DE2613526B2 - Vorrichtung zum Spannen und genauen Zentrieren eines Werkstückes oder Werkzeuges - Google Patents
Vorrichtung zum Spannen und genauen Zentrieren eines Werkstückes oder WerkzeugesInfo
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Description
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Bei einer bekannten (DE-PS 8 69 892) Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist das
Passungsspiel zwischen jeder Spannbasisstelle der Spannhülse und dem zugeordneten Anlageflächenbereich
des Grundkörpers gleich groß. Die Anwendung der bekannten Vorrichtung ist in der Praxis auf Fälle
geringerer Beanspruchung, z. B. auf Spielausgleich oder Erzeugung einer leichten Verspannung, beschränkt, da
sie eine relativ geringe Spannkraft aufweist. Eine Erhöhung der Spannkraft ist durch eine Erhöhung der
Spanneinleitungskraft zwar möglich, aber mit technischen Schwierigkeiten verbunden.
Beim Verformen der Spannhülse der bekannten Vorrichtung treten mit Beginn des Formschlusses
zwischen Spannhülse und Grundkörper hohe Reibungskräfte auf, die eine weitere axiale Verformung der
Spannhülse unter der Wirkung der technisch begrenzten Spanneinleitungskraft behindert. (Schulz-Tabellenbücher,
Bd. 15, S. 72, 73). Da die Spannhülse mehrere Aufzehrungen der Verformungsarbeit ausgehend von
der Einleitungsstelle der axialen Spannkraft bis zum anderen Ende der Spannhülse. Der eintretende Reibschluß
kann schließlich die erwünschte radiale Aufwei- M tung begrenzen, wobei sich der vorzeitige Reibschluß an
der der Kraftspanneinrichtung nächstliegenden Spannbasisstelle besonders stark auswirkt.
Aufgabe der Erfindung ist daher, die Haltekraft ohne Vergrößerung der Spanneinleitungskraft insgesamt zu
erhöhen bzw. über die Länge der Spannhülse gleichmäßig zu machen. Erfindungsgemäß wird dies erreicht
durch Beschränkung des reibschlußbedingten Kraftv^rzehres beim Spannen der Spannhülse zugunsten einer
Erhöhung der radialen Aufdehnung der Spannhülse, indem das Passungsspiel zwischen der Spannhülse und
dem Grundkörper zur Kraftspanneinrichtung hin von Spannbasisstelle zu Spannbasisstelle stufenartig zunimmt.
Auf diese Weise wird erreicht, daß die Spanneinleitungskraft auch wirklich die von ihr am weitesten
entfernte Spannbasisstelle erreicht. Da das Passungsspiel der der Kraftspanneinrichtung am nächsten
liegenden Spannbasisstelle am größten ist und das Passungsspiel der von der Kraftspanneinrichtung am
weitesten entfernten Spannbasisstelle am kleinsten ist, wird bei der der Kraftspanneinrichtung nächsten
Spannbasisstelle ein beachtlicher Reibschluß erst auftreten, wenn die Spannhülse im Bereich der von der
Kraftspanneinrichtung entferntesten Spannbasisstelle bereits in radialer Richtung verformt ist. Da der
reibschlußbedingte Kraftverzehr auf ein Minimum beschränkt ist, wird die aufgewendete Spanneinleitungskraft
nahezu vollständig in radiale Aufdehnung der Spannhülse· umgesetzt, wodurch die Haltekraft der
Vorrichtung erhöht ist.
Eine bestimmte geforderte Haltekraft läßt sich bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit verminderter
Spanneinleitungskraft erreichen. Die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist verbessert, da die
Spannhülse im Bereich jeder Spannbasisstelle mit etwa der gleichen Spannkraft wirksam werden kann.
Es ist eine Spannvorrichtung bekannt (DE-PS 8 97 773) mit einer Spannhülse aus mehreren, gegenseitig
in Eingriff stehenden konischen Spannelementen, deren Durchmesser so abgestuft sind, daß infolge
Reibung an den Paßflächen die Axialkraft und damit die radiale Pressung von der Kraftspanneinrichtung ausgehend
abnimmt. Wenn die Durchmesser der zylindrischen Ringflächen sowohl der Außen- als der Innenringe
feine Abstufungen aufweisen, verstärkt sich üic Wirkung entsprechend. Diese Spannvorrichtung, deren
Ringe in Richtung von der Kraftspanneinrichtung weg durchmessermäßig stufenartig kleiner werden, bezweckt
eine Abnahme der radialen Pressungen der Kraftspanneinrichtung zu dem gegenüberliegenden
Ende der Spannhülse.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben (DE-PS 8 69 892 zu
Anspruch 2 und 3, Schulz-Tabellenbücher Bd. 15, S. 38, 39 zu Anspruch 4 und 5).
