DE2613526C3

DE2613526C3 - Vorrichtung zum Spannen und genauen Zentrieren eines Werkstückes oder Werkzeuges

Info

Publication number: DE2613526C3
Application number: DE2613526A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-03-30
Filing date: 1976-03-30
Publication date: 1978-10-26
Also published as: GB1545042A; IT1076263B; JPS5646924B2; US4106783A; DE2613526A1; FR2346083A1; FR2346083B1; DE2613526B2; JPS52132477A

Description

40

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 so Spannbasisstellen aufweist, addiert sich die reibungsbedingte Aufzehrung 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 Kraftverzehres beim Spannen der Spannhülse zugunsten einer Erhöhung der radialen Aufdehnung der Spannhülse, indem das Passungsspiel zwischen der Spannhülse und dem Grundkcrper 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 erreichL 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 Kraftspanneincichtung ausgehend abnimmt. Wenn die Durchmesser der zylindrischen Ringflächen sowohl der Außen- als der Innenringe feine Abstufungen aufweisen, verstärkt sich die 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 läßt.

Die Durehmesserabstufung ist entweder von Stufe zu Stufe gleich groß oder nimmt in Richtung zur Kraftspanneinnebtiing von Stufe zu Stufe zu. Pie 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 Kraftspanneinrichiung ist τ. B. von einer auf den Grundkörper schraubbaren Gewindemutter, einer KoI- ι ο ben-Zylindereinrichtung oder einer Hebeleinrichtung gebildet

In der Zeichnung sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zeigt jeweils teilweise im Schnitt

F i g. 1 eine Spannvorrichtung mit einem innen angeordneten Grundkörper und einer einteiligen, mehrgliedrigen, Durchmesserabstufung aufweisenden Spannhülse,

Fig.2 eine Spannvorrichtung mit einem innen angeordneten, Durchmesserabstufung 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. t">

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 4η Anschlußstück Z 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 I angeordnet ist und deren hinteres Ende an einem Widerlager 5 abgestützt ist, das im wesentlichen von ^r,o dem AnschlußstUck 2 gebildet ist. Koaxial zum Grundkörper I ist ein Werkzeug oder Werkstück 6 vorgesehen, wobei die Spannhülse 4 zwischen dem Werkstück und dem Grundkörper angeordnet ist

Die Spannhülse 4 ist ein rotaiionssymmetrischer 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 F i g. 3 und 5 sind zwei Spannhülsen vorgesehen, zwischen denen jeweils eine Distanzbüchse 9 angeordnet ist. Die Spannvorrichtung gemäß Fi 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 St, SZ.. Sn zu, wobei die Spannbasisstelle 51 nahe bei der Kraftspanneinrichtun7 3 und die Spanp.basissteüe Sn nahe bei dem Widerlager 5 angeordnet ist. Die Ausführungsformen gemäß Fig. 1,2 und 4 besitzen jeweils drei Spannbasisstellen S wogegen die Ausführungsformen gemäß F i g. 3 und 5 jeweils ν ier Spannbasisstellen 5 besitzen. Die Spannbasisstellen wirken jeweils mit einer Anlagefläche 10 zusammen, die eine zylindrische Fläche des Grundkörpers 1 ist.

Zwischen jeder Spannbasisstelle Sund der Anlagefläche 10 ist bei ungespanntem Zustand der Spannhülse ein Passungsspiel Δ d vorhanden. Die den einzelnen Spannbasisstellen 51, 52, 53 und 54 zugeordneten Passungsspiele sind in der Zeichnung durch Δ d\,A d2, Δ d3 und Δ t/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 D'irchmesserabstufung 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 Fig.4 der äußere Umfang der Spannhülse abgestuft ist. Ge.näß Fig.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

Patentansprüche;

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 Grundkörpsr (1) zur ICraftspanneinrichtung 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)de.r Spannhülse (4) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch I₁ 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 Beichleiferi hergestellt ist.

5. Vorrichtung nach eine,η der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnc „ daß das Maß der Abstufung von einer Spannbasisstelle (S) zur nächsten von 3 μ bis 2/10 mm beträgt.