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das erste Bauteil elastisch verformt wird, indem axiale Kräfte und insbesondere Zugkräfte auf Krafteinleitungsabschnitte des Bauteils ausgeübt werden, wobei die axialen Kräfte über Gelenke, die zwischen den Krafteinleitungsabschnitten und der Spannfläche vorgesehen sind, in die gewünschte radiale Verformung oder Bewegung der Spannfläche umgesetzt werden. Der Erfindung liegt somit die Überle gung zugrunde, das erste Bauteil durch die Einbringung von axialen Kräften in gewünschter Weise zu verformen, anstatt wie im Stand der Technik radiale Druckkräfte aufzubringen. Diese axialen Kräfte werden dann durch die Gelenke, welche zwischen den Krafteinleitungsabschnitten und der Spannfläche vorgesehen sind und beispielsweise als Festkörper-Gelenke oder auch als Kippgelenke bzw. Scharniere ausgebildet sein können, in die gewünschten Verformungen des Spannbereiches umgesetzt. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Ausbildung vergleichsweise hohe Spannwege realsiert werden können. Durch die hohen Spannwege ergibt sich auch ein vergleichsweise großes Fügespiel zwischen den zu verbindenden Bauteilen, welches in der Größenordnung von 0,3 % des Spanndurchmessers liegen kann und ein automatisches Fügen der zu verbindenden Bauteile ermöglicht. Von Vorteil ist weiterhin, daß die Verformungen im wesentlichen im Bereich der (Festkörper)Gelenke auftreten, während die Spannfläche selbst weitestgehend eben bleibt, wodurch eine optimale Ausrichtung erreicht wird. Dies gilt insbesondere, wenn das erste Bauteil in seinem Spannbereich hülsenförmig ausgebildet und mit axialen Schlitzen versehen ist, die eine hohe Verformbarkeit der Spannhülse in ihrer Umfangsrichtung gewährleistet.These Task is inventively achieved in that the first Component is elastically deformed by axial forces and in particular tensile forces on force introduction sections of the component are exercised, the axial forces being transmitted through joints, provided between the force introduction sections and the clamping surface are in the desired radial deformation or movement of the clamping surface to be implemented. The invention is thus the reflection underlying the first component by the introduction of axial forces in desired To deform, instead of applying radial compressive forces as in the prior art. These axial forces are then through the joints, which between the force introduction sections and the clamping surface provided are and, for example, as solid-state joints or as Tilting joints or hinges can be formed in the desired deformations implemented the clamping range. It has been shown that by This training comparatively high clamping distances are realized can. Due to the high clamping paths also results in a comparatively large joining game between the components to be joined, which is of the order of magnitude 0.3% of the clamping diameter and an automatic Add the allows to be connected components. Another advantage is that the Deformations essentially in the area of (solid) joints occur while the clamping surface even largely remains even, creating an optimal alignment is reached. This is especially true when the first component in its clamping region sleeve-shaped and provided with axial slots, the high ductility of the clamping sleeve guaranteed in its circumferential direction.
Grundsätzlich ist es möglich, sowohl axiale Druckkräfte als auch axiale Zugkräfte in radiale Verformungen umzusetzen. In bevorzugter Weise werden jedoch erfindungsge mäß Zugkräfte eingesetzt, um die gewünschten Verformungen zu erzielen.Basically it is possible both axial compressive forces as well as axial tensile forces to convert into radial deformations. In a preferred manner However erfindungsge according to tensile forces used to the desired To achieve deformations.
Um axiale Zugkräfte besonders effektiv in radiale Verformungen des Spannbereichs umzusetzen, sollten die Spannflächen des Spannbereichs einerseits und die Angriffspunkte der Zugkräfte radial beabstandet sein. Wenn beispielsweise das erste Bauteil als Spanndorn mit einer außenliegenden Spannfläche ausgebildet ist, sollten die Krafteinleitungsabschnitte radial innerhalb von der Spannfläche liegen, und wenn das erste Bauteil als ein Spannfutter mit einer Aufnahme für ein zu spannendes Bauteil ausgebildet ist, liegen die Krafteinleitungsbereiche radial außerhalb von dieser Aufnahme.Around axial tensile forces should implement particularly effective in radial deformations of the clamping range, should the clamping surfaces the clamping area on the one hand and the points of application of the tensile forces radially be spaced. For example, if the first component as a mandrel with an outside clamping surface is formed, the force introduction portions should be radially inside from the clamping surface lie, and if the first component as a chuck with a Recording for an exciting part is formed, are the force introduction areas radially outside from this recording.
Wenn das erste Bauteil als Spanndorn mit einer außenliegenden Spannfläche ausgebildet ist, ist gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteilesystems vorgesehen, daß die Spannmittel zur Aufbringung der axialen Zugkräfte in einer Durchgangsbohrung des ersten Bauteils vorgesehen sind.If the first component designed as a mandrel with an external clamping surface is, is according to one embodiment of the component system according to the invention provided that the Clamping means for applying the axial tensile forces in a through hole of the first component are provided.
Eine konstruktive Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann beispielsweise darin bestehen, daß ein Ende des ersten Bauteils verschlossen ist und die Spannmittel vorgesehen sind, um eine Druckkraft auf das geschlossene Ende auszuüben und so in das erste Bauteil axiale Zugkräfte einzuleiten.A constructive design of this embodiment can, for example consist in that one End of the first component is closed and provided the clamping means are to exert a compressive force on the closed end and to initiate axial tensile forces in the first component.
Gemäß einer konkreten Ausführungsform ist hierbei vorgesehen, daß in die Durchgangsbohrung an ihren dem verschlossenen Ende gegenüberliegenden axialen Ende eine Gewindemutter verstellbar eingeschraubt ist, wobei zwischen dem verschlossenen Ende und der Gewindemutter Druckübertragungsmittel vorgesehen sind, um bei einem Einschrauben der Gewindemutter in Richtung des geschlossenen Endes eine Druckkraft auf das geschlossene Ende auszuüben und damit eine Zugkraft in das erste Bauteil einzuleiten. Bei dieser Ausführungsform reicht schon eine Drehung der Gewindemutter aus, um den Spannbereich des Spanndorns zum Fügen oder Lösen eines Bauteils zu verformen.According to one concrete embodiment is provided here that in the through hole at its opposite end of the closed axial end of a threaded nut is screwed adjustable, wherein between the closed end and the threaded nut pressure transmitting means are provided to screw in the threaded nut in Direction of the closed end a compressive force on the closed Exercise end and thus to introduce a tensile force into the first component. At this embodiment Already enough rotation of the nut to the clamping range of the mandrel for joining or release to deform a component.
Alternativ ist es möglich, an dem dem geschlossenen Ende gegenüberliegenden Ende des ersten Bauteils einen hyraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben vorzusehen, wobei auch hier zwischen dem verschlossenen Ende und dem Kolben Druckübertragungsmittel vorgesehen sind, um bei einer Betätigung des Kolbens auf das geschlossene Ende eine Druckkraft auszuüben und damit in das erste Bauteil eine Zugkraft einzuleiten. Der Kolben kann hierbei direkt in dem offenen Ende des ersten Bauteils verschiebbar angeordnet sein.Alternatively, it is possible at the opposite end of the closed end of the first component to provide a hydraulically or pneumatically actuated piston, wherein also between the closed end and the piston pressure transmitting means are provided to exert upon actuation of the piston to the closed end a compressive force and thus to initiate a tensile force in the first component. The piston can in this case be arranged displaceably directly in the open end of the first component.
Die Druckübertragungsmittel können in einfacher Weise durch eine Druckübertragungsstange gebildet sein. Um Verspannungen oder Reibungskräfte zu reduzieren, weisen die Druckübertragungsmittel zweckmäßigerweise zumindest in den Kontaktbereichen mit der Gewindemutter bzw. dem Kol ben einerseits und dem geschlossenen Ende des ersten Bauteils andererseits Kugeln auf.The Pressure transfer medium can formed in a simple manner by a pressure transmission rod be. To reduce tension or friction, have the Pressure transfer medium expediently at least in the contact areas with the threaded nut or the Col ben on the one hand and the closed end of the first component on the other hand balls on.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Bauteilesystem gemäß der vorliegenden Erfindung derart ausgebildet, daß in der Durchgangsbohrung des ersten Bauteils eine Spindel angeordnet ist, die an ihrem einen Endbereich drehbar und axial verschiebbar in dem ersten Bauteil gelagert ist und an ihrem anderen Endbereich eine Spindelmutter durchgreift, die drehbar aber axialfest in dem ersten Bauteil gelagert und drehend antreibbar ist, wobei an der Spindel und dem ersten Bauteil Anschläge vorgesehen sind, die miteinander in Kontakt kommen, wenn die Spindel in einer axialen Richtung bewegt wird. Bei dieser Ausführungsform wird eine Drehung der Spindelmutter in eine Axialbewegung der Spindel umgesetzt, die mit dem Anschlag des ersten Bauteils in Kontakt kommt und so auf diesen eine Druckkraft ausübt. Auch bei dieser Ausführungsform kann die Durchgangsbohrung des ersten Bauteils verschlossen sein, um einen Anschlag zu bilden, mit dem die Antriebsspindel in Kontakt kommt.According to one another embodiment is the component system according to the present Invention designed such that in the through hole the first component, a spindle is arranged, which at its one End region rotatable and axially displaceable in the first component is mounted and at its other end a spindle nut passes through, but rotatably mounted axially fixed in the first component and is rotationally driven, wherein on the spindle and the first Component stops are provided, which come into contact with each other when the spindle is moved in an axial direction. In this embodiment is a rotation of the spindle nut in an axial movement of the spindle implemented, which comes into contact with the stop of the first component and so exerts on this a compressive force. Also in this embodiment the through hole of the first component can be closed, to form a stop, with which the drive spindle in contact comes.
Schließlich kann in alternativer Weise vorgesehen sein, daß in der Durchgangsbohrung des ersten Bauteils eine drehend antreibbare Gewindewelle axialfest angeordnet ist, wobei das erste Bauteil auf einer ersten Seite des Spannbereiches fixiert ist und auf der gegenüberliegenden Seite des Spannbereiches eine Spindelmutter in dem ersten Bauteil gehalten ist, welche mit einem Gewindeabschnitt der Spindelwelle in Eingriff steht, so daß eine Drehung der Spindelwelle in eine Axialbewegung der Spindelmutter und des damit verbundenen Bauteilabschnitts umgesetzt wird, wodurch Zugkräfte in das erste Bauteil eingeleitet werden, wenn dieses an der gegenüberliegenden ersten Seite der Spannfläche gehalten wird.Finally, can be provided in an alternative manner that in the through hole the first component a rotationally driven threaded shaft axially fixed is arranged, wherein the first component on a first side of the Clamping range is fixed and on the opposite side of the clamping range a spindle nut is held in the first component, which with a threaded portion of the spindle shaft is engaged, so that a rotation the spindle shaft in an axial movement of the spindle nut and the associated component section is implemented, whereby tensile forces in the first component to be initiated, if this at the opposite first side of the clamping surface is held.
Wenn das erste Bauteil als ein Spannfutter mit einer Aufnahme für das zu spannende Bauteil ausgebildet ist, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß das Spannfutter auf beiden axialen Seiten des Spannbereichs Krafteinleitungsflansche aufweist und zwischen den Krafteinleitungsflanschen eine Spannvorrichtung angeordnet ist, um in das erste Bauteil über die Krafteinleitungsflansche Zugkräfte einzuleiten. Dabei kann die Spannvorrichtung als ein Piezoelement oder elektrisch angetriebenes Stellelement ausgebildet sein, welches an den Krafteinleitungsflanschen anliegt und sich bei Stromzufuhr ausdehnt. Alternativ kann die Spannvorrichtung zwei gegeneinander verdrehbare Exzenterringe aufweisen, welche an den Krafteinleitungsflanschen anliegen und derart ausgebildet sind, daß sich ihre axiale Ausdehnung verändert, wenn sie gegeneinander verdreht werden. Schließlich ist es auch möglich, die Spannvorrichtung als Gewindering auszubilden, welcher auf den einen Krafteinleitungsflansch aufgeschraubt ist und an dem anderen Krafteinleitungsflansch mit einer Stirnseite in Anlage kommt. Dabei bieten die letzten zwei Ausführungsformen den Vorteil, daß durch eine manuelle Verdrehung der Exzenterringe bzw. des Gewinderings die Verformung des Spannbereichs bewirkt werden kann.If the first component as a chuck with a receptacle for that too exciting component is formed, according to a preferred embodiment the invention provided that the chuck on both axial sides of the clamping area force introduction flanges and between the force introduction flanges a tensioning device is arranged to be in the first component via the force introduction flanges tensile forces initiate. In this case, the tensioning device as a piezoelectric element or electrically driven actuator may be formed, which rests against the force introduction flanges and when the power supply expands. Alternatively, the clamping device two against each other have rotatable eccentric rings, which at the force introduction flanges abutment and are formed such that their axial extent changes when they are twisted against each other. Finally, it is also possible that Form clamping device as a threaded ring, which on the one force introduction flange is screwed on and at the other force introduction flange with a front side comes into contact. The last two offer embodiments the advantage that through a manual rotation of the eccentric rings or the threaded ring the deformation of the clamping range can be effected.
