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Spannvorrichtung zum schwingungsfreien Einspannen von Zylinderlaufbuchsen
zum Zwecke ihrer Innenbearbeitung Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum
schwingungsfreien Einspannen von Zylinderlaufbuchsen zum Zwecke ihrer Innenbearbeitung,
mit einem Aufnahmesockel, auf den die Zylinderlaufbuchse aufrecht stehend mit einem
an ihrem einen Stirnende angeformten Umfangsbund aufsetzbar und auf diesem mittels
eines auf den Umfangsbund wirkenden Spanngliedes festspannbar ist und mit einer
zum Zwecke der Stabilisierung im Abstand vom Aufnahmesockel an der Zylinderlaufbuchse
angreifenden, anhebbaren und absenkbaren Ilaltevorrichtung.
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Eine Spannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art ist bereits bekannt.
Bei dieser Nons truktion ist die zum Stabilisieren der lediglich im bereich ihres
unteren Endes auf den Aufnahmesockel festgespannten Zyliiiderlaufbuchse dienende
IIaltevorrichtung durch einen kardanisch aufgehängten Spannring gebildet, der an
die obere Stirnfläche der Zylinderlaufbuchse unter Druck angepresst wird. Aufgrund
dessen, dass durch diesen Spannring lediglich in Achsrichtung der Zylinderlaufbuchse
ein Druck ausgeübt wird, ist diese Haltevorrichtung nicht dazu geeignet, bei der
Innenbearbeitung in-radialer Richtung wirksam werdende Kräfte ausreichend aufzunenmen,
da der spannring lediglich reibungsschlüssig mit der entsprechenden Buchsenstirnfläche
verbunden ist, weshalb dieser, um die bei der Innenbearbeitung wirksam werdenden
Radialkräfte ausreichend zu beherrschen, mit so grossem Druck auf die Buchsenstirnfläche
einwirken muss, dass daraus im Mantel der Zylinderlaufbuchse Verspannungen entstehen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung
der eingang erwähnten Art zu schaffen, die ein derartiges Liiispannen von Zylinderlaufbuchsen
gewährleistet, dass ein wäjirend der Innenbearbeitung durch Radialkräfte hervorgerufenes
Verziehen des Uuchsenmantels verrizieden wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Haltevorrichtung
eine Durchgangsöffnung aufweist, durch die sich in der abgesenkten Stellung dor
Mantel der Zylinderlaufbuchse hindurcherstreckt und dass am Innenumfang der I)urcngangsöffnung
im Winkelabstand voneinander Haltekörper angeordnet sind, die mittels einer Steuervorrichtung
aus einer Freigabestellung, in der sie sich in radialen Abstand
vom
Umfange der Zylinderlaufbuchse befinden, in eine äussere lialtestellung, in der
sie mit dem Umfange der Zylinderlaufbuchse in Berührung sind, bzw. aus der altestelluny
in die Freigabestellung steuerbar sind. Eine Spannvorrichtung, die sich durch eine
derart konzipierte Ilaltevorrichtung auszeichnet, gewährleistet, dass den an der
Zylinderlaufbuchse von innen nach aussen gerichteten Radialkraftenffurch ihren Druck
auf die llalteitörper eine diese kompensierende Reaktionskraft entsteht, so dass
Spannungen nicht mehr entstehen können.
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Die Ausbildung der Haltekörper sowie die Art und Weise, wie sie aus
der Freigabestellung in die Haltestellung bzw. in umgekehrter Richtung gesteuert
werden, kann verschiedenartig gewählt sein. In jedem Falle ist es jedoch günstig,
die Haltekörper über ihren gesamten Bewegungsbereich entlang einer in spitzem Winkel
zur Achse der Zylinderlaufbuchse liegenden Führungsfläche bewegbar vorzusehen, weil
dadurch gewährleistet ist, dass die Haltekörper, sobald sie mit der äusseren Mantelumfangsfläche
der Zylinderlaufbuchse in Berührung kommen, zugleich auch an der Führungsfläche
anliegen und damit gegen auftretende Radialkräfte wirksam abgestützt sind.
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Vorteilhaft sind die Haltekörper gegen die Wirkung einer Speicherkraft
in ihre Freigabestellung zurücksteuerbar, so dass die Haltekörper sich selbsttätig
in ihre ilaltestellung bewegen, sobald sie von der Steuervorrichtung freigegeben
werden.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Haltekörper in der Haltestellung
keine gemeinsame definierte Lage einnehmen, sondern sich unabhängig voneinander
stets nur so weit in Richtung des Zylindermantels bewegen, bis sie dessen Umfangsfläche
berühren,
so dass sich fertigungstechnisch bedingte Ungenauigkeiten an der Zylinderlaufbuchse
nicht dahingehend auswirken könner dass durch die Haltekörper an bestimmten Umfangsstellen
ein grösserer und an bestimmten Umfangsstellen ein kleinerer Druck auf den Buchsenmantel
ausgeübt wird, woraus wiederum Spannungen resultieren könnten.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ewaltekörper durch
federbelastete Kugeln gebildet, die innerhalb von seitlich offenen Führungen beweglich
angeordnet sind, die an ihrem einen, in Richtung der Haltestellung der Kugeln liegenden
Ende offen sind. Die Steuervorrichtung weist dabei je Kugeln führung ein Abhebeglied
auf, die zum Zurückbewegen der Kugeln in hre Freigabestellung gemeinsam in die entsprechenden
Kugelführungen hineinbewegbar sind.
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Zweckmässiaerweise wird man die Kugelführungen in einem gemeinsamen,
käfigartigen und ringförmigen Führungskörper anordnen. hinsichtlich der Anordnung
der Abhebeglieder der Steuervorrichtung ist es hierbei günstig, wenn diese an der
einen Stirnseite eines zum ringförmigen Fiihrungskörper koaxial angeordneten, axial
verstellbaren Trägerrings angeordnet sind.
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Die Axialverstellung des Trägerrings zum Anheben desselben und-damit
zum Abheben der Kugeln vom Mantelumfang der Zylinderlaufbuchse lässt sich in einfacher
Weise bewerkstelligen, wenn dem Trägerring an seiner den Abhebegliedern gegenüberliegenden
Stirnseite ein zu diesem koaxial angeordneter, durch eine Betätigungsvorrichtung
verdrehbarer Verstellring zugeordnet ist und wenn der Trägerring und der Verstellring
an ihren aneinander anliegenden Stirnflächen sägezahnartige Klauen aufweisen, die
formschlüssig ineinandergreifen und zum Zwecke einer Axialverstellung des Trägerrings
bei Verdrehen des Verstellrings mit den Flächen ihrer Zahnrücken aufeinander gleiten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen
Spannvorrichtung dargestellt. Es zeigen: Fiy.l einen Längsschnitt durch die Spannvorrichtung
Fig.2 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung.
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Die gezeigte Spannvorrichtung weist zwei Hauptteile auf, von denen
der eine einen Aufnahmesockel lo zur Aufnahme einer 12 Zylinderlaufbuchse und der
andere eine absenkbare und anhebbare Haltevorrichtung 14 bildet. Der Aufnahmesockel
ist beispielsweise durch einen zylindrischen Ringkörper gebildet, an dessen oberen
Stirnseite ein Ringbund 16 zur Aufnahme der Zylinderlaufbuchse angeformt ist. Auf
die Stirnfläche 18 dieses Ringbundes ist die Zylinderlaufbuchse mit der ringförmigen
Stirnfläche eines Umfangs bundes 20 aufsetzbar, wobei sie mit einem zylindrischen
Ansatz 22 in die durch den Ringbund 16 definierte Ausnehmung eingreift, so dass
die Zylinderbuchse auf dem Aufnahmesockel lo exakt ausgerichtet ist. Mit 24 ist
eine an einem seitlich des Aufnahmesockels angeordneten Lagerbock 26 schwenkbar
gehaltene Spanngabel bezeichnet, die mit hilfe eines Zylinderaggregats verschwenkbar
ist, von dem lediglich die Kolbenstange 28 gezeigt ist. Der Abstand der beiden Gahelarme
30 dieser Spanngabel ist geringfügig grösser als der Durchmesser der Zylinderlaufbuchse
und die untere Längskante der beiden Gabelschenkel weist im Bereich ihres freien
Endes ein konvexes Kantenstüclt 32 auf, mit dem sie an die gemäss Fig. 1 obere Stirnfläche
34 des Umfangsbundes 20 der Zylinderlaufbuchse zum Festspannen der letzteren auf
dem Aufnahmesockel unter Druck anlegbar sind. Die Länge der Gabelarme 30 ist derart
gewählt, dass deren konvexes Kantenstück 32 ungefähr in der Ebene der Achse der
Zylinderlaufbuchse an deren Umfangsbund zur Anlage kommen.
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Die Haltevorrichtung 14 weist ein Traggestell 36 auf, das an einer
geeigneten Hubvorrichtung befestigt ist. Dieses Traggestell weist - von oben gesehen
- U-Form auf und im unteren Bereich desselben ist zwischen dessen Seitenplatten
38, 40 orizontal ein Auflagerahmen 42 eingeschweisst. Auf dessen Oberseite ist ein
ringförmiger Aufnahmekörper 44 befestigt, der eine zentrale, kreisförmige Durchgangsöffnung
hat, die eine gemasts Fig. 1 sich von oben nach unten ionisch verjüngende Innenumfangsfläche
46 aufweist. Diese Durchgangsöffnung ist im wesentlichen koaxial zum Bund 16 des
Aufnahmesockels 10 angeordnet. Auf dem ringförmigen Aufnahmekörper 44 ist eine ringförmige
Halteplatte 48 angeordnet, deren Innendurchmesser kleiner ist als der kleinste Durchmesser
der konischen Durchgangsöffnung 46 des ringförmigen Aufnahmekörpers 44. Diese nalteplatte
48 greift mit einem an deren rinterseite angeformten zylindrischen Bund 50 in einen
entsprechenden, sich nach oben an den konischen Durchgang des Aufnahmekörpers 44
anschliessenden zylindrischen Teil der Durchgangsöffnung 46 ein und trägt an ihrer
Unterseite einen als Ganzes mit 52 bezeichneten Kugelkäfig, dessen Käfig zwischenwände
54 sowohl in radialer Richtung als auch nach unten offene Kugelführungen definieren,
zwischen welchen jeweils eine Kugel 56 frei beweglich angeordnet ist, derart, dass
sich die Kugeln gemäss Fig. 1 sowohl von oben nach unten als auch in radialer Richtung
um bestimmte Beträge bewegen lassen. Jeder Kugel ist eine Druckfeder 58 zugeordnet,
die vorzugsweise den Kugelkäfig gemäss Fig. 1 nach oben durchdringen und sich ausser
an der zugeordneten Kugel auch an der halteplatte 48 ahstfitzen. Die Druckfedern
versuchen somit ständig, die Kugeln in ihrer genes Fig. 1 unteren Stellung, d.h.
in der Haltestellung, zu halten, um eine auf dem Aufnahmesockel auf gespannte Zylinderlaufbuchse
12 von aussen in radialer Richtung abzustützen. Der Kugeldurchmesser sowie die konkave
Krümmung der Käfigzwischenwände 54 sind dabei so gewählt, dass die Kugeln in
ihrer
gezeigten Haltestellung sowohl am Innen- als auch am Aussenumfang des Kugelkäfigs
geringfügig vorstehen und somit einerseits an der konischen Innenumfangsfläche 46
des ringförmigen Aufnahmekörpers 44 und andererseits am t1antelumfang der Zylinderlaufbuchse
anliegen. Die konische Innenumfangsfläche 46 bildet eine fr sämtliche Kugeln 56
gemeinsame Pührungsfläche, die bewirkt, dass sich die Kugeln bei ihrer Bewegung
aus ihrer Freigabestellung, in der sie ausser Kontakt mit der Zylinderlaufbuchse
sind, in ihre Haltestellung gemäss Fig. 1 nach unten zwangsläufig auch in Richtung
des Mantels der Zylinderlaufbuchse bewegen, um sie zum Zwecke einer seitlichen Abstützung
mit deren Mantel in Berührung zu bringen. Durch die Ausbildung von lialtekörpern
als federbelastete Kugeln und deren Führung entlang der konischen ningflciche 46
wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die einzelnen Kugeln nicht gemeinsam
in eine vorbestimmte Haltestellung eingestellt werden, sondern dass ihre Lage in
der Haltestellung durch die Umfangsform der Zylinderlaufbuchse bestimmt wird, wobei
die Kugeln, wenn sie mit dem Zylinderlaufhuchsenumfang in Berührung kommen, zugleich
auch diametral gegenüber der Berührungsstelle mit der durch die konische Innenumfangsfläche
46 des AuEnahmekörpers 44 gebildeten Führungsfläche in Berührung sind. Dadurch ist
eine wirksame bzw. unnachgiebige Abstützung der Zylinuerlaufbuchse gewährleistet.
Um nun die Kugeln zum Entspannen der Zylinderlaufbuchse in ihre Freigabestellung
nach oben zu bewegen, ist diesen eine als Ganzes mit 60 bezeichnete Steuervorrichtung
zugeordnet. Diese weist einen unterhalb des Kugelkäfigs 52 und innerhalb des ringförmigen
Aufnahmekörpers 44 gegen die Wirkung von Druckfedern 62 axial verstellbaren Tragerring
64 auf, der mittels Führungsbolzen 66 im Aufnafimekörper verschiebbar geführt ist.
An der dem Evugelkäfig zugekehrten Stirnfläche ist an diesem Trägerring 64 je Kugelführung
des Kugelkäfigs ein nach oben ragendes Abhebeglied 68 angeformt,
die
sich damit jeweils unterhalb einer Kugel 56 des Kugelkäfigs befinden und deren I'öhe
derart gewählt ist, dass die Kugeln mit Sicherheit auch dann an den Mantelumfang
solcher Zylinderlaufbuchsen zur Anlage gelangen, deren Aussendurchmesser im untersten
Toleranzbereich liegt. Die freie Stirnfläche der die Abheheglieder bildenden, zinnenartigen
Vorsprünge ist, ausgehend vom Innendurchmesser des Trägerrings 64, unter einem Winkel
nach aussen und unten schräg abfallend vorgesehen, wodurch erreicht wird, dass bei
der Axialverstellung des Trägerrings 54 gemäss Fig. 1 nach oben zum Fursickste len
der Kugeln 56 in ihre Freigabestellung diese aufgrund der Schräglage der Abheheglieder
stets in Berührung mit der konischen Innenumfangsfläche 46 des Aufnahmekörpers 44
bleiben und sich dabei während ihrer Bewegung in die Freigabestellung zwangsläufig
vom Umfang der Zylinderlaufbuchse abheben. Die Breite der Abhebeglieder 68 ist dabei
so gewählt, dass diese von unten zwischen die Zwischenwände 54 des Kugelkäfigs eingreifen
können.
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Die Axialverstellung des Trägerrings 64 lässt sich mit Hilfe eines
zu diesem koaxial und unterhalb desselben angeordneten Verstellrings 70 bewerkstelligen,
der im Auflagerahmen 42 drehbar gelagert ist. Zum Zwecke seiner Verstellung trägt
der Verstellring an seiner Unterseite einen Mitnehmer 72, an den die Kolbenstange
74 eines am Traggestell 36 befestigten Zylinderaggregats 76 beweglich verankert
ist. Die Kolbenstange durchdringt den Zylinder dieses Zylinderaggregats und trägt
an ihrem freien Iiinterende einen Schaltnocken 78, der in jeder lndstellung des
kolbens mit einem stationären Schalter 30 bzw. 81 zur Quittierung der Kolbenendstellungen
zusammenwirkt.Um nu@ die Dreh bewegung des Verstellrings 70 in eine Axialbewegung
des Trägerrings 64 umzuwandeln, weisen die beiden Ringe 64, 70 an ihren einander
zugekehrten Stirnflächen sägezahnartige Klauen 82 bzw.
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84 auf, die formschlüssig miteinander in eingriff gebracht werden
können.
Zur Axialverstellung des Trägerrings 64 zu dem Zweck, die Kugeln 56 nach oben in
ihre Freigabestellung zurückzusteuern, wird der Verstellring 70 mit Hilfe des Zylinderaggregats
76 in Pfeilrichtung verdreht, so dass die Klauen 82, 84 mit ihren Zahnrückenflcichen
aufeinander gleiten und der Trägerring sich dadurch zwangsläufig nach oben bewegt.
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Befindet sich der Trägerring 64 in seiner Abhebestellung, so wird
das Traggestell 36 der Haltevorrichtung 14 gemass Fig. 1 nach oben bewegt, so dass
die Zylinderlaufbuchse frei zugänglich ist und gegen eine andere ausgetauscht werden
kann. Ist auf dem Aufnahmesockel 10 eine neue, innen noch nicht bearbeitete Zylinderlaufbuchse
aufgespannt, so wird zunächst die I1altevorrichtung wieder in die in Fig. 1 gezeigte
Stellung abgesenkt, wonach das Zylinderaggregat 76 in Funktion treten und den Verstellring
70 in seine in Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung zurückbewegen wird, wobei im Verlaufe
dieser Bewegung der Trägerring 64 unter der Wirkung der Druckfedern 62 sich absenken
wird und sich dabei zwangsläufig, veranlasst durch die Druckfedern 58, auch die
Kugeln 56 in ihre ilaltestellung bewegen, in der sie sich an den Aussenumfang der
Zylinderlaufbuchse 12 anlegen werden. Danach kann deren Innenbearbeitung vorgenommen
werden. Die dabei innerhalb der Zylinderlaufbuchse wirksam werdenden Radialkräfte
werden in diesem Falle durch die Kugeln 56 derart aufgenommen, dass sich die verhältnismässig
diinnwandige Zylinderlaufbuchse unter deren Wirkung nicht so verformen kann, dass
schliesslich in entspanntem Zustand in ihr Spannungen verbleiben.