-
Freitragende Vorrichtung für Werkzeugmaschinen zum selbsttätigen Spannen
scheibenförmiger Werkstücke Die Erfindung betrifft eine freitragende Vorrichtung
für Werkzeugmaschinen zum selbsttätigen Spannen scheibenförmiger Werkstücke, deren
Spannkopf aus einem in einem Grundteil auswechselbar angeordneten Kegeldorn mit
Spannkegel und zugeordneter auswechselbarer, mit einem konischen Ansatz versehener
Spreizhiiise für die ausnahme des Werkstückes in der zentralen Bohrung besteht,
wobei die Vorrichtung ein oder mehrere axiale b'pannorgane z.3.
-
Federn sowie eine axial geführte Spannstange aufweist, die einerseits
zentrisch durch den Kegeldorn geführt mit der Spreizhülse und andererseits mit einem
die Spannmittel aufnehmenden Kolben zum hydraulischen Entspannen verbunden ist.
Diese Vorrichtungen dienen bei vertikaler oder horizontaler Achßlage der jußenbearbeitung
oder Meßvorgängen an scheibenförmigen Werkstücken, beispielsweise kann es sich um
Verzahnungsschleifen von Zahnrädern handeln.
-
Außer in der Einzelfertigung ist die Vorrichtung in besonderem Maße
für die Anwendung bei der automatischen Herstellung der genannten Teile mit verschiedenen
Abmessungen und Formen bei kleinen Losgrößen und Maschinensystemen vorgesehen-
Es
sind bereits freitragende, mit der Planscheibe einer Werkzeugmaschine verbundene
Spannvorrichtungen bekannt.
-
Weiterhin sind derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen der Gehäusekörper
in einen Spannkegel ausläuft, welcher eine Spreizhülse trägt, die eine entsprechende
Kegelbohrung besitzt, außen zylindrisch ist und abwechselnd von der einen und der
anderen Stirnseite ausgehende Längsschlitze aufweist. Durch Verschieben dieser Spreizhülse
in Richtung der Planscheibe der Werkzeugmaschine tritt eine Weitung ein.
-
Durch die Weitung wird ein auf die Spreizhülse gestecktes Werkstück
mit einem Bohrungsdurchmesser, der wenig größer als der Außendurchmesser der ungespreizten
Spreizhülse ist, radial gespannt und kann dabei gleichzeitig auf eine an der Spannvorrichtung
befindliche Unterlage gezogen werden.
-
Um das Aufbringen der Werkstücke zu erleichtern, kann die Spreizhülse
mit einem konischen Ansatz versehen sein.
-
Bs sind weiterhin Spannvorrichtungen dieser Art bekannt, bei denen
das Spannen durch eine oder mehrere Federn und das Entspannen hydraulisch erfolgt.
Die Spannkraft der im Inneren des Vorrichtungsgehäuses angeordneten Federn wird
der Spannphase mittels einer durch den Spannkegel hindurchgeführten Spannstange
über eine auf die Spreizhülse greifende Spannmutter oodgl, als axial zur Planscheibe
hin wirkende Kraft übertragen, wodurch das Verschieben und Spreizen der Hülse erfolgt.
Beim hydraulischen Entspannen der Vorrichtung wird durch in einen im Vorrichtungsgehäuse
angeordneten Zylinderraum eingedrücktes Öl über einen Kolben, dessen Verlängerung
die Spannfeder trägt, die Kraft derselben durch den Öldruck überwunden und die mit
dem Kolben verbundene Spannstange angehoben. Bei stärkerer Kegelverjüngung, etwa
ab 1:3 ist die Spreizhülse selbstlösend. Im Falle kleinerer Kegelverjüngungen zieht
die Spannstange die Spreizhülse durch eine Mitnahmeeinrichtung
vom
Rpannkegel abOAlß Mitnahmeeinrichtung kann ein Bund dienen, der unter eine Schulter
an der Spreizhülse greift.
-
Die Mitnhhmeeinrichtung hat auch die Aufgabe, ein ungewolltes vorzeitiges
Aufschieben der Spreizhülse auf den Spannkegel während des Aufsteckens des Werkstückes
zu verhindern.
-
Schließlich sind auch Spannvorrichtungen bekannt, deren den Spannkegel
tragender Gehäuseteil einen aufgesetzten austauschbaren Körper bildet und jedem
dieser Kegeldorne eine Reihe auswechselbarer Spreizhülsen zugeordnet ist, so daß
insgesamt ein großer Bereich von Werkstückbohrungen erfaßbar ist. Um das genaue
Fluchten der Kegeldorne zum Grundteil der Spannvorrichtung zu gewährleisten, ist
es zweckaaß#ig, daß der montierte Kegeldorn eine bestimmte Umfangslage zum Grundteil
aufweist. Es ist bekannt, für eine bestiii# Umfangslage entsprechende Kennzeichnungen
oder Fixierelenente vorzusehen. Ein bekanntes Fixierelement besteht z.B. aus einem
Stift, der mit einem der beiden einander zugeordneten Teile fest verbunden ist und
in eine Bohrung des anderen Teiles hineinragt.