Hierdurch ist die Durchmesserabstufung mit vereinfachten Mitteln erreicht. Praktisch ist es bevorzugt, die
Durchmesserabstufung an der Spannhülse vorzusehen, weil jede Spannhülse nachträglich durch Beschleifen an
den jeweiligen Einsatzzweck anpaßbar ist. Andererseits ist es herstellungsmäßig billiger, die Durchmesserabstufung
am Grundkörper vorzusehen, weil dann das Verschleißteil Spannhülse einfacher herzustellen ist.
Bei der Herstellung durch Beschleifen kann der Verwendungszweck der einzelnen Spannvorrichtung in
einfacher Weise berücksichtigt werden. Insbesondere ist die Herstellung der Durchmesserabstufung durch
Beschleifen bei einer Spannhülse besonders vorteilhaft, weil sich durch dieses Beschleifen gleichzeitig die
Federkennlinie der Spannhülse ändern läßi.
Die Durchmesserabstufung ist entweder von Stufe zu Stufe gleich grcß oder nimmt in Richtung zur
Kraftspanneinrichtung von Stufe zu Stufe ?.u. Die Fläche
der Spannbasisstellung verläuft trotz der Abstufung in der Regel parallel zur Mittelachse, und zwar auch dann,
wenn Spannhülse und Grundkörper im wesentlichen konisch gestaltet sind. Der Grundkörper ist z. B.
innerhalb oder außerhalb der Spannhülse angeordnet. Die Kraftspanneinrichtung ist z. B. von einer auf den
Grundkörper schraubbaren Gewindemutter, einer Kolben-Zylindereinrichtung oder einer Hebeleinrichtung
gebildet.
In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zeigt jeweils
teilweise im Schnitt
Fig. 1 eine Spannvorrichtung mit einem innen angeordneten Grundkörper und einer einteiligen,
mehrgliedrigen, Durchmesserabstufung aufweisenden Spannhülse,
Fig.2 eine Spannvorrichtung mit einem innen angeordneten, Durchmesserabütufung aufweisenden
Grundkörper und einer einteiligen, mehrgliedrigen Spannhülse,
Fig.3 eine Spannvorrichtung mit einem innen angeordneten Grundkörper und zwei Spannhülsen
sowie Durchmesserabstufung am Grundkörper oder an den Spannhülsen,
Fig.4 eine Spannvorrichtung mit einem außen angeordneten Grundkörper und einer einteiligen,
mehrgliedrigen, Durchmesserabstufung aufweisenden Spannhülse und
Fig. 5 eine Spannvorrichtung mit einem innen angeordneten Grundkörper und zwei Spannhülsen mit
Durchmesserabstufung am Grundkörper oder an den Spannhülsen.
Eine Spannvorrichtung gemäß Zeichnung besitzt jeweils einen Grundkörper 1, der gemäß Fig. 1 bis 3
und 5 als im Querschnitt kreisrunder Dorn ausgebildet ist und gemäß Fig.4 als Zylinderabschnitt ausgebildet
ist. Am hinteren Ende des Grundkörpers ist jeweils ein Anschlußstück 2 angebracht, das der Befestigung der
Spannvorrichtung an einer Maschine dient. Am vorderen Ende des Grundkörpers 1 ist eine Kraftspanneinrichtung
3 vorgesehen, die beispielsweise als Gewindemutter ausgebildet ist, die auf den Grundkörper
schraubbar ist. Die Kraftspanneinrichtung 3 greift am vorderen Ende einer Spannhülse 4 an, die hinter der
Kraftspanneinrichtung koaxial zum Grundkörper 1 angeordnet ist und deren hinteres Ende an einem
Widerlager 5 abgestützt ist, das im wesentlichen von dem Anschlußstück 2 gebildet ist. Koaxial zum
Grundkörper 1 ist ein Werkzeug oder Werkstück 6 vorgesehen, wobei die Spannhülse 4 zwischen dem
Werkstück und dem Grundkörper angeordnet ist.
Die Spannhülse 4 ist ein rotationssymmetrischer zylindrischer Hohlkörper, der innere Ausnehmungen 7
und äußere Ausnehmungen 8 aufweist, die sich jeweils in radialer Richtung erstrecken und um die Spannhülse
herum verlaufen. Gemäß Fig. 1, 2 und 4 ist eine Spannhülse 4, gemäß Fig. 3 und 5 sind zwei
ίο Spannhülsen vorgesehen, zwischen denen jeweils eine
Distanzbüchse 9 angeordnet ist. Die Spannvorrichtung gemäß F i g. 5 dient zur Spannung eines Werkstückes 6
mit abgesetzter Bohrung, wobei der vordere Teil der Spannhülse 4 einen kleineren mittleren Durchmesser
aufweist als der hintere Teil. Dabei ist der Grundkörper 1 entsprechend den verschiedenen mittleren Durchmessern
der beiden Teile der Spannhülse 4 im Durchmesser abgesetzt. Jede Spannhülse 4 gemäß Zeichnung wendet
dem Grundkörper 1 rundum verlaufende Spannbasisstellen Si, S2...Sn zu, wobei die Spannbasisstelle S 1
nahe bei der Kraftspanneinrichtung 3 und die Spannbasisstelle Sn nahe bei dem Widerlager 5
angeordnet ist. Die Ausführungsformen gemäß Fig. 1,2 und 4 besitzen jeweils drei Spannbasisstellen 5 wogegen
die Ausführungsformen gemäß F i g. 3 und 5 jeweils vier
Spannbasisstellen S besitzen. Die Spannbasisstellen wirken jeweils mit einer Anlagefläche 10 zusammen, die
eine zylindrische Fläche des Grundkörpers 1 ist.
Zwischen jeder Spannbasisstelle 5 und der Anlagefläehe
10 ist bei ungespanntem Zustand der Spannhülse ein Passungsspiel Δ d vorhanden. Die den einzelnen
Spannbasisstellen 51, S2, 53 und 54 zugeordneten Passungsspiele sind in der Zeichnung durch Δ d 1, Δ d2,
Δ d3 und Δ </4 angegeben. Die Passungsspiele sind in
der Zeichnung teilweise der Deutlichkeit halber übertrieben groß dargestellt. Die Passungsspiele Δ d
nehmen in ihrem radialen Maß von dem Widerlager 5 zur Kraftspanneinrichtung 3 hin stufenartig, d. h. von
Spannbasisstelle zu Spannbasisstelle, zu. Die stufenartige Zunahme des Passungsspieles ist gemäß Fig. 1,
F i g. 3, oberer Teil, F i g. 4 und F i g. 5, oberer Teil durch eine Durchmesserabstufung der Spannhülse 4 erreicht,
wobei gemäß Fig. 1, Fig.3, oberer Teil und Fig.5, oberer Teil der Innendurchmesser der Spannhülse
abgestuft ist, wogegen gemäß F i g. 4 der äußere Umfang der Spannhülse abgestuft ist. Gemäß F i g. 2,
Fig.3, unterer Teil und Fig.5, unterer Teil ist der
Durchmesser des Grundkörpers 1 abgestuft, wobei jeweils die Außenfläche des dornartigen Grundkörpers
abgestuft ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Spannen und genauen Zentrieren eines Werkstückes oder Werkzeuges, mit
einem Grundkörper, einer konzentrisch angeordneten einstückigen Spannhülse und einer in axialer
Richtung auf ein Ende der Spannhülse wirkenden Kraftspanneinrichtung, wobei die Spannhülse zueinander
versetzt angeordnete innere und äußere radiale Ausnehmungen sowie zueinander versetzt ">
angeordnete innere und äußere Spannbasisstellen aufweisend tellerfederartig verformbar ist und axial
hintereinander mindestens zwei, durch eine der Ausnehmungen getrennte Spannbasisstellen aufweist,
die einer Anlagefläche des Grundkörpers zugewendet sind, wobei zwischen den Spannbasisstellen
der ungespannten Spannhülse und der Anlagefläche ein Passungsspiel vorhanden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Passungsspiel (Δ d) zwischen der Spannhülse (4) und
dem Grundkörper (1) zur Kraftspanneinrichtung hin
(3) von Spannbasisstelle (S) zu Spannbasisstelle mittels Durchmesserabstufung stufenartig zunimmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserabstufung an den
Spannbasisstellen (S) der Spannhülse (4) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserabstufung an der
Anlagefläche (10) des Grundkörpers (1) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesserabstufung
durch Beschleifen hergestellt ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß
der Abstufung von einer Spannbasisstelle (S) zur nächsten von 3 μ bis 2/10 mm beträgt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |