DE29700187U1

DE29700187U1 - Werkzeugaufnahme

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Publication number: DE29700187U1
Application number: DE29700187U
Authority: DE
Original assignee: NAXOS UNION SCHLEIFMITTEL
Current assignee: NAXOS UNION SCHLEIFMITTEL
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2007-01-09
Also published as: DE19650623A1

Description

Werkzeugaufnahme

Die Erfindung betrifft eine Aufnahme zur hochgenauen Zentrierung von Werkzeugen, insbesondere Schleifscheiben, Werkstückspannvorrichtungen oder dgl. auf einer Antriebsspindel einer Werkzeugmaschine, mit einem auf der Spindel angeordneten Zentrierring, auf welchen das Werkzeug oder dgl.

mit einer an die Form des Zentrierrings angepaßten Ausnehmung aufschiebbar ist.

An die Genauigkeit der Werkzeug- oder Werkstückaufnahmen von Werkzeugmaschinen werden immer höhere Anforderungen gestellt, 0 da die exakte Positionierung die erzielbare Fertigungsgenauigkeit direkt beeinflußt. Besondere Bedeutung kommt hierbei der Zentrierung des Werkzeugs . oder Werkstücks auf der Antriebsspindel zu. So werden insbesondere im Schleifmaschinenbau Diamant- und andere hochharte Schneidmittel in Scheiben gebunden, die üblicherweise einen metallischen Scheibenkern haben und die mit sehr hoher Rundlaufgüte und exaktem Planlauf hergestellt werden. Um die Herstellungsgenauigkeit des Werkzeugs auch auