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Spannvorrichtung für Schleifscheiben
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Beschreibung Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung
für Schleifscheiben mit zwei unter Einschluß der Schleifscheibe in deren Spannzonen
miteinander durch Spannschrauben zu verbindenden Teilen, von denen der ebenen eine
einen Aufnahmeflansch mit einer'YAnlagefläche und der andere einen Gegenflansch
bildet.
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Schleifscheibenspannvorrichtungen üblicher Art bestehen im Prinzip
aus einem Aufnahme- und einem Gegenflansch. Die Schleifscheibe wird seitlich mit
Beilagen wie z.B. aus Pappe, Gummi usw. belegt und mit mehreren Spannschrauben zwischen
die Flansche gespannt. Dabei können sich die Flanschteile durch die Spannkraft tellerförmig
verbiegen. Am Innenrand der Scheibenbohrung entstehen sodann hohe axiale Druckspannungen,
die Scheibenbruch begünstigen. Die bei Schleifscheiben üblichen Formfehler in deren
Einspannzone werden durch die Beilagen nicht oder nur ungenügend ausgeglichen, so
daß die Schleifscheibe Biegespannungen ausgesetzt ist, die den Scheibenbruch begünstigen
können. Die Biegespannungen führen auch dazu, daß sich die Schleifscheibe abhängig
von den Spannkräften und den Formfehlern verformt. Die verformbaren Beilagen der
herkömmlichen Spannvorrichtungen bewirken, daß die Lage der Schleifscheibe
relativ
zum Aufnahmeflansch und damit zur Arbeitsspindelnase nicht definiert ist. Sie kann
sich aufgrund von Störeinflüssen wie veränderten Einspannkräften verlagern.
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In der Praxis stellt man oft fest, daß die Spannkräfte nachlassen.
Die Schleifscheiben müssen sodann nach bestimmten Betriebsstunden nachgespannt werden.
Dabei verschieben sie sich relativ zur Nase der Arbeitsspindel, was Werkstückfehler
zur Folge haben kann.
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Ein weiterer Nachteil der üblichen Spannvorrichtungen besteht darin,
daß die am Schleifscheibenumfang angreiüber fenden Zerspankräfte nurjeinen Flanschteil
auf die Arbeitsspindel übertragen werden, da der Gegenflansch weder form- noch kraftschlüssig
mit der Spindel verbunden ist. Dadurch sind hohe Spannkräfte erforderlich, um die
Mitnahme der Schleifscheibe zu gewährleisten.
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Ein anderer Grund für hohe Spannkräfte ist der relativ niedrige Haftbeiwert,
der sich bei Verwendung von Beilagen zwischen Schleifscheibe und Flanschen ergibt.
Haftbeiwerte zwischen Schleifscheibe und Flansch mit Pappringen wurden mit 0,15
bis 0,5 ermittelt. Berücksichtigt man die maximal installierte Antriebsleistung
des Schleifmotors und Einflüsse von Temperatur und Feuchtigkeit, dann sind aus Sicherheitsgründen
die Spannkräfte
sehr hoch zu wählen. Hierbei werden die Spannkräfte
über Drehmomentenschlüssel bestimmt. Durch unterschiedliche Reibung in den Gewinden
und an den Schraubenköpfen sowie durch Ungenauigkeiten des Drehmomentenschlüssels
können die tatsächlichen Spannkräfte stark von den eingestellten Werten am Drehmomentenschlüssel
abweichen. Dies führt zu einem zusätzlichen Sicherheitsrisiko.
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Spannvorrichtungen, bei denen sich beide Flansche elastisch verformen
können, gestatten besonders bei Schleifscheiben mit großen Unebenheiten eine gute
Anpassung, wobei aber die Lage der Schleifscheibe zum Aufnahmeflansch nicht bestimmt
ist. Sollen die Spannkräfte ermittelt werden, erfordert dies besondere Maßnahmen.
Für Satzscheiben wird sich eine solche Vorrichtung, wenn überhaupt, nur mit größerem
Aufwand verwirklichen lassen.
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Bisher benutzte Spannvorrichtungen für Schleifscheiben weisen somit
immer noch Unzulänglichkeiten auf oder lassen Wünsche offen. Die Schleifscheibe
kann entweder nicht in einer definierten Lage relativ zum Aufnahmeflansch gespannt
werden undloder es lassen sich ungünstige Verformungen der Schleifscheibe nicht
vermeiden und/oder das Aufbringen der Spannkräfte ist mit einem hohen Sicherheitsrisiko
behaftet bzw. für die Praxis zu umständlich oder aufwendig.
