DE2517997A1

DE2517997A1 - Innenspanndorn

Info

Publication number: DE2517997A1
Application number: DE19752517997
Authority: DE
Inventors: Peter Kostyrka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-23
Filing date: 1975-04-23
Publication date: 1976-11-04

Description

Innenspanndorn Die Erfindung betrifft einen Innenspanndorn in Form einer Hülse, deren äußerer Umfang durch ein in ihrem Innenraum wirksames Druckmedium elastisch aufweitbar ist. Bekannte Innenspanndorne dieser Art bestehen aus massiven Stahihülsen, die durch hydraulischen Innendruck oder andere unter Druck gesetzte Medien wie Fette u.dgl. aufgeweitet werden können. Man benötigt sehr hohe Betätigungsdrücke, die über 1000 bar liegen können, der Spannbereich ist sehr begrenzt, er liegt bei etwa 0,01 mm je 10 mm Spanndurchmesser. Die Anpassungsfähigkeit an verschiedene Werkstückformen ist gering, der Kraftangriff auf einen engen Bereich konzentriert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Innenspanndorn zu schaffen, der mit relativ geringen Betätigungsdrücken auskommt, verhältnismäßig große Durchmesserunterschiede bei gleichbleibend hoher Zentriergenauigkeit überbrückt und das Spannen eines Werkstückes entlang seines gesamten Innendurchmessers zuläßt ohne Rücksicht auf Durchmesseränderungen innerhalb einer vorgegebenen Toleranz, so daß auch mehrere gleiche Werkstücke auf einem Innenspanndorn gespannt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß ein dünnwandiger Hülsenteil durchgehende Schlitze trAgt und die Schlitze auf der Innenseite durch eine Schicht aus elastischem Werkstoff unter Bildung einer Druckkammer geschlossen sind. Der Hülsenteil aus einem hochbruchfesten Stahl hat vorzugsweise Wandstärken zwischen 0,6 und 3 mm, günstige Schlitzbreiten liegen bei 0,7 bis 1 mm, als elastischer Werkstoff eignet sich vorzugsweise ein Kunststoff, insbesondere ein Polyamid.
Eine ausreichend große Zentriergenauigkeit wird dadurch erreicht, daß die Schlitze gleichmäßig über den Hülsenumfang verteilt sind. Innenspanndorne nach der Erfindung lassen elastische AufweitUngen von 0,1 bis 0,2 mm je 10 mm Spanndurchmesser zu, betragen also das 10- bis 20-fache wie bei den bekannten Dornen. Die Aufweitung beginnt schon bei vergleichsweise geringen Drücken, z.B. von 10 bar an, so daß nicht nur entsprechend schwächer ausgelegte Druckgeber verwendet werden können, sondern auch die Ansprüche an die Dichtungen stark herabgesetzt sind. Durch die weiten Spannbereiche ergibt sich eine hohe Anpassungsfähigkeit an verschiedene Werkstückformen und an komplizierte Spannsituationen.
Die Schlitze können zwischen ungeschlitzten Randbereichen angeordnet sein, sie können aber auch auf einer Seite bis zur Stirnseite durchgeführt werden. Letztere Bauform zeigt schon bei geringen Betätigungsdrücken wirksame Zentriereffekte und besitzt den weitesten Spannbereich. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schlitze parallel zur Achse der Hülse angeordnet, sie können zumindest auf einer Seite von einer Bohrung ausgehen, deren Durchmesser größer ist als die Schlitzbreite. Eine Reihe anderer brauchbarer Schlitzformen ist weiter unten beispielsweise angegeben, die Schlitzform, die Wandstärke des dünnwandigen Hülsenteiles, die Schlitzlänge, die einseitige oder beidseitige Einspannung der Bereiche#zwischen den Schlitzen, das Material und der angewendete Betätigungsdruck sind für die Aufweitung maßgebend.
