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Sannelement zum Einsetzen in Bohrungen Auf ganz verschiedenen Gebieten
der Technik stellt sich häufig die Aufgabe, zwei Teile, çon denen zumindest das
eine eine Bohrung aufweist, bezüglich der Achse der Bohrung gegeneinander auszurichten.
Dabei kann es sich sowohl um eine Einstellung im Sinne des Fluchtens der beiden
Teile bezüglich der Achse der Bohrung als auch um eine Einstellung handeln, durch
die ein seitlicher Versatz der Teile relativ zueinander beseitigt wird. Es gibt
auch Fälle, in denen drei oder mehr Teile eine solche Einstellung bezüglich einer
einzigen Achse erfahren müssen. Eine solche Justieraufgabe tritt beispielsweise
beim Bohren und Montieren von Lagern, bei der Justage von Spindelstdcken, eitstacken
oder anderen Teilen von Großwerkzeugmaschinen, bei der Zusammenstellung von Getriebe-
und Motorbaugruppen etc.
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auf. Ein Spezialfall, anhand dessen die Erfindung später unter Bezugnahme
auf die Figuren erläutert wird, ist die Justierung der Füllbuchse einer Druckgußmaschine
bezüglich des Schließaggregats.
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Zur Lösung derartiger Justieraufgaben ist es bekannt, in die Bohrung,
unter der im Sinne der Erfindung beispielsweise auch der von einem Rohr umschlossene
Raum zu verstehen
ist, Spannelemente in Form von Dornen einzusetzen.
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Diese Dorne haben den Nachteil, daß sie nur für einen Bohrungsdurchmesser
verwendbar sind und demgemäß entsprechend der Zahl der vorkommenden verschiedenen
Bohrungsdurchmesser auch eine größere Zahl solcher Spannelemente auf Lager gehalten
werden muß. Es sind auch Spannelemente bekanntgeworden, die über den Umfang verteiltDruckkörper
aufweisen, die ihrerseits gleichzeitig mittels einer zugeordneten Spreizvorrichtung
gegen die Innenwand der Bohrung gedrückt werden. Auch diese Spannelemente lassen
sich jedoch nicht für Bohrungen mit unterschiedlichen Nenndurchmessern verwenden,
zumindest nicht bei größeren Durchmesserunterschieden.
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Die Justierung kann dabei so erfolgen, daß die Spannelemente mit Zielmarken
versehen sind und lediglich zur Anzeige der auszugleichenden Lagerabweichungen dienen;
grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Spannelemente so auszubilden, daß
sie nach Einführen in die Bohrung zweier fluchtend miteinander zu verbindender Teile,
beispielsweise Rohre, als aktiv die Ausrichtung dieser Teile bewirkende Elemente
dienen, die nach Fixierung der so gefundenen justierten Lage der beiden Teile relativ
zueinander wieder aus diesen Teilen entfernt werden können. Dies schließt nicht
aus, daß die Spannelemente nach Beendigung der Justierung in Sonderfällen in den
Bohrungen verbleiben können.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Spannelement zum Einsetzen in
Bohrungen mit über seinen Umfang verteilten Druckkörpern und einer diesen zugeordneten
Spreievorrichtung, die bei ihrer Betätigung die Druckkörper unter Selbstzentrierung
des Spannelementes bezüglich der Bohrungsachse gegen die Bohrungswand drückt. Das
erfindungsgefäße Spannelement soll innerhalb eines Durclmesserbereichs in Bohrungen
verschiedener Durchmesser einsetzbar sein. Diese Aufgabe wird erfindungßgemäß durch
ein dadurch gekennzeichnetes Spannelement gelöst, daß die Druckkörper Kugeln sind,
die in zumindest zwei in jeweils einem Querschnitt des Spannelementes liegenden
Gruppen zusammengefaßt sind und daß die Spreizvorrichtung für jede Kugelgruppe eine
Aufnahme mit zwei die Kugeln in axialer Richtung zwischen sich einschließenden Druckringen
aufweist, von denen zumindest einer im Bereich der Kugeln eine kegelförmige Auflagefläche
für diese bildet und die mittels eines Antriebes in axialer Richtung relativ zueinander
verschiebbar sind.
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Bei der Erfindung werden also die jeweils eine Gruppe bildenden Kugeln,
die vorzugsweise durch Federn miteinander verbunden und in Kontakt mit der kegelförmigen
Auflagefläche gehalten sind, durch diese bei der Betätigung des Spannelements in
radialen Richtungen nach außen gedrückt, so daß, sofern das Spannelement als Bestandteil
einer Ausrichtvorrichtung zumindest in einem Querschnitt Zielmarken trägt, eine
Ausrichtung der Lage der Zielmarken bezüglich der Achse der Bohrung erfolgt.
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Das Spannelement kann aber auch eine Aufnahme für andere
Teile
tragen, die zentrisch bezüglich der Bohrungsachse angeordnet sein müssen. Beispielsweise
kann es sich um eine Aufnahme für ein Zielfernrohr einer Ausrichtvorrichtung handeln.
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Die Verwendung von Kugeln, von denen beispielsweise Jeweils drei eine
Gruppe bilden, hat den Vorteil, daß auch bei einer von der exakten Kreisform im
Querschnitt abweichenden Bohrung eine genaue Selbstzentrierung des Spannelementes
erfolgt.
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Die bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß die Druckringe von einem Dorn getragen sind, der einem der Enden
des Dornes zugekehrte Druckring gegen axiale Bewegungen gesichert auf dem Dorn festgelegt
ist, dagegen die weiteren Druck~ ringe axial beweglich auf den Dorn aufgeschoben
sind, und der Dorn im Bereich des anderen seiner Enden mit einem Gewinde versehen
ist, auf das ein die Druckringe in axialer Richtung und damit die Kugeln in radialen
Richtungen verspannender Spannring aufgeschraubt ist.
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Das Spannelement nach der Erfindung kann in Bohrungen eingesetzt werden,
deren Durchmesser innerhalb eines relativ großen Bereichs variieren. Eine Anpassung
an andere Durchinesserbereiche ist in einfacher Weise durch Austausch der Druckringe
gegen solche mit größerem oder kleinerem Außendurchmesser möglich, gegebenenfalls
müssen auch die Kugeln ausgetauscht werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren erläutert, denen
der Sonderfall der fluchtellden Ausrichtung der Bohrung in der Füllbuchse einer
druckgußmaschine
relativ zum Schießaggregat zugrunde liegt. Figur
1 zeigt eine Übersicht über die wesentlichen Teile einer solchen Druckußmaschine,
während aus Figur 2 der Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Spannelements hervorgeht. Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das Spannelement
im Bereich einer Gruppe von Druckkugeln, während die Figur 4 und 5 zur Erläuterung
des Verfahrens der Ausrichtung der Füllbuchse relativ zum Schießaggregat der Druckgußmaschine
dienen.
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Die in Figur 1 dargestellte Druckgußmaschine enthält als wesentliche
Teile die beiden Werkzeughälften 1 und 2, von denen die mit 1 bezeichnete durch
den Antrieb 3 in horizontaler Richtung so verschoben werden kann, daß das Werkzeug
- wie dargestellt - zur Entnahme des fertigen Teils geöffnet oder geschlossen ist.
Zum Füllen des Werkzeuges dient die Füllbuchse 4, die mit der Einfüllöffnung 5 für
das Material versehen ist und in die die Schießstange 6 mit ihrem Kolben 7 hineinragt.
Das Schießaggregat ist allgemein mit 8 bezeichnet.
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Bei dieser Anordnung besteht die Aufgabe, das Zentrum 9 des Schießaggregats
und die Achse 10 der Bohrung 11 in der rohrförmigen Füllbuchse 4 so auszurichten,
daß sie miteinander fluchten, das heißt, daß die Achse 10 weder geneigt ist noch
einen seitlichen Versatz bezüglich des Zentrums 9 aufweist. Hierzu werden, wie Figur
2 zeigt, zwei allgemein mit 20 und 21 bezeichnete Spannelemente in die Bohrung 11
der Füllbuchse 4 in der Figur von links nach rechts eingeführt. Jedes der Spannelemente
besteht erfindungsgemäß aus Kugeln als Druckkörper, die in jeweils zwei Gruppen
zusammengefaßt sind, von denen jede
Kugelgruppe in einem Querschnitt
des zugehörigen Spannelements liegt. Betrachtet man zunächst das Spannelement 20,
so enthält es Kugeln 22 in der einen und Kugeln 23 in der anderen Gruppe, wobei
die Kugeln innerhalb jeder Gruppe rotationssymmetrisch über den Umfang verteilt
sind. Zur Halterung der Kugeln dienen bei dem Spannelement 20 drei Druckringe 24,
25 und 26, von denen der Druckring 24 fest mit dem Ende des Dornes 27 verbunden
ist, der auf seinem in der Figur rechten Ende das Gewinde 28 und über dieses den
Spannring 29 trägt; die beiden anderen Druckringe 25 und 26 sind in axialer Richtung
verschiebbar auf den Dorn 27 aufgezogen. Betrachtet man den mittleren Druckring
25, so bildet er kegelförmige Auflageflächen 30 und 31 für die Kugeln 22 und 23.
Die Durchmesser der Kugeln und der Druckringe sind im Hinblick auf den Durchmesser
der Bohrung 11 so gewählt, daß bei durch Betätigen des Spannringes 29 erfolgender
Annäherung der Druckringe 24, 25 und 26 aneinander die Kugeln 22 und 23 gleichmäßig
in radialer Richtung nach außen bewegt und gegen die Innenwand der Bohrung 11 gedrückt
werden. Hierzu ist es erforderlich, daß zwischen den Druckringen abstände a und
b gewahrt bleiben.
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Das Spannelement 21 ist im Prinzip ebenso aufgebaut wie das Spannelement
20, jedoch ist der mittlere der drei Druckringe 32, 33 und 34 in axialer Richtung
kürzer als der mittlere Druckring 25 des Spannelements 20. Auch hier umgeben die
drei Druckringe einen Dorn 35, auf den im Bereich seines in der Figur rechten Endes
der Spannring 36 aurgeschraubt ist. Zwischen den im Abstand voneinander gehaltenen
Drtiokringen 32 und 33 beziehungsweise
33 und 34 befinden sich
wiederum zwei Gruppen von Kugeln, wobei die der einen Gruppe angehörenden Kugeln
mit 37 und die der anderen Gruppe *angehörenden Kugeln mit 38 bezeichnet sind.
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Das Spannelement 20 ist an seinem in der Figur linken Ende mit einer
zentrischen Aufnahme 39 für ein Zielfernrohr 40 versehen. Da die Aufnahme bezüglich
der Achse der Spannvorrichtung 20 definiert liegt und die Spannvorrichtung 20 sich
§rerseits beim Betätigen des Spannringes 29 selbsttätig zur Achse 10 der Bohrung
11 zentriert, ist auch die Achse 41 der Aufnahme 39 bezuglich der Bohrungsachse
10 zentriert. Das Zielfernrohr besitzt die ballige Stütz scheibe 42, mit der es
sich in der Aufnahme 39 abstützt; ferner sind drei Einstellschrauken in die Aufnahme
39 eingelassen, von denen in der Figur nur die mit 43 bezeichnete sichtbar ist.
Sie gestatten eine Ausrichtung des Zeilfernrohres 40 durch Schwenken um die ballige
Abstützung 42.
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Demgegenüber ist das Spannelement 21 an seinem in der Figur linken
Ende mit der Aufnahme 44 für eine Zielmarke 45 versehen. Diese Zielmarke wird also
durch Betätigen des Spannringes 36 automatisch bezüglich der Achse 10 der Bohrung
11 zentriert. Die Ausrichtung des Zielfernrohres 40 erfolgt nun durch Schwenken
desselben um das Teil 42, bis eine Zielmarke im Zielfernrohr zur Deckung kommt mit
der Zielmarke 45.
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Auch das Schießaggregat 8 ist mit einer Zielmarke 46 versehen. Diese
Zielmarke kann gegebenenfalls mittels einer
der Spannvorrichtung
21 entsprechenden Spannvorrichtung festgelegt und zentriert sein.
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Ehe auf die Durchführung des Zentrierverfahrens eingegangen wird,
sei kurz auf die konstriktive Gestaltung einer der Kugelgruppen gemäß Figur 3 hingewiesen.
Die drei Kugeln mögen die in Figur 2 mit 23 bezeichneten sein, die sich auf die
Auflagefläche 31 abstützen. Wie Figur 3 erkennen läßt, sind die Kugeln auf gegenüberliegenden
Bereichen ihrer Oberfläche mit Schlitzen versehen, in die ösenförmige Glieder 50
eingesetzt und eingeklebt sind. Die ösenfölmigen Glieder dienen zum Anschluß an
Zugfedern zwischen einander jeweils benachbarten Kugeln. Durch diese Federn wird
einerseits ein Zusammenhalt der Kugeln jeder Gruppe sichergestellt, andererseits
aber auch eine dauernde Berührung; ewischen den Kugeln und der kegelförmigen Auflagefläche
gewährleistet, ohne daß die gleichzeitige Betätigung der Kugeln behindert wird.
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Das in Figur 2 mit 21 bezeichnete, die Zielmarke 45 tragende Spannelement
kann nach der Justierung der Ausrichtung der Achse 41 des Zielfernrohres 40 aus
der Bohrung 11 entfernt werden.
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Das nun folgende Justierverfahren wird anhand Figur 4 beschrieben.
Bhn bringt die Zielmarke 46 in zumindest zwei verschiedene Abstände von der Fiillbüchse
4. Die entsprechenden Stellungen sind mit I und II bezeichnest. Sieht man hierbei
im Zielfernrohr unterschiedliche Abweichungen zwischen der Zielmarke im Zielfernrohr
einerseits und der Zielmarke 46 andererseits - eine derartige Abweichung ist in
Figur 5
mit x bezeichnet -, so ist dies ein Zeichen dafür, daß
die Bohrungsachse 10 gegenüber ihrer Sollage geneigt ist. Ergibt sich bei den verschiedenen
Abständen der Zielmarke 46 von der Füllbüchse 4 dagegen ein konstant bleibender
Anteil einer solchen Abweichung x, so liegt ein Versatz der Achse 10 vor, und zwar
im betrachteten Fall ein Seitenversatz. Die Erfindung gestattet demnach die sichere
Ermittlung sowohl einer unerwünschten Neigung als auch eines Versatzes der Bohrungsachse
10.
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Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung selbstverständlich
auch auf anderen Gebieten der Technik mit Vorteil eingesetzt werden kann.