Gemäß einer alternativen Anwendung des erfindungsgemäßen Konzepts ist es auch in umgekehrter Weise möglich, radiale Kräfte in axiale Längenänderungen umzusetzen. Beispielsweise können über entsprechende Gelenke bzw. Festkörpergelenke radiale Druckkräfte in axiale Dehnungen eines Bauteils umgesetzt werden. Ein Anwendungsbeispiel hierfür ist erfindungsgemäß ein Spannkraftprüfer zur Überprüfung der Spannkraft bzw. des Spannwegs bei hydraulischen Dehnspannfuttern, mit einem im wesentlichen zylindrischen Gehäuse, einem in dem Gehäuse axial verschiebbar gehaltenen Prüfbolzen, der durch ein elastisches Mitte in Richtung des einen Gehäuseendes beaufschlagt wird, und ein Display, das eine relative Verschiebung zwischen dem Gehäuse und dem Prüfbolzen anzeigt. Bei diesem Anwendungsbeispiel wird das zylinderförmige Gehäuse in die zentrale Werkzeugaufnahme eines zu prüfenden Werkzeughalters eingesetzt und dann von dem Spannsystem des Werkzeughalters im Bereich der Spannfläche ein Druck erzeugt, der über die vorgesehenen Festkörpergelenke in eine Längenänderung des Gehäuses ΔL umgesetzt wird. Diese Längenänderung ist druckabhängig und annähernd linear zur Lage und Größe der Druckbelastung. Aus diesem Meßwert kann auf die tatsächlich wirkende Spannkraft bzw. den Spannweg und das zu erwartende Drehmoment geschlossen werden.According to one alternative application of the inventive concept is also in reverse possible, radial forces in axial length changes implement. For example, via appropriate Joints or solid joints radial pressure forces be converted into axial expansions of a component. An application example of this according to the invention is a tension tester for checking the Clamping force or the clamping travel in hydraulic expansion chucks, with a substantially cylindrical housing, one in the housing axially slidably held test pin, the through an elastic center in the direction of the one housing end is applied, and a display showing a relative displacement between the case and the test bolt displays. In this application example, the cylindrical housing in the central tool holder of a tool holder to be tested used and then from the clamping system of the tool holder in the area of the clamping surface Pressure generated over the intended solid joints in a change in length of Housing ΔL implemented becomes. This change in length is pressure dependent and approximately linear to the position and size of the pressure load. From this measured value can on the actual acting clamping force or the clamping path and the expected torque getting closed.
Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigtRegarding Further advantageous embodiments of the invention is based on the Subclaims as well the following description of embodiments with reference refer to the attached drawing. In the drawing shows
In
den
Wie
in der
Bei
dem vorliegenden Bauteilesystem
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist vorgesehen, daß diese
Verformung der Spannhülse
Wenn
eine der Gewindemuttern
Um
diese Zugspannungen Z in die gewünschte,
nach innen gerichtete Verformung der Spannhülse
Das
Ergebnis, welches hier durch die Festkörpergelenke
Grundsätzlich ist
es auch in umgekehrter Weise möglich,
axiale Druckkräfte
auf die Endabschnitte
Mit
anderen Worten wird bei dem in den
In
der
Eine
dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Spanndorns
Eine
alternative vierte Ausführungsform
ist in der
In
den
Bei
dem in der
Alternativ
zeigt die
Bei
der in
In
Wenn
nun, wie in der
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2004
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DE102011018817B4 (en) * | 2011-04-26 | 2018-01-25 | Schunk Gmbh & Co. Kg Spann- Und Greiftechnik | Spiraldehnspanndorn and Spiraldehnspannhülse with rotating force application |
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