Die elastische Schicht bildet in bevorzugter Weise einen Hohlkörper, der z.B. flaschenförmig ausgebildet ist und damit nur eine Einführstelle für das Druckmedium aufweist, Bei Verwendung eines solchen Hohlkörpers hat die Hülse zur einfachen Montage am einen Ende einen entfernbaren Boden, über den der Hohlkörper eingeschoben werden kann, zwischen Flaschenhals und Hülse ist dann lediglich eine Dichtung notwendig. Die Schicht kann aber bei einer anderen Ausführungsform auch in Form eines Ringes gehalten sein, der stirnseitig gegen Anschlußwände abgedichtet ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bilden die Hülse und ein Druckerzeuger bzw. ein Druckübersetzer eine bauliche Einheit. Vorzugsweise handelt es sich beim Druckerzeuger um ein in einem Zylinder geführten Kolben, das Medium kann aber auch von außen über Leitungen od.dgl. unter Druck gesetzt werden. Die Hülse kann mit verschiedenen Aufnahmeteilen verbunden sein, sie kann auch in einem Stator drehbar gelagert sein, wobei zur Zuführung eines Druckmediums eine Ringnut angeordnet sein kann, die von Schleifringdichtungen flankiert ist.
Der Hülsenumfang braucht nicht glatt ausgebildet zu sein, die Bereiche zwischen den Schlitzen können vielmehr dem zu spannenden Gegenstand angepaßt sein, z.B.
kann der Umfang Zähne tragen, die am Teilkreis an den Flanken eines Innenzahnrades zur spannenden Aufnahme angreifen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung, die beispielsweise Aus führungs formen darstellt, näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht eines Innenspanndornes in einer ersten Ausführungsform, zur Hälfte im Schnitt, Fig. 2 - 7 Abwicklungen des dünnwandigen Hülsenteiles mit verschiedenen Schlitzformen, Fig. 8 und 9 Ansichten von Innenspanndornen in weiteren Ausführungsformen, teilweise im Schnitt wie in Fig. 1, Fig. 10 - 16 Ansichten weiterer Ausführungsformen von Innenspanndornen mit unterschiedlichen Aufnahmeteilen, Fig. 17 einen Schnitt durch einen Innenspanndorn in einem zu spannenden Werkstück in einer weiteren Ausführungsform.
Der Innenspanndorn weist eine Hülse 1 aus Stahl auf, deren eigentlicher Spannteil als dünnwandiger Hülsenteil 2 ausgebildet ist, in den über den Umfang gleichmäßig verteilt Schlitze 3 eingebracht sind. Die Schlitze 3 sind auf der Innenseite durch eine Schicht 4 aus Polyamid abgedeckt, bei der Ausführungsform in Fig. t bildet die Schicht 4 einen Hohlkörper 5, etwa in Form einer Flasche, die von außen her über einen abschraubbaren Boden 6 eingeschoben werden kann. Der Hohlkörper 5 bildet eine Druckkammer 7, in die über den Flaschenhals 8 ein Druckmedium eingeführt ist. Der Flaschenhals 8 ist gegenüber der Hülse 1 durch eine Dichtung 9 abgedichtet. Die Schlitze 3 machen den dünnwandigen.HUlsenteil 2 "weich", er kann schon bei geringen Drücken in der Druckkammer 7 nach außen ausweichen, wobei die Schicht 4 den Druck des Mediums, meist Hydrauliköl, vermittelt und gleichzeitig die Schlitze 3 verschließt.
Die Schlitze 3 können unterschiedliche Formen haben, wesentliche sind in den Fig. 2 bis 7 wiedergegeben.
Die Schlitzform hat entscheidenden Einfluß auf den Spannbereich und die Zentriergenauigkeit. Für die meisten Fälle ausreichend sind Schlitze 3 gemäß den Ausführungsformen nach den Fig. 2 oder 3, die parallel zur Achse 10 der Hülse 1 verlaufen. Ihre Anzahl ist von Bedeutung und wird in der Regel bei wachsendem Durchmesser der Hülse 1 größer. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 erstrecken sich die Schlitze 3 zwischen Bohrungen 11,12. Die Fig. 4 bis 6 zeigen Schlitzformen mit Querschlitzen 13, die in der Mitte oder außen angeordnet sein können und aufeinander zu-oder voneinander wegweisen können. Es ist offensichtlich, daß Schlitzformen nach Fig. 5 mit geringem Abstand 14 zwischen den aufeinander zu gerichteten Querschlitzen 13 einen besonders großen Spannbereich ergeben. Die Schlitze 3 können zwischen Randbereichen 15,16 liegen (z.B. Fig. 1 und 8), sie können aber auch auf der einen Seite bis zur Stirnseite 17 durchgeführt sein (Fig. 9 und 10), so daß sehr flache Werkstücke oder Teile, die lediglich am äußersten Rand gespannt werden können, festgehalten werden können.
Entsprechend dem Verwendungszweck bzw. dem Einsatz einer Werkzeugmaschine od.dgl. können an den Hülsenteil 2 Aufnahmeteile 18 unterschiedlicher Bauform angesetzt sein. Anstatt eines Zylinders wie in den Fig. 1 und 8 bis 10 zur Aufnahme in Futtern, Spannzangen oder zwischen Spitzen kann ein Aufnahmekegel 19 (Fig. 12) mit metrischem Kegel oder mit Steilkegel oder eine Flanschaufnahme 20, z.B. mit Kegelzentrierung (Fig.- 13) vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist die in Fig. 11 wiedergegebene Patronenausführung, die als kompletter Einsatz in Vorrichtungen oder Spannfutter eingeführt werden kann, ein Außengewinde 21, eine zylindrische Führung 22 mit Dichtung 23 und Schlüsselflächen 24 sind Bestandteil des Patronenaufnahmeteiles.
Das in der Druckkammer 7 wirksame Druckmedium kann flüssig oder pastös sein, die Unterdrucksetzung geschieht in der Regel von außen her, es kann aber auch ein Druckerzeuger 25 mit der Hülse 1 zusammen eine bauliche Einheit bilden. Er besteht in einfacher Weise z.B. aus einem Kolben 26, der in einem Zylinder 27 abgedichtet geführt wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 wird der Zylinder 27 vom Flaschenhals 8 gebildet, bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist der Zylinder 27 auf die Hülse 1 aufgeschraubt, er gibt gleichzeitig einen Teil des Aufnahmeteiles 18 wieder. Das Druckmedium, das in der Druckkrnnmer 7 bzw. im Zylinder 27 eingeschlossen ist, wird durch den axial verschiebbaren oder verschraubbaren Kolben 26 unter den notwendigen Druck gesetzt werden, wobei der Vorschub des Kolbens 26 von Hand oder durch entsprechende Betätigungsmechanismen erfolgen kann.
Beim Innenspanndorn nach Fig. 9 hat die Schicht 4 die Form eines Ringes 28, der an seinen Stirnseiten 29,30 verstärkt ist und dort Dichtungen 31 trägt. Er wird von der Seite eines Abschlußdeckels 32 her in eine Aussparung 33 eingeführt und durch den Deckel 32 gegen den Grund der Aussparung 33 gepreßt, wobei der Deckel 32 durch einen Sprengring 34 gehalten sein kann. Eine Durchgangsbohrung 35 verbindet den Zylinder 27 mit der Druckkammer 7, die in diesem Falle durch das Innere des Ringes 28, den Grund der Aussparung 33 und den Abschlußdeckel 32 gebildet wird.
Soll der Dorn z.B. in einer Werkzeugmaschine umlaufen, muß das Druckmedium über eine Drehzuführung zugeführt werden, diese Drehzuführung kann axial oder radial angeordnet sein, wie in Fig. 14 wiedergegeben ist.
Die Hülse 1 mit ihrem Aufnahmeteil 18 ist bei radialer Zuführung 40 von einem Ring 36 umgeben, von dem ein Kanal 41 zu einer Ringnut 37 führt, die von Schlei:--ringdichtungen 38539 flankiert ist, und die mit der Druckkammer 7 verbunden ist. Eine axiale Zuführung 42 ist gestrichelt wiedergegeben.
Anstatt mit einem Druckerzeuger 25 kann die Hülse 1 auch mit einem Druckübersetzer 43 eine Einheit bilden, wie es in Fig. 16 wiedergegeben ist. Der Umfang des Druckübersetzers 43 kann gleichzeitig als Aufnahme teil 18 dienen. über den Ring 36 und die Zuführung 40 wird einem Anschlußteil 44 das Medium mit Niederdruck zugeführt, so daß die Abdichtung erleichtert ist.
Der äußere Umfang 45 des ilülsenteiles 2 braucht nicht glatt zu sein, er kann zwischen den Schlitzen 3 dem zu spannenden Werkstück angepaßt sein. In Fig. 17 ist die Aufnahme eines zu bearbeitenden Innenzahnrades 46 wiedergegeben, der Umfang 45 der Hülse 1 trägt entsprechende Gegenzähne 47, die am Teilkreis 48 zur Anlage kommen und durch die Einpressung zwischen den Flanken der Zähne 49 des Innenzahnrades 46 das Werkstück festspannen. Schlitzformen, Aufnahmeteile und die Baueinheiten lassen sich selbstverständlich beliebig kombinieren, so daß große Anpassungsmögliciikeiten gegeben sind.
Es können auch mehrere Hülsen 1 in Form von Stufen 50,51,52 mit unterschiedlichen Durchmessern hintereinander sitzen und eine einheitliche Druckkammer aufweisen (Fig. 15).