-
In der automatischen Teilefertigung auf einem Maschinensystem werden
die Werkstücke durch eine Greifereinrichtung auf den Kegeldorn aufgesteckt. Dabei
lassen die bekannten Spannvorrichtungen nur eine geringe Lageabweichung der Achsen
von Werkstück und Kegeldorn zu. Die mögliche Lageabweichung entspricht im wesentlichen
nur der Differenz zwischen Außendurchmesser der entspannten Spreizhülse und dem
Durchmesser der Werkstückbohrung, also dem Spreizmaß. Eine nennenswerte seitliche
Verschiebbarkeit der Spreizhülse zur Aufnahme von Mittenversätzen ist bei den bekannten
Vorrichtungen nicht möglich, da die Spreizhülse in der Entspannungsphase entweder
nicht oder nur unbedeutend vom Spannkegel abgehoben wird oder eine relativ feste
Verbindung mit
der Spannstange vorhanden ist. Deshalb muß das Werkstück
entweder sehr genau zugeführt werden, womit hohe Anforderungen an dio irbeitspräzision
der Greifereinrichtung zu stellen sind'# oder die Greifereinrichtung muß ein leichtes
seitliches Verschieben des Werkstückes beim Aufbringen auf die Spannvorrichtung
zulassen. Diese Forderungen können nur durch beträchtlichen zusätzlichen Aufwand
erfüllt werden.
-
Bei den bekannten Vorrichtungen besteht in Verbindung mit dem Abheben
der ßpreizhülso vom Kegeldorn in der Entspannungsphaso ein weiterer Nachteil darin,
daß ein Verstellen des Anschlages des Kolbens und damit eine Veränderung der axialen
Bewegung der Spannstanne beim Entspannen nicht oder nur schwierig möglich ist, weil
dieser Anschlag entweder in den Gehäusekörper eingearbeitet oder schlecht zugänglich
ist.
-
Sowohl bei der Einzelfertigung als auch bei der automatischen Produktion
von Teilen kleiner Losgrößen auf Maschinensystemen ist ein häufiges Umrüsten der
Spannvorrichtungen notwendig. Eine Forderung besteht daher darin, das Umrüsten auf
verschiedene Spanndurchmesser möglichst schnell zu ermöglichen. Hinsichtlich dieser
Forderung ergibt sich bei den bekannten Vorrichtungen folgender Sachverhalt: Ist
eine Spreizhülsenauswechselung erforderlich in dem Durchmesserbereich, der von dem
auf der Spannvorrichtung befindlichen Kegeldorn bestrichen wird, so ist dieser Forderung
ohne weiteres nachzukommen0 Ist jedoch eine Umrüstung auf einen Spanndurchmesser
notwendig, der vom bisherigen stark abweicht, so ist auch der Kegeldorn auszuwechseln.
Das ist ebanfalls in relativ kurzer Zeit möglich, sofern nicht eine gleiche zeitige
Änderung der axialen Spannkraft erforderlich ist. Bei den bekannten Vorrichtungen
sind die Durchmesserbereiche der einzelnen Kegeldorne verhältnismäßig schmal, so
daß bei großer Durch -messerdifferens
zwischen kleinster und größter
Bohrung der zu bearbeitenden Werkstücke eine erhebliche Zahl austsuschbarer Segeldorn
mit hohem Fertigungsaufwand bereitzustellen ist. Die Ursache für die sehr beschränkten
Durchmesserbereiche, die von den einzelnen Kegeldornen erfaßt werden, besteht darin,
daß die Länge der jeweils zugehörenden Spreizhüisen gleich ist. Ausgehend von der
bei einem gegebenen Spannkegel unter zweckmäßiger Gestaltung der möglichen Spreizhülse
größten Durchmessenaist für die Hülse kleinsten Durchmessers die Grenze durch die
geringstmögliche Wandstärke am planscheibenseitigen Ende der Hülse gesetzt. Diese
Grenze wird bei gleichbleibender Spreizhülsenlänge relativ schnell erreicht. Dem
Vorteil gleicher Spreizhüisenlängen, d.h. der möglichen unveränderten Werkstückauflagefläche,
steht bei einem großen Werkstücksortiment der schwerer wiegende Nachteile gegenüber
daß eine höhere Zahl teurer Kegeldorne zu fertigen ist.
-
Im Zusammenhang mit dem Austausch des Kegeldornes ist zu erwähnen,
daß von den für das Befestigen derselben in bestimmen für die Spanngenauigkeit günstigsten
U#nfangslagen zum Grundteil der Spannvorrichtung bestehenden Möglich keiten der
Lagefixierung das Anbringen von Kennzeichnungen den Nachteil der Abhängigkeit von
der Aufmerksamkeit des Bedienungspersonals hat während die Anordnung besonderer
Fixierelemente zusätzliche Fertigungskosten verursacht.
-
In vielen Fällen ist es nicht möglich, bei allen Werkstückgrößen mit
der gleichen axialen Spannkraft zu arbeiten.
-
Sind z.B. auch Werkstücke mit sehr kleiner Bohrung zu spannen, so
ist dem zugehörigen Kegeldorn eine Spannstange zuzuordnen die aus Raummangel sehr
dünn gehalten sein muß. Sie kann meist der Beanspruchung, die mit der für das Bearbeiten
großer Teile erforderlichen Federkraft verbunden ist, nicht standhalten, Die Kraft
muß dann auf
ein zulässiges Maß reduziert werden.
-
Ist mit dem Aufsetzen eines neuen Kegeldornes eine andere Spannkraft
erforderlich, so kann diese bei bekannten Spannvorrichtungen z.B0 durch Verändern
der schwer zugänglichen oberen bzw. vorderen Federanlage erzielt werden. In allen
Fällen ergibt sich zumindest eine größere Einstellarbeit.
-
Die Forderung nach schneller Umrüstbarkeit kann hierbei nicht erfüllt
werden.
-
Der Zweck der Erfindung besteht darin, sowohl bei Einzelfertigung
als auch bei automatischer Produktion auf Maschinensystemen, unter weitgehender
Beseitigung der aufgezeigten Mängel bekannter Spannvorrichtungen mit geringem Aufwand
die Zeiten für eine Umrüstung auf verschiedenen Spanndurchmesser bei möglicher Veränderung
der axialen Federkraft, weitgehend zu reduzieren.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine freitragende, auf
die Planscheibe von Werkzeugmaschinen zu montierende, selbsttätig arbeitende Spannvorrichtung
zum Spannen scheibenförmiger Werkstücke zu schaffen, deren Spannkopf aus einem in
einem Grundteil auswechselbar angeordneten Kegeldorn mit Spannkegel und zugeordneter
auswechselbarer, mit einem konischen Ansatz versehener Spreizhülse für die Aufnahme
des Werkstückes in einer zentralen Bohrung besteht, wobei die Vorrichtung eine axiale
Feder sowie eine axial geführte Spannstange aufweist, die einerseits zentrisch durch
den Kegeldorn geführt mit der Spreizhülse und andererseits mit einem die Feder aufnehmenden
Kolben zum hydraulischen entspannen verbunden ist und bei der das Werkstück auch
bei stärkerer Lageabweichung seiner Achse von der des Kegeldornes durch eine mechanische
Greifereinrichtung aufgesteckt werden kann, schnelles Umrüsten
auf
versohiedenste Spanndurchmessor einschließlioh Veränderung der Federkraft möglich
ist, der einzelne Kegeldorn einen möglichst großen Durohmesserbereich der Werkstückbohrungen
erfaßt und das Festhalten bestimmter Umfangslagen der Eegeldorn zum Grundteil der
Vorrichtung hiobt durch Eonnzeichnungen oder besondere Bixierelemente erfolgt.
-
Erfindungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der
von der Spannstange lose mitgenommenen Spreizhülse und dem Spannkegel in der Entspannungsphase
ein von der längsaxialen Bewegung der Spannstange abhängiger Ringspalt gebildet
ist und die mit der in die Entspannungsstellung bewegte Spannstange unter Spiel
verbundene Spreizhüise über das aufzusteckende Werkstück unter Veränderung des Spaltes
seitlich verschiebbar gelagert ist, wobei die Spannstange in Nähe ihres dem Kolben
entgegengesetzten Endes einem unter radialem und axialem Spiel in einer Ausdrehung
der Spreizhülse mit Schulter aufgenommenen Bund aufweist und daß für jeden Kegeldorn
die axiale Spannkraft der Federn über die Spannstange und auf ihrem den Kolben entgegengesetzten
Ende angeordneten Spannmuttern Oe dgl. durch Veränderung des Abstandes der Ansatzfläche
der Federn am Kolben von der Andrückfläche der auf die Schulter der Spreizhülse
greifenden Muttern o. dgl. einstellbar übertragbar ißtxJ In weiterer Ausgestaltung
der Erfindung ist vorgesehen, daß die Jedem Kegeldorn zugeordnete Spannstange bei
Austausch des Kegeldornes für die Einstellung der axialen Spannkraft der Federn
mit unterschiedlicher Tiefe in den Kolben einsetzbar ist, wobei zur Verbindung in
einer axialen Ausnehnung des Kolbens mindestens zwei hintereinander angeordnete,
unterschiedlich dimensionierte Gewindebohrungen bzw.
-
Verankerungen oder Gewinde- bzw. Verankerungsbuchsen für die Spannstange
angeordnet und / oder daß Spannstangen unterschiedlicher Länge einsetzbar sind.
Die für die jeweilige Spannkraft der Feder erforderliche Einschraubtiefe der Spannstange
in der einen Buchse ist
durch Anschlag an einer zugeordneten Scheibe
bzw. in der anderen Buchse durch Anschlag an der oberen Stirnfläche der ersten Buchse
begrenzt. Nach einem weiteren Merkmal ist die Spannstange mit dem zugeordneten Kegeldorn
längsbeweglich s.B. durch einen in einer Nut der Spannatange geführten Gewinde stift
verbunden, wobei diese Verbindung gleichzeitig die Spannstange gegenüber dem Kolben
gegen Verdrehen festlegt. Weiterhin ist die längsaxiale Bewegung der Spannstange
während der Entspannungsphase durch einen im Grundteil angeordneten, nach Abnahme
des Kegeldornes zugänglichen, einstellbaren oberen Anschlag des Kolbens regulierbar.
-
Die längsaxiale Bewegung der Spannstange ist während der Entspannungsphaso
von dem jeweils montierten Kegeldorn abhängig, wobei der Einsatz des Kegeldornes
im Grundteil von der Einstellung des Anschlages des Kolbens abhängig ist.
-
Der Anschlag des Kolbens kann aus einer in das Grundteil einstellbaren
Gewindebuchse bestehen, deren aus dem Grundteil herausragender und von Aussparungen
im Kegeldorn aufgenoiiimener#Teil eine umlaufende Nut aufweist, in die eine radial
nach innen vorstehende Nase o. dgl. des Kegeldornes mit dem jeweiligen Abhebemaß
entsprechender Lage eingreift.
-
Die längsaxiale Bewegung der Spannstange während der Entspannungspbase
kann auch durch den gleichzeitig als werkstückseitigen Kolbenanschlag dienenden
Kegeldorn bestimmt sein. Es ist hierbei zweckmäßig, daß der werkstückseitige Kolbenanschlag
aus einem besonderen, mit dem Körper des Kegeldornes eine Einheit bildenden Teil
besteht.
-
Weiterhin ist vorgesehen, daß die einem bestimmten Kegeldorn zugeordneten
Spreizhülsen unterschiedlicher Längen aufweisen. Der Kegeldorn ist in vorbestimmter
Umfangslage zu dem Grundteil mit diesem zu verbinden, wobei es zweckmäßig ist, daß
die Lagezuordnung des Kegeldornes zum Grundteil durch Versatz einer der als Verbindung
vorgesehenen Flanschschrauben zum gleichgeteilten Lochkreis erfolgt.
-
Nach der Erfindung ist eine Möglichkeit zum Aufstecken des Werkstückes
durch eine Greifereinrichtung auch bei stärkerer Lageabweichung der Werkstückachse
von der Achse des Kegel domes geschaffen. Durch die radialen und axialen Spiel.
-
zwischen der Spannstange und der seitenbeweglichon an ihr hängenden
Spreizhülse, die mit einem entsprechend großen an sich bekannten konischen Ansatz
versehen ist, kann die Hülse unter Ausnutzung des gesamten Spaltes zwischen ihr
und dem Kegeldorn oder eines Teiles davon ohne nennenswerten Widerstand durch das
Werkstück bei dessen Aufstecken mittels der Greifereinrichtung seitlich verschoben
werden.
-
Das Gesamtmaß des möglichen Mittenversatzes zwischen Werkstück und
Spanneinrichtung entspricht dieser seitlichen Verschiebbarkeit zuzüglich des Spreiziaßes.
