DE2162293C3 - Futter zum Festspannen eines Tellerzahnrades - Google Patents

Description

vorgesehen ist, um während der Bearbeitung des Tellerzahnrades dem Ringkanal ein Druckmittel zuzuführen.

Dieses Druckmittel, das ständig zwischen der Wandung der Bohrung des Werkstücks und dem äußeren Umfang der Ringspannscheibe wirkt, hält das Innere des Futters frei von Verunreinigungen.

Vorzugsweise haben nun die beiden tellerförmigen Scheiben je außen eine kegelförmige Randfläche, und sie legen sich daher beim Festspannen des Werkstücks an die Wandung der Bohrung längs zweier Linien an, die im wesentlichen mit den Rändern der Außenflächen der Ringspannscheiben zusammenfallen. Dadurch wird weitestgehend die Gefahr vermieden, daß die verunreinigsnden Mittel zwischen die Außenfläche der Ringspannscheiben und die Bohrungsinnenvandung des Werkstücks eindringen.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Schnittansicht der Spindel einer Läppmaschine mit dem Futter und den Ringspannscheiben nach der Erfindung und mit einem aufgespannten Tellerzahnrad,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das in F i g. 1 gezeigte Futter,

Fig.3A und 3B Stirnansichten des Werkstück=, und des Futters im gelösten und festgespannten Zustand,

Fig.4A und 4B Längsteilschnitte des bekannten Futters in größerem Maßstab als in Fig. 2, und zwar Fig.4A im gelösten und Fig.4B im festgespannten Zustand, und

F i g. 5A und 5B einen Teillängsschnitt durch das Futter nach der Erfindung zum Vergleich mit dem in F i g. 4A und 4B gezeigten Stand der Technik.

Das in den F i g. 1 und 2 gezeigte Futter nach der Erfindung besteht aus einem Futterkörper 10 mit einem kegligen Schaft 12, der in eine keglige Bohrung einer Läppmaschinenspindel 14 eingepaßt ist, deren Umlaufachse mit 16 bezeichnet ist. Der Futterkörper 10 sitzt mit seiner Rückseite 18 auf der Stirnfläche der Spindel.

Das zu bearbeitende Kegeltellerzahnrad G liegt mit seiner Rückseite auf der Stirnfläche 20 des Futterkörpers 10 auf. Dieser hat eine vorspringende zylindrische Nabe 22, die beim Ausführungsbeispiel aus einem Stück mit dem Futterkörper 10 besteht und ebenso wie dieser von einer zylindrischen, zur Umlaufachse 16 gleichachsigen Bohrung 24 durchdrungen ist. In dieser Bohrung ist gleitend eine mit einem Kopf 26 versehene Buchse geführt, die von dem Ende einer Zugstange 28 getragen ist. Diese Zugstange erstreckt sich im Inneren der Spindel 14 und ist an ihrem anderen Ende mit einem Gewinde versehen, an dem eine Zugstange 30 angreift, mit deren Hilfe das Futter festgespannt und geöffnet werden kann.

Dieses Futter enthält nun zwei tellerförmige Ringspannscheiben 32 und 34. Die vordere 32 liegt mit ihrem Innenumfang an einer Schulter des Kopfes 26 und die hintere 34 mit ihrem Innenumfang an der Nabe 22 an. Mit ihren äußeren Umfangen liegen diese Ringspannscheiben aneinander. Mit ihren konvexen Flächen bilden sie daher die äußere Vorderfläche und die Hinterfläche einer Spannzange. Die beiden Ringspannscheiben 32 und 34 sind mit radialen Schlitzen 36 versehen, die sich vom Außenumfang ausgehend nach innen erstrecken und dem Zweck dienen, die Nachgiebigkeit zu vergrößern. Diese radialen Schlitze 36 und der Raum zwischen den Innenflächen der beiden Federscheiben 32 und 34 sind mit einem Füllstoff 38 gefüllt, der nachgiebig und zusammendrückbar ist. Es kann sich dabei um Gummi oder um einen Kunststoff handeln.

Wie ein solches Futter und seine Spannzange wirken, ist bekannt. Die beiden Ringspannscheiben 32 und 34 haben innen und außen genau geschliffene Umfangsflächen. Die innere Umfangsfläche erstreckt sich genau gleichachsig zur Fläche der Nabe 22 und zum Kopf 26, während die äußeren Umfangsflächer. so geschliffen sind, daß zwischen ihnen und der Innenwandung der Werkstückbohrung ein enger Spielraum vorhanden ist, wenn die Spannzange entspannt ist. Ist das Tellerrad G auf das Futter aufgeschoben, dann wird die Zugstange 30 mit Bezug auf die Spindel 14 rückwärts, d. h. nach rechts mit Bezug auf Fi g. 1, durch einen Kraftantrieb angezogen, so daß der Kopf 26 die Böden der beiden tellerförmigen Ringspannscheiben, d. h. ihre Innenränder, zusammendrückt, in Richtung auf die Stirnfläche 20 des Futterkörpers 10. Das hat dann zur Folge, daß sich die Ringspannscheiben in radialer Richtung dehnen und dadurch an der Innenwandung der Werkstückbohrung festgespannt werden. Derselbe Vorgang führt dazu, daß das Werkstück in Achsrichtung fest auf seinen Sitz, nämlich auf die Stirnfläche 20 des Futterkörpers 10, gezogen wird. Nach Prüfen, Läppen oder Bearbeiten des Werkstücks wird die Zugstange entlastet, so daß sich die Ringspannscheiben 32, 34 in ihre Ausgangsstellung zurückziehen können und das Werkstück zum Abziehen vom Futter freigeben.

In F i g. 3A ist das Futter im gelösten Zustand dargestellt, in dem es das Werkstück G freigibt. Die Ringspannscheiben 32, 34 sind also nicht zusammengedrückt. In diesem Zustand sind die Schlitze 36 vom Füllstoff 38 vollständig ausgefüllt. Es hat sich nun aber herausgestellt, daß im festgespannten Zustand des Futters gemäß F i g. 3B das Zusammenpressen der Ringspannscheiben und die dadurch erzielte radiale Ausdehnung zu einer Verformung des Füllstoffes 38 führt, durch die zwischen den offenen Enden der Schlitze 36 und der Innenwand der Bohrung des Werkstücks G kleine Löcher 40 frei werden. Wird nun das Werkstück bearbeitet, z. B. geläppt, wobei das Läppmittel unter Druck auf das Werkstück gesprüht wird, dann kann dieses Läppmittel durch die Löcher 40 hindurchtreten und ins Innere des Futters gelangen. Das tritt auch bei anderen Bauarten bekannter Spannzangen auf, bei denen zwischen dieser und dem Werkstück ein kleiner Spielraum vorhanden ist, der beim Läppen des Werkstücks zu einer Verunreinigung des Futters durch das schleifend wirkende Läppmittel führt. Durch die Erfindung ist dieser Mangel beseitigt, wie später im einzelnen erläutert werden wird.

Eine andere Schwierigkeit, die sich In der Praxis bei Verwendung einer dehnbaren Spannzange der durch die Erfindung verbesserten Bauart herausgestellt hat, sei an Hand der F i g. 4A und 4B beschrieben, welche das Futter im gelösten bzw. festgezogenen Zustand ?eigt. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß die Klemmwirkung der Ringspannscheiben 32' und 34' der bekannten Bauart oft dazu führt, daß sich diese Scheiben an die Innenwand der Werkstückbohrung etwa längs zweier Berührungslinien anlegen, die im wesentli-, chen zusammenfallen mit den Rändern der Innenflächen der beiden Scheiben. Das ist in Fig.4A zu sehen. Wenn das der Fall ist, kann das Läppmittel an der durch den Pfeil 42 gekennzeichneten Stelle zwischen die äußere Umfangsfläche der vorderen Ringspannscheibe 32' und die Innenwand der Bohrung des Werk-

Stücks G eindringen. Auch für andere bekannte Spannzangen gilt es, daß beim Läppen häufig zwischen dem Werkstück und der äußeren Umfangsfläche der Spannzange ein Zwischenraum frei wird, ähnlich dem durch den Pfeil 42 bezeichneten. Wenn sich dann in diesem Zwischenraum viel Läppmittel ansammelt, dann kann es sehr schwierig werden, das Werkstück G von der Spannzange abzuziehen, weil dann der dazu erforderliche Spielraum beim Ausspannen fehlt. Selbst dann, wenn es gelingt, das Werkstück von der Spannzange so abzuziehen, kann das schleifend wirkende Läppmittel dabei die Wandung der Werkstückbohrung zerkratzen oder beschädigen. Wenn unter diesen Umständen ein Werkstück nach dem anderen von dem Futter abgezogen wird, dann kann dabei das schleifend wirkende Läppmittel den glattgeschliffenen äußeren Umfang der Spannzange übermäßig verschleißen. Wird dann nicht von Hand die Spannzange nach dem Ausspannen eines Werkstücks sauber abgewischt, so kann das Aufspannen des nächsten zu bearbeitenden Werkstücks wegen Verschwindens des Spielraums sehr schwierig werden, und dabei kann die Bohrungsinnenfläche des nächsten Werkstücks zerschrammt oder beschädigt werden, oder es kann sogar vorkommen, daß die auf der äußeren Umfangsfläche der Spannzange verbliebene Läppmasse durch das Aufschieben des Werkstücks in das Innere des Futters gestoßen wird.

Zur Zuführung von Druckluft an die äußeren Umfangsflächen der Ringspannscheiben sind die Ringspannscheiben mit einer Ringnut 44 in ihrer äußeren Umfangsfläche versehen. Die Flanken dieser Ringnut werden von den aneinanderstoßenden äußeren Randzonen der Innenflächen der Scheiben 32 und 34 gebildet. Auch kann ein ringförmiger Hohlraum 46 von dem Füllstoff 38 zwischen den Böden der Ringspannscheiben 32 und 34 gebildet werden. Durch den Füllstoff verlaufen radial vier Kanäle 48, die den Ringraum mit der Ringnut 44 verbinden.

Dem Ringraum 46 wird von einer nicht dargestellten Luftdruckleitung aus Druckluft durch Kanäle 50 und 52 in der Zugstange 28 und durch einen Kanal 54 im Futterkörper 10 zugeführt. Außerdem wird Druckluft durch einen weiteren Kanal 56 einem Hohlraum 37 zugeführt, der sich zwischen der Stirnfläche 20 des Fmterkörpers 10 und der Außenfläche der hinteren Ringspannscheibe 34 befindet. Durch diese Ausgestaltung ist die Möglichkeit geschaffen, die äußeren Umfangsflächen der Ringspannscheiben sauber zu halten und gleichzeitig das Innere des Futters gegen Verunreinigung zu schützen. Wie hoch der Luftdruck sein muß. 5" damit im Betrieb eine Verunreinigung vermieden wird. läßt sich durch Versuche bestimmen. Für das beschriebene Ausführungsbeispiel wird dieses Ziel erreicht, wenn bei Zuführung des Läppmittel?; zum Werkstück G mit einem Überdruck von 1.4 at der Luftdruck denselben Überdruck hat. Dann ist eine Verunreinigung und Beschädigung vermieden, und das Abziehen des Werkstücks vom Futter macht keine Schwierigkeiten.

Die Vorteile der Selbstreinigung werden durch ein weiteres Merkmal der Spannzange gesteigert. Das läßt sich aus F i g. 5A und 5B entnehmen, welche die Ringspannscheiben im gelösten und im festgespannten Zustand wiedergeben. Jede Ringspannscheibe 32, 34 ist nämlich auf ihrer äußeren Umfangsfläche etwas keglig geschliffen, wobei die Achse dieser Kegelfläche mit der Achse 16 zusammenfällt. Diese beiden Kegelflächen verlaufen einander entgegengesetzt, und ihr Kegelwinkel ist so bemessen, daß in dem in Fig.5B gezeigten fesigespannten Zustand die Ringspannscheiben mit ihrer äußeren Umfangsfläche an der Bohrungsinnenfläche des Werkstücks G längs zweier Linien angreifen, die im wesentlichen mit den äußeren Rändern der Außenflächen der beiden Ringspannscheiben zusammenfallen. Das führt aber dazu, daß keine Lücke zwischen den Ringsoannscheiben und der Bohrungsinnenfläche des Werkstücks G an der durch den Pfeil 58 in F i g. 5B bezeichneten Stelle entsteht. Daher kann das Läppmittel sich nicht zwischen der Spannzange und dem festgespannten Tellerzahnrad festsetzen. Dieses Merkmal, zusammen mit dem ständigen Entweichen der Druckluft durch die Löcher 40 (F i g. 3B) führt dazu, daß sich die Spannzange selbsttätig reinigt. Man kann das Futter daher voll selbsttätig mit den Werkstücken beschicken, ohne daß die Gefahr einer Betriebsstörung oder eines zu hohen Verschleißes entsteht.

Das Futter ist mit einer — der Erfindung nicht zuzurechnenden —· Sicherheitsvorrichtung versehen, durch die der einwandfreie Sitz und die Spannung des Werkstücks überprüft werden.

Der Futterkörper 10 und die mit dem Kopf 26 versehene Buchse haben gleichachsige Bohrungen (F i g. 2). in denen ein Ventilschieber geführt ist, der durch eine vorgespannte Feder 62 in der dargestellten Lage gehalten wird. Dieser kolbenförmige Schieber W) hat eine Ringnut 64. die für gewöhnlich mit dem Luftauslaßkanal 66. nicht aber mit dem Lufteinlaßkanal 68 kommuniziert. Dem Kanal b8 wird von einer nicht dargestellten Luftdruckleitung aus durch den Einlaß 70 Druckluft zugeführt. Für gewöhnlich ist dieser Kanal 68 aber durch das untere Ende des Schiebers 60 versperrt. Wenn nun aber das Werkstück (ί einen /u großen Innendurchmesser hat. dann verschiebt sich tier Kopf unter dem von tier Stange 28 ausgeübten /_ug weiter, als es normalerweise der l-'all \v«re Diese Verschiebung verlagert den Sihicbci W) entgegen lter Spannung der Feder 62 so wen, itnU seine Ringnut W mit dem Einlaßkana! 68 in Verbindung tiUt Dann entsteht eine Verbindung /wischen diesem I inlatfkanal W* und derr Auslaßkanal 66. so «lall tlei Piwk in »lei Leitung 7( abfällt. Dieser Druckabfall \\n\l tluivh cm I litiloignn 7i abgefühlt, das dann einen Stgnalgrbri struct t. besser Warnsignal die lehlci halte AuKpanmun; »ics Werk Stücks anzeigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Futter zum Festspannen eines Teüerzahnrades mittels einer elastischen Ringspannscheibe, die S durch eine im Futterkörper zentrisch geführte Zugstange axial beaufschlagbar und damit in radialer Richtung dehnbar und mit ihrer äußeren Umfangsfläche an die Innenwandung der Bohrung des Tellerrades andrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfiäche der Ringspannscheibe (32) eine Ringnut (44) aufweist, die nach dem Festspannen des Tellerzahnrades durch das Futter mit der von der Ringspannscheibe erfaßten Fläche des Tellerzahnrades einen Rkigkanal bildet, und daß mindestens ein Kanal (30,52,56) vorgesehen ist, um während der Bearbeitung des Tellerzahnrades dem Ringkanal ein Druckmittel zuzuführen.

2. Futter nach Anspruch 1, dessen elastische Ringspannscheibe radiale Schlitze aufweist, die vom äußeren Umfang der Scheibe einwärts verlaufen und durch einen elastischen Füllstoff ausgefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführung des Druckmittels zu der Ringnut (44) durch den Füllstoff (38) hindurch während der Bearbeitung des Tellerzahnrades ein weiterer Kanal (48,54) dient.

3. Futter nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die kegelförmige Ringspannscheibe durch eine zweite, umgekehrt angeordnete kegelförmige Ringspannscheibe ergänzt ist und die beiden zwischen dem Kopf der Zugstange und der Nabe des Futters eingespannten Ringspannscheiben an ihren äußeren Umfangen mit ihren Innenflächen aneinanderliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken der Ringnut (44) von den aneinanderstoßenden äußeren Umfangsflächen der beiden Ringspannscheiben (32, 34) gebildet werden.

4. Futter nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem sich zwischen der Nabe und der Ringspannscheibe ein Hohlraum befindet, wenn die Ringspannscheiben zum Festspannen des Tellerrades elastisch verformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch die Nabe (22) des Futterkörpers mindestens ein Kanal (54) zu diesem Hohlraum (46) erstreckt und der Zuführung des Druckmittels dient.

5. Futter nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen der Ringspannscheibe (34) und der Stirnfläche des Futterkörpers (10) befindlicher Hohlraum (37) an einen Kanal (56) zur Beschickung mit dem Druckmittel angeschlossen ist.

6. Futter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden kegligen Ringspannscheiben (32, 34) je außen eine kegelförmige Randfiäche aufweisen und sich daher beim Festspannen an die Wandung der Bohrung des Tellerrades längs zweier Li nien anlegen, die im wesentlichen mit den Rändern der Außenflächen der Ringspannscheiben (32, 34) zusammenfallen.

7. Futter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (28) und der Nabenteil (22) des Futterkörpers (10) mit Kanälen (50, 52) zur Zuführung des Druckmittels zur Ringnut (44) versehen sind.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Futter zum Festspannen eines Tellerzahnrades mittels einer elastischen Ringspannscheibe, die durch eine im Futterkorper zentrisch geführte Zugstange axial beaufschlagbar und damitln radialer Richtung dehnbar und mit ihrer äußeren Umfangsfiäche an die Innenwandung der Bohrung des Tellerzahnrades andrückbar ist. Es kann sich dabei um das Festspannen des Werkstücks auf der Spindel einer Maschine zum Verzahnen, Läppen oder Prüfen von Zahnrädern handeln (vgl. US-PS 30 36 838). Das diesem Zweck dienende bekannte Futter hat eine äußere keglige Ringspannscheibe mit radialen Schlitzen, die vom äußeren Umfang der Scheibe einwärts verlaufen und durch einen elastischen Füllstoff ausgefüllt sind. Ergänzt ist diese Ringspannscheibe durch eine zweite, umgekehrt angeordnete keglige Ringspannscheibe. Die beiden zwischen dem Kopf der Zugstange und der Nabe des Futterkörpers eingespannten Ringspannscheiben liegen an ihren äußeren Umfangen mit ihren Innenflächen aneinander. Der Füllstoff füllt die Schlitze der beiden Ringspannscheiben und den dazwischenliegenden Raum aus und verhindert, daß das Innere des Futters durch die bei der Bearbeitung des Werkstücks verwendeten Schmier-, Kühl- oder Läppmittel verunreinigt wird.

Dieses bekannte Futter hat zwei Mangel: Erstens löst es nicht befriedigend die Aufgabe, das Verschmutzen des Futters während der spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere während des Läppens, des Werkstücks zu verhindern. Zweitens kann die das Futter verunreinigende Flüssigkeit, beispielsweise das schleifend wirkende Läppmittel, zwischen dem Futter und dem Werkstück hindurchsickern und mitunter die Bohrung des Werkstücks beschädigen, wenn dieses vom Futter abgezogen wird. Mitunter führt das sogar dazu, daß der Spielraum zwischen dem entspannten Futter und der Innenwandung der Bohrung des Werkstücks ganz verlorengeht und es daher schwierig wird, nach dem Entspannen des Futters das Werkstück abzuziehen. Die Verunreinigung des Futters läßt sich in gewissem Maße dadurch vermeiden, daß die Spannzange und das Futter jedesmal dann abgewischt werden, wenn das Werkstück ausgespannt wird. Die Notwendigkeit dieser von Hand vorzunehmenden Maßnahme spricht dagegen, den Arbeitsablauf beispielsweise an Läppmaschinen mit solchen Futtern voll selbsttätig auszugestalten.

Die Ringspannscheiben des bekannten Futters sind so geschliffen, daß sie mit ihrem Umfang in gespanntem Zustand eine Zylinderfläche bilden, die satt an der Innenwandung der Werkstückbohrung anliegt und daher mit ihrer vollen Fläche das Werkstück festspannt. In Wirklichkeit kommt es aber oft vor, daß die Umfangsflächen tatsächlich an der Innenwandung der Bohrung nur längs zweier Berührungslinien anliegen, die im wesentlichen mit den äußeren Rändern der Innenflächen der beiden Ringspannscheiben zusammenfallen. Infolgedessen kann sich die Läppflüssigkeit zwischen der Bohrungsinnenwandung und dem Futter festsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Eindringen von Schmutz in das Futter und eine Verschmutzung des Futters an den für die Spannung wesentlichen Stellen zu verhindern.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst. daß die äußere Umfangsfiäche der Ringspannscheibe eine Ringnut aufweist, die nach dem Festspannen des Tellerzahnrades durch das Futter mit der von der Ringspannscheibe erfaßten Fläche des Tellerzahnrades einen Ringkanal bildet, und daß mindestens ein Kanal