Claims

Patentansprüche

Innenspanndorn in Form einer Hülse, deren äußerer Umfang durch ein in ihrem Innenraum wirksames Drucknedium elastisch aufweitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnwandiger Hülsenteil (2) durchgehende Schlitze (3) trägt und die Schlitze (3) auf der Innenseite durch eine Schicht (4) aus elastischem Werkstoff unter Bildung einer Druckkammer (7) geschlossen sind.
2. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) gleichmäßig über den Hülsenumfang verteilt sind.
3. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) zwischen ungeschlitzten Randbereichen (15,16) angeordnet sind.
4. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) auf der einen Seite bis zur Stirnseite (17) durchgeführt sind (Fig. 9 und 10).
5. Innenspanndorn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) parallel zur Achse (10) der Hülse (1) angeordnet sind.
6. Innenspanndorn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (3) mindestens auf einer Seite von einer Bohrung (11 bzw. 12) ausgeht, deren Durchmesser größer ist als die Schlitzbreite.
7. Innenspanndorn nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei nebeneinander liegende Schlitze (3) durch einen Querschlitz (13) in Gestalt eines H miteinander verbunden sind (Fig.4).
8. Innenspanndorn nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) an ihren Enden Querschlitze (13) aufweisen und einander benachbarte Querschlitze (13) einen Abstand (14) voneinander aufweisen (Fig. 5 und 6).
9. Innenspanndorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschlitze (13) zweier benachbarter Schlitze (3) aufeinander zugerichtet sind (Fig. 5).
10. Innenspanndorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) in Gestalt eines I ausgeführt sind (Fig. 6).
11. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (3) einander in Gestalt eines X kreuzen (Fig. 7).
12. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht (4) aus einem Polyamid besteht.
13. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Schicht (4) als Hohlkörper (5) ausgebildet ist.
14. Innenspanndorn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (5) flaschenförmig ausgebildet ist.
15. Innenspanndorn nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) am einen Ende durch einen entfernbaren Boden (6), über den der Hohlkörper (5) einschiebbar ist, verschlossen ist und zwischen dem Flaschenhals (8) und der Hülse (1) eine Dichtung (9) angeordnet ist.
16. Innenspanndorn nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (4) in Form eines Ringes (28) gehalten ist, der stirnseitig gegen Anschlußwände abgedichtet ist.
17. Innenspanndorn nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) eine Durchgangsbohrung (35) aufweist, die auf der einen Seite zur Bildung der Druckkammer (7) in eine Aussparung (33) mündet, in die der Ring (28) passend einschiebbar ist und der Ring (28) über einen in der Hülse (1) gehaltenen Abschlußdeckel (32) fixiert ist.
18. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) mit einem Druckerzeuger (25) eine bauliche Einheit bildet.
19. Innenspanndorn nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckerzeuger (25) ein in einem Zylinder (27) geführter Kolben (26) dient.
20. Innenspanndorn nach Anspruch 14 und 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Zylinder (27) der Flaschenhals (8) dient.
21. Innenspannorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) mit einem Aufnahmeteil (18) verbunden ist.
22. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hülse (1)mit der Druckkammer (7) von einem Ring (36) mit einer Zuführung (4Q) umgeben ist.
23. Innenspanndorn nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) zur Zuführung des Druckmediums eine Ringnut (37) aufweist, die von Schleifringdichtungen (38,39) flankiert ist.
24. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) mit einem Druckaber setzer (43) eine bauliche Einheit bildet.
25. Innenspanndorn nach Anspruch 22 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckübersetzer (43) als Aufnahmeteil (18) dient und ihm über einen Anschlußteil (44) das Druckmedium mit Niederdruck zugeführt wird.
2G. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) formmäßig am Umfang (45) zwischen den Schlitzen (3) dem zu spannenden Gegenstand angepaßt ist.
27. Innenspanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (1) stufenförmig ausgebildet und jede Stufe (50,51,52) mit Schlitzen (3) versehen ist.