-
Die schnelle Veränderung der Federkraft beim Umrüsten der Voirichtung
mit Austausch des Kegeldornes wird prinzipiell dadurch erzielt, daß der Abstand
der Federaufsatzfläche am Kolben von der Andrückfläche des auf die Spreizhülse greifenden
Teiles der Spannstange in Entspannungsstellung des Kolbens entsprechend eingestellt
wird. Beim Spannvorgang geht dann die Spannstange mehr oder weniger weit nach unten
bzw. hinten, womit sich die für das Spannen maßgebende verbleibende Federkraft demgemäß
verändert hat Die bei der Montage der Vorrichtung mit Hilfe der Anschläge vorgenommene
Federspannung bleibt unbeeinflußt. Die genannte Art der Veränderung der Federkraft
beim Umrüsten der Vorrichtung wird durch Abstimmen des zwischen Kolbenstirnfläche
und Spreizhülsenaufdrückfläche sich erstreckenden Teiles der Spannstangenlänge realisiert,
indem erfindungsgemäß entweder die Spannstange verschieden tief in den Kolben eingesetzt
oder jedem Kegeldorn eine Spannstange spezieller Länge zugeordnet wirdo Es können
auch beide Möglichkeiten gleichzeitig angewandt werden.
-
Die Verbindung der Spannstange mit dem Kolben wird durch Sinschrauben
bzw. einhängen in eine entsprechende in diesem
befindliche Gewindebohrung
bzw0 Verankerung oder Gewinde-bzw. Verankerungsbuchse hergestellte Dabei können
mehrere Gewindebohrungen bzw. Verankerungen oder Gewinde- bzw.
-
Yerankerungsbuchsen verschiedener Abmessungen hintereinander vorhanden
sein. Im Falle des Einschraubens kann die Jeweils vorgeschriebene Einschraubtiefe
durch Anschlag gewährleistet werden.
-
Die einzelne zu einem bestimmten Kegeldorn gehörige Spannstange kann
mit diesem längsbeweglich verbunden sein. Damit wird jede Verwechselung beim Austausch
des Kegeldornes vermieden und der Umfang der Montagearbeiten weiter vermindert.
Gleichzeitig verhindert das Verbindungselement ein unbeabsichtigtes Verdrehen der
Spannstange zum Kolben bei entspannter #reizhülse.
-
ilinsichtlich der axialen Bewegung der Spannstange in der Entspannungsphase
und damit des seitlichen Spieles zwischen Spannkegel und Spreizhülse kann sich z0B.
durch Umstellungen in der Werkstückzuführung die Notwendigkeit einer Veränderung
ergeben. Solche Regulierungen können auch auf Grund der Tatsache zweckmäßig sein,
daß mit jeder Neueinstellung der Spannkraft in der dargelegten Art bei gleichbleibender
Lage des oberen bzw. vorderen Anschlages des Kolbens ein anderes Abhebemaß der Spreizhülse
verbunden ist. Eine Korrektur des Abhebemaßes kann erfindungsgemäß auf einfache
Weise durch Verstellen des nach Abnahme des Kegeldornes leicht zugänglichen oberen
bzw. vorderen Anschlages des Kolbens vorgenommen werden.
-
Fair jeden Kegeldorn kann ein bestimmtes, beispielsweise das gleiche,
Maß der axialen Bewegung der Spannstange beim Entspannen vorgegeben sein. Durch
beschriebene konstruktive liit#'el kann hierbei gewährleistet sein, daß der jeweilige
Kegeldorn nur dann auf das Grundteil der Spannvorrichtung montiert werden kann,
wenn der obere bzw. vordere Anschlag des Kolbens entsprechend eingestellt ist. Dadurch
werden
Versehen beim Einrichten ausgeschlossen.
-
ZweokMB#igerweis. ist der obere bzw. vordere Anschlag des Kolbens
als eine in das werkstückseitige Ende des Grundteiles der Vorrichtung eingeschraubte
Gewindebuchse ausgebildet, deren herausragender Teil eine Umfangsnut trägt.
-
Die Eegeldorne besitzen im unteren bzw. hinteren Bereich wie beschrieben
eine radiale nach innen gerichtete Nase, die in die Nut eingreift. Aussparungen
erlauben das Zusammensetzen.
-
Die Montage der einzelnen Kegeldorno an das Grundteil ist nur bei
richtiger Einschraubtiefe des Anschlages möglich,' wobei die Lage der Nase an den
Kegeldornen dem jeweils v~rlangten ibhebemaß der Spreizhülse entspricht.
-
Im Falle* daß für die einzelnen Kegeldorne bestimmte Maße der axialen
Bewegung der Spannstange vorgegeben sind, kann auch der Kegeldorn gleichzeitig der
Kolbenanschlag sein. Der Anschlag kann mit dem jeweiligen Kegeldorn als Einheit
festverbunden sein.
-
Das Bestreichen eines möglichst großen Durchmesserbereiches der Werkstückbohrungen
mit dem einzelnen Kegeldorn wird dadurch möglich, daß die zu einem bestimmten Spannkegel
gehörenden Spreizhülsen verschiedene Längen besitzen Die kleinste Hülse kann dann,
beispielsweise unter Beibehalten eines bestimmten Verhältnisses Länge zu Durchmesser
der Spannfläche und gleicher Lage der werkstückseitigen Stirnfläche bei allen Hülsen
der betreffenden Reihe, mit beträchtlich vermindertem Außendurchmesser gegenüber
den bekannten Vorrichtungen mit gleicher Spreizhülsenlänge ausgeführt werden. Um
bei Bedarf das Werkstück jeweils in die richtige Höhenlage zu bringen, wird eine
einfache Auf Lage scheibe untergelegt. Diese Auflage scheiben können mit hoher Planparallelität
billig hergestellt werden.
-
Um die Kegeldorne nur in bestimmter Umfangslage zum Grundteil der
Spannvorrichtung montieren zu können, wird eine der verbindenden Flansohrauben zu
gleichgeteilteb Lochkreis versetzt angeordnet. Damit ist die richtige Lagezuordnung
ohne besondere Fixierelemente oder Abhängigsein von der Aufmerksamkeit des Einrichtpersonals
gewährleistet.
-
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ermöglicht mit geringen konstruktiven
Aufwand eine weitgehende Reduzierung der Zeiten für ein Umrüsten auf verschiedenen
Spanndurchmesser bei möglicher Veränderung der axialen Spannkräfte.
-
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: Fig .1: den Längsschnitt
einer Spannvorrichtung mit vertikaler Achse und aufgespanntem Werkstück großer Bohrung
im Durohmesserbereich des Kegeldornes, Fig. 2:den Schnitt A - A nach Fig. 1, Fig.3:
eine Variante der Spannvorrichtung nach Fig. 1teils in Ansicht, teils im Schnitt,
Fig .4: den Längsschnitt des oberen Teiles der Vorrichtung mit auf gespanntem Werkstück
kleiner Bohrung im Durchmesserbereich des gleichen Kegeldornes, Fig.5: den Längsschnitt
des oberen Teiles der Vorrichtung mit kleinerem Kegeldorn, Fig .6: den oberen Bereich
der Vorrichtung, teilweise im Schnitt, bei angehobener Spreizhülse ohne Werkstück,
Fig.?: den oberen Bereich der Vorrichtung, teilweise im Schnitt, bei angehobener
Spreizhülse, während des Aufschiebens des Werkstückes Die in Figur 1 im Längsschnitt
dargestellte Spannvorrichtung mit senkrechter Achslage ist z.B. für das Bertigschleifen
von Zahnrädern geeignet. Es ist ein Zahnrad-Werkstück 39 größten Innendurchmessers
im Spannbereich des dargestellten
Kegeldornes aufgespannt. Die
Vorrichtung besteht im wesentlichen aus dem auf die Planscheibe der Werkzeugmaschine
aufgeflanschten Grundteil 1, dem austauschbaren Kegeldorn 2 mit der zugehörigen
Spannstange 3 und der auswechselbaren Spreizhülse 4. Dabei setzt sich das Grundteil
1 aus dem Gehäusokörper 5 dem angeflanschten Hydraulikzylinder 6 mit zentraler Bohrung
7 für die Ölzufu~hrung und Ringansatz 8 zur Zentrierung der Spannvorriohtung an
der Planscheibe der Werkzeugmaschine, dem Kolben 9 mit dem Abdiohtelement 10 einschließlich
seinen Befestigungsteilen sowie den Verankerungsteilen 11 bis 15 für die Spannstangen,
dem im Hydraulikzylinder sitzenden Bolzen 16 zur Verdrebsicherung des Kolbens, dem
Tellerfederpaket 17, den Paßscheiben 18 für die Abstimmung der Federspannung bei
der Montage und schließlich dem als Gewindebuchse ausgeführten und damit verstellbaren
oberen Kolbenanschlag 19 zusammen.
-
Die Verankerungsteile für die einzelnen Spannstangen im Kolben sind
Aufsetzscheibe 11, die mit verschiedenem Innengewinde versehenen Buchsen 12 und
13 zum Einschrauben der Spannstangen größerer und kleinerer Dicke, die zur Verdrehsicherung
dieser Gewindebuchsen dienenden Stifte 14 und die eingeschraubte Kraftübertragungshülse
15. Die Scheibe 11 wirkt als Anschlag für die in die Buchse 13 einzuschraubenden
Spannstangen, während die Buchse 13 mit ihrer oberen Stirnfläche 20 als Anschlag
für die in die Buchse 12 einzuschraubenden Spannstangen dient. Anstatt der zwei
Gewindebuchsen 12 und 13 können auch mehr Buchsen angeordnet sein.
-
Der an das Grundteil 1 angeflanschte, mit Hilfe des Ansatzes 21 zentrierte
Kegeldorn 2 läuft in den Spannkegel 22 aus.
-
Br besitzt unten die Ausspareungen 23,23' und die radial nach innen
vorstehende Nase 24, die in eine entsprechende Nut 25 des oberen Kolbenanschlages
19 hineinragt. In der Lagerstelle 26 wird die Spannstange geführt. Durch die Flanschschrauben
27 ist der Kegeldorn mit dem Grundteil fest verbunden. Aus dem in Fig. 2 gezeigten
Schnitt A - A nach Fig. 1 geht hervor, daß eine dieser Schrauben gegenüber
der
vorhandenen Lochkreisteilung versetzt angeordnet ist. Werden zum Fertigschleifen
des Spannkegels 22 und der Auflagefläche 28 die einzelnen Kegeldorne auf das Grundteil
1 der Vorrichtung montiert, so können die genannten Flächen unabhängig vom Grad
der Planparallelität der Trennt fuge29 zur Planscheibenanlagefläche 30 mit hoher
Qualität bezüglich der Rechtwinkligkeit bzw. Planparallelität zu dieser Fläche hergestellt
werden,und durch den Versatz der einen Schraube 27 werden die Kegeldorne bei der
Auswechselung immer wieder in der Fertigungslage mit dem Grundteil verbunden.
-
Die Spannstange 3 überträgt über die gekonterten Muttern 31 und die
Scheibe 32 die von den Tellerfedern 17 erzeugte axiale Spannkraft auf die Spreizhülse
4. Die Schlitze in der Spreizhülse sind nicht dargestellt Mit Hilfe des Gewindestiftes
33 und der Nut 34 ist die Spannstange längsbeweglich mit dem Kegeldorn verbunden.
-
Zur Montage des Kegeldornes an das Grundteil muß zunächst der Kolben
9 bis zum Anschlag 19 durch Beaufschlagung des Hydraulikzylinders 6 mit Drucköl
angehoben werden. Dann wird der Anschlag 19 soweit verstellt, daß die Nut 25 in
die erforderliche Lage für das einwandfreie Eingreifen der Nase 24 am Kegeldorn
kommt. Nun kann der Kegeldorn 2 auf das Grundteil 1 gebracht werden. Dabei ermöglicht
die in Fig. 4 gezeigte Aussparung an der Schulter 35 das Zusammensetzen. Anschließend
wird der Dorn gedreht und dabei die Spannstange infolge der Mitnahme durch den Gewindestift
33 in die Gewindebuchse 12 eingeschraubt bis die Spannstange auf der darunterliegenden
Gewindebuchse 13 aufsitzt. Durch entsprechende Anordnung der Nute 34 am Umfang der
Spannstange wird erreicht, daß sich gleichzeitig die Löcher der Flanschschrauben
27 in der richtigen Lage zum Grundteil 1 befinden. Damit ist durch die Länge der
Spannstange 3 die dem
Kegeldorn 2 zugeordnete Federkraft im gespannten
Zustand der Vorrichtung innerhalb zulässiger Abweichungen eingestellt. Gleichzeitig
ist in Verbindung mit der vorgenommenen Einstellung des oberen Kolbenanschlages
19 das vorgesehene Maß des Hochgehens der Spreizhülse beim Entspannen gewährleistet.
-
Anstatt der verstellbaren Gewindebuchse 19 kann auch der untere Teil
des Kegeldornkörpers 2 als oberer Kolbenanschlag wirken. Figo 3 zeigt ein solches
Beispiel. ist mit späteren Veränderungen der Abhebemaße der Spreizhülsen zu rechnen,
so ist es zweckmäßig, statt des direkt an den Kegeldorn angedrehten Anschlagteiles
36 einen getrennt hergestellten Anschlag vorzusehen, der mit dem Kegeldorn 2 verbunden
wird.
-
In Fig. 4 ist der obere Teil der Spannvorrichtung nach Fig. 1 mit
demselben Kegeldorn 2, jedoch mit aufgespanntem Zahnrad kleinsten Innendurchmessers
im vorliegenden Spanndiirchmesserbereich dargestellt. Durch kürzere Ausführung der
Spreizhülse 4 gegenüber der in Fig. 1 gezeigten größten
Spreizhülse
4 des gegebenen Kegeldornes 2 konnte ein Spanndurchmeßser verwirklicht werden, der
erheblich geringer ist als der bei gleicher Spreizhülsenlänge kleinstmögliche. Damit
wird mit dem gegebenen Kegeldorn 2 bei unterschiedlicher Spreizhülsenlänge ein bedeutend
größerer Spannbereich erfaßt als bei gleichbleibender Spreizhülsenlänge. Eine mit
hoher Planparallelität der Stirnflächen hergestellte Auflagescheibe 37bringt das
Werkstück in die richtige Höhenlage. Diese Auflagescheibe ist mit Hilfe zweier Schrauben
38 am Kegeldorn 2 befestigt.
-
Figur 5 stellt den Längsschnitt des oberen Teiles der Spannvorrichtung
nach Fig. 1 dar, jedoch mit aufinontiertem kleineren Kegeldorn 2. Ihm mußte die
Spannstange 3 mit entsprechend stark verminderten Durchmessern zugeordnet werden.
Die Stange 3 ist mit kostenmäßig vertretbarem Werkstoff nicht in der Lage, die gleiche
Spannkraft aufzunehmen wie die in Fig. 1. Durch eine bezüglich der Lage der oberen
Stirnfläche 43 des Kegeldornes 2 größere Länge der Spannstange in Fig. 5 geht der
Kolben 9 beim Spannvorgang so weit nach unten, daß die für die axiale Zugkraft maßgebende
Restspannung der Tellerfedern 17 für die Spannstange tragbar wird und dabei ausreichende
Spannung des Werkstückes gewährleistet ist. Wegen des verkleinerten Gewindedurchmessers
ist die Spannstange 3 in Fig. 5 in die Gewindebuchse 13 eingeschraubt. Um das gleiche
lbhebemaß der Spreizhülse 4 vom Kegeldorn 2 beim Entspannen zu bekommen wie bei
dem Kegeldorn 2 in Fig. 1, ist der obere Kolbenanschlag 19 entsprechend tiefer gestellt.
-
Die Nase 24 am Kegeldorn ist um dieses Maß weiter nach unten gesetzt.
-
Die Figuren 6 und 7 veranschaulichen die seitliche Verschiebbarkeit
der Spreizhülsen 4 in entspanntem Zustand und
den möglichen Mittenversatz
der zugeführten Werkstücke 39.
-
Zs sind dargestellt der obere Teil des Kegeldornes 2 mit dem herausragenden
Ende der Spannstange 3 in Seitenansicht, die Spreizhülse 4 und der Bohrungsbereich
eines Werkstückes 39 im Schnitt. Beim Sntspannungsvorgang wurde der Kolben 9 in
die obere Endstellung durch Anliegen am Anschlag 19 bewegt. Dabei hat sich die Spannstange
3 unter Mitnahme der Spreizhülse 4 so weit nach oben geschoben, daß ein relativ
großer Spalt zwischen dem Spannkegel 22 und der Kegelbohrung 41 in der Spreizhülse
4 gebildet ist.
-
Das Mitnehmen der Spreizhülse 4 nach oben durch die Spannstange 3
wie auch das Halten in der Endlage beim Aufbringen des Werkstückes 39 geschieht
dadurch, daß die Spreizhülse 4 bei diesen Vorgängen mit Hilfe der Schulter 42 an
dem Bund 43 der Spannstange 3 hängt. Da zwischen der unteren Spannmutter 31 und
der Scheibe 32 ein Spiel vorhanden ist und die Ausdrehung 44 in der Spreizhülse
4 entsprechend groß ist, kann diese bis zum Anliegen am Spannkegel 22 ohne merlicen
Widerstand seitlich verschoben werden. Nach Fig. 6 wird das Werkstück 39 mit einem
Mittenversatz zum Spannkegel 22 durch die automatische Transporteinrichtung zugeführt,
der mit dem Abstand der Mittellinie 45 des Werkstückes von der Mittellinie 46 des
Spannkegels 22 gegeben ist. Wird nun das Werkstück 39 wie in Fig. 7 durch Pfeil
angedeutet senkrecht nach unten bewegt, so trifft dessen Bohrungswandung zunächst
auf den in der erforderlichen Größe gehaltenen konischen Ansatz 47 an der Spreizhülse
4.
-
Beim weiteren Abwärtstransport bewegt dann das Werkstück 39 die Spreizhülse
4 so weit zur Seite, daß sich die Werkstückbohrung ohne Schwierigkeit über die Spreizhülse
4 schiebt, wie in Fig. 7 dargestellte Dieses leichte Aufschieben des Werkstückes
39 bei größerem Mittenversatz ist auch gegeben, wenn die Differenz zwischen Bohrungsdurchmesser
und Außendurchmesser der entspannten Spreizhüise 4 z.B. aus Gründen der
Spanngenauigkeit
minimal ist.
-
Die Mittellinie der Spreizhülse 4 hat nach dem Aufbringen des Werkstückes
39 annähernd die Lage der Werkstückmittellinie 45. Die genaue Zentrierung der Spreizhülse
4 und somit des Werkstückes 39 zum Spannkegel 22 erfolgt anschließend beim Spannvorgang.