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Ziel der Erfindung ist es, bestehende Nachteile und Unzulänglichkeiten
zu überwinden und eine Spannvorrichtung mit neuartigem Einspannprinzip zu verwirklichen,
die bei einfachem Aufbau ohne großen Kostenaufwand herstellbar ist, bei der eine
definierte Lage der Schleifscheibe relativ zum Aufnahmeflansch erreichbar ist, die
weiterhin eine ausreichend genaue Aufbringung der Spannkräfte ohne jeweilige komplizierte
Messung gestattet, bei der ferner die Kräfte gleichzeitig über beide Flanschteile
übertragen werden, die u.a. auch hinsichtlich der Beanspruchungen und Verformungen
der Schleifscheibe und der Verteilung der Spannkräfte günstige Verhältnisse bietet
und die auch für eine Mehrfachanordnung von Schleifscheiben geeignet ist.
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Die Erfindung sieht vor, daß der eine der beiden Flanschteile verhältnismäßig
starr ausgebildet ist, während der andere Flanschteil oder wenigstens ein zwischen
ihm und der Schleifscheibe angeordneter Zwischenteil ein elastisches Verhalten hat,
und daß an einander zugewandten Bereichen der Flanschteile in definierter Lage relativ
zu diesen Anschlagflächen vorgesehen sind, die beim Verspannen der Flanschteile
eine Spannwegbegrenzung bilden und im Anlagezustand zugleich die Flanschteile kraftschlüssig
miteinander verbinden.
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Die Anschlagflächen können unmittelbar an den Flanschteilen bzw. an
mit ihnen verbundenen Elementen vorgesehen
sein. Bei einer anderen
Ausführung ist wenigstens eine der beiden Anschlagflächen durch einen von einem
Flanschteil gehaltenen Paßring od.dgl. gebildet. Dieser kann leicht auswechselbar
sein, so daß eine schnelle Anpassung an andere Bedingungen möglich ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird die Einspannkraft
im Prinzip nur von der Dicke der Schleifscheibe, der Federsteifigkeit des einen
Flansches bzw.
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eines Zwischenteiles und der Lage der Anschlagflächen bestimmt. Mit
der Erfindung lassen sich folgende Vorteile erzielen.
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und ebene Durch die Anlage der Schleifscheibe an einer steifenAXinlagefläche
eines Flansches entstehen mit dem nachgiebigen und anpassungsfähigen Gegenflansch
keine Biegebeanspruchungen in der Schleifscheibe. Die Spannkräfte werden gleichmäßig
verteilt, und die Scheibe verformt sich nicht durch Einspannkräfte. Durch die steife
Anlagefläche des einen Flansches erhält die Schleifscheibe eine definierte Lage
zur Arbeitsspindel. Weiterhin erhält das System Schleifschibe-Schleifscheibenaufnahme
durch die steife Anlagefläche insgesamt eine erwünschte hohe Steifigkeit.
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Durch die zur Anlage bestimmten Anschlagflächen bzw.
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durch einen Paßring ist eine Spannkraftmessung z.B. über
Drehmomentschlüssel
beim Einspannen nicht mehr erforderlich.
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Es genügt vielmehr eine einfache Längenmessung vor der Montage. Die
Spannkraft läßt sich allein durch die Lage der Anschlagflächen, namentlich durch
die Länge eines Paßringes, festlegen. Die durch den Kontakt der Anschlagflächen
bewirkte kraftschlüssige Verbindung zwischen Aufnahme- und Gegenflansch hat außerdem
den Vorteil, daß die Zerspankräfte über beide Flansche übertragen werden.
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Falls erforderlich, kann die einzuspannende Schleifscheibe wenigstens
an einer Seite im Bereich ihrer Spannzone bearbeitet sein, z.B. durch Abdrehen mit
einem Diamanten, um eine entsprechende Anlagefläche zu schaffen. Im Rahmen der Erfindung
liegt es weiterhin, einen an der einzuspannenden Schleifscheibe auf der dem Aufnahme-Flanschteil
zugewandten Seite festzulegenden Metallring mit ebener Außenfläche oder eine an
dieser Stelle auf die Schleifscheibe aufzubringende Kunststoffbeschichtung od.dgl.
mit ebener Außenfläche vorzusehen.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Spannprinzips ist,
daß es sich auch für eine Mehrfachanordnung von Schleifscheiben (Satzscheiben) anwenden
läßt. Eine zweckmäßige Ausführung der Vorrichtung besteht in einem solchen Fall
darin, daß mehrere Aufnahmeflansche auf einem auf einer Schleifspindel zu befestigenden
Aufnahmekörper festspannbar sind.
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Der jeweils geforderte Abstand zwischen den Schleifscheiben kann durch
entsprechende Abmessungen der Flansche und auch
durch einen oder
mehrere Distanzringe bestimmt sein. Bei dieser Vorrichtung kann jede Schleifscheibe
des Satzes zunächst einzeln in einwandfreier Weise gespannt werden, worauf sich
dann die Aufnahmeflansche mit den eingespannten Schleifscheiben auf dem Aufnahmekörper
festlegen lassen, etwa zwischen einer Schulter des letzteren und einem lösbar anzubringenden
Abschlußflansch. Nachteilige Unterschiede in den Spannkräften für die einzelnen
Scheiben, wie sie sonst auftreten, können hierdurch sicher vermieden werden. Jede
Scheibe des Satzes läßt sich so spannen, wie es erforderlich ist.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, aus der zugehörigen
Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen: Fig. 1 eine Teilansicht einer Ausführung
der Spannvorrichtung, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II - II in Fig. 1 mit
eingespannter Schleifscheibe, Fig. 3 und 4 jeweils einen Teil einer abgewandelten
Ausführung im Schnitt, Fig. 5 einen Teil einer weiteren Ausführung der Spannvorrichtung
im Schnitt und Fig. 6 einen Halbschnitt einer Ausführung der Spannvorrichtung für
Satzscheiben.
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Die Spannvorrichtung nach Fig. 1 und 2 enthält einen Auf nahmeflansch
1 und einen Gegenflansch 2, der in axialer Richtung durch Schlitze 21 und eine Hinterdrehung
22 im Vergleich zum Aufnahmeflansch 1 hohe Nachgiebigkeit besitzt und sich einer
ggfs. fehlerhaften Form einer Schleifscheibe 3 über einen mit dem Gegenflansch 2
verschraubten Zwischenring 4 anpassen kann. Die Ausbildung und der Werkstoff des
Ringes 4 lassen sich so wählen, daß der Ring eine für diese Anpassung geeignete
Verformbarkeit hat. Der Ring 4 kann beispielsweise aus Stahl oder einem anderen
Metall bestehen.
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Die Schleifscheibe 3 ist bei dieser Ausführung mit einem Stahlring
5 beklebt, der eine ebene Außenseite hat. Die Anlageflächen des Stahlringes 5 und
des Aufnahmeflansches 1 ergeben eine steife und definierte Lage der Schleifscheibe
3 zum Aufnahmeflansch 1. In der Schleifscheibe 3 treten keine Biegebeanspruchungen
auf. Der Gegenflansch 2 wird mit Hilfe von Spannschrauben 6 gegen den Aufnahmeflansch
1 gezogen, bis zwei Anschlagflächen 13 und 14 zur gegenseitigen Anlage kommen. Die
eine Anschlagfläche 13 wird durch einen auf eine Schulter 17 des Aufnahmeflansches
1 aufgeschobenen Paßring 7 gebildet, während die andere Anschlagfläche 14 die innere
Stirnseite des Gegenflansches 2 ist.
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Beim Spannvorgang wird der Gegenflansch 2 entsprechend dem vorhandenen
Spannweg # sp deformiert und erzeugt eine dem Spannweg # sp und der Steifheit des
Gegenflansches 2
proportionale Spannkraft auf die Schleifscheibe
3. Damit ist es möglich, bei einmal gemessener Steifheit des Gegenflansches 2 und
durch Festlegen der Länge 1 des Paßringes 7 Schleifscheiben ohne Meßvorrichtung
und damit mit geringerem Sicherheitsrisiko als bisher auch von ungeübten Bedienungsleuten
einzuspannen.
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Fig. 3 zeigt eine Alternative zum aufgeklebten, ebenen Stahlring 5
aus Fig. 2. Auf die Schleifscheibe 3 ist hier eine außen ebene Kunststoffbeschichtung
8 (übertrieben dick dargestellt) aufgebracht, die gegen die ebene Anlagefläche des
Aufnahmeflansches 1 gezogen wird.
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In Fig. 4 ist die Schleifscheibe 3 unmittelbar gegen den Aufnahmeflansch
1 gespannt. Falls erforderlich, kann die Schleifscheibe 3 im Bereich der Spannzone
bearbeitet sein, z.B. durch Oberdrehen mit einem Diamant. Eine ebene Fläche in diesem
Bereich kann auch bereits bei der Herstellung der Schleifscheibe durch geeignete
Maßnahmen erzeugt sein.
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Auf der Seite des Gegenflansches kann bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Nachgiebigkeit und die Anpassung an eine fehlerhafte Form der Schleifscheibe
auf verschiedene Weise erreicht werden. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine sehr vorteilhafte
Ausbildung des Gegenflansches 2. Dies ist eine von mehreren möglichen Ausführungsformen.
Fig. 5 zeigt eine Alternative hierzu. In den Gegenflansch 12 ist ein Zwischenteil
9 aus elastischem Material, z.B. aus
Gummi, eingelegt, der entweder
direkt oder, wie hier dargestellt, über einen Zwischenring 4 auf die Schleifscheibe
3 wirkt. Der letztere kann aus Stahl oder einem anderen geeigneten Material bestehen
und insbesondere in sich verformbar sein. Der Federweg x sp wird hierbei vorwiegend
durch das elastische Material 9 ermöglicht. Dieses sorgt auch dafür, daß eine Anpassung
an eine fehlerhafte Form der Schleifscheibe 3 stattfindet. Außerdem wirkt es schwingungsdämpfend.
Bei der Ausführung nach Fig. 5 ist auf einen Paßring verzichtet. Das Maß zur Erzeugung
des Federweges ist hier festgelegt durch die Ausbildung bzw. die an der Stelle der
unmittelbar stirnseitig gebildeten Anschlagfläche 16 vorhandene Dicke des Gegenflansches
12 und die entsprechende Ausbildung des Aufnahmeflansches 11 bzw. die Lage der von
diesem gebildeten Anschlagfläche 15.
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Beim Gegeneinanderziehen der beiden Flanschteile 11 und 12 mittels
der Spannschreuben 6 kommen die Anschlagflächen 15 und 16 zur Anlage, wodurch sich
außer der Spannwegbegrenzung eine kraftschlüssige Verbindung der beiden Flanschteile
11 und 12 ergibt. Es ist aber auch bei einer Ausführung mit elastischer Zwischenlage
9 die Anordnung eines Paßringes wie bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 möglich.
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Fig. 6 zeigt eine Ausführung der Vorrichtung, bei der das vorstehend
mit Bezug auf eine einzelne Schleifscheibe erläuterte Spannprinzip bei einer Mehrfachanordnung
von Schleifscheiben (Satzscheiben) verwirklicht ist. Einzelne
Aufnahme-Flanschteile
18 und 19 mit darauf gespannten Schleifscheiben 3 sind hier auf einem Aufnahmekörper
23 festgelegt, der seinerseits mit dem Fachmann zur Verfügung stehenden Mitteln
auf einer Schleifspindel befestigt werden kann. Die Schleifscheiben 3 sind zwischen
den Aufnahme-Flanschteilen 18 und 19 und z.B. radial geschlitzten Gegen-Flanschteilen
20 in einer im wesentlichen der Ausführung nach Fig. 1 und 2 entsprechenden Weise
eingespannt, wobei in Fig. 6 Teile, die mit denjenigen nach Fig. 1 und 2 übereinstimmen
oder denselben hinsichtlich der Funktion entsprechen, im übrigen mit denselben Bezugsziffern
wie dort bezeichnet sind. Es ist aber auch möglich, die Ausführung z.B. so zu treffen,
wie es die Fig. 3, 4 und 5 veranschaulichen.
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Der gewünschte Abstand der Satzscheiben voneinander ist durch einen
Distanzring 25 bzw. durch entsprechende Abmessungen der Aufnahme-Flanschteile 18,
19 bestimmt. Bei der dargestellten Ausführung sind die Flanschteile 18, 19 mit dem
Distanzring 25 auf dem Aufnahmekörper 23 zwischen einer Schulter 26 und einem mit
Schrauben 27 lösbar an einer Stirnseite befestigten ringförmigen Abschlußflasnch
24 eingespannt.
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Mit einer derartigen Vorrichtung ist erreicht, daß jede Schleifscheibe
mit definierter Spannkraft eingespannt ist und daß die Schleifscheiben einen definierten
Abstand voneinander sowie über den Aufnahmekörper zu#gleich auch zur
Nase
oder einer Anlage der zugehörigen Schleifspindel haben.
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Die Vorrichtung kann zur Aufnahme einer beliebigen Zahl von Schleifscheiben
ausgebildet sein.
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Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung eignet sich für zylindrische,
beliebig profilierte, gerade und ausgesparte Schleifscheiben, für Topf- und Tellerschleifscheiben
sowie für Schleifscheiben, die aus diesen Formen abgewandelt sind, wobei die Schleifscheiben
aus beliebigen Korn- und Bindungsmaterialien bestehen und durch beliebig eingelegte
Materialien armiert sein können. Die Spannvorrichtung kann auf allen Schleifmaschinen
und Schleifböcken und für alle Schleifverfahren eingesetzt werden.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung
dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt,
für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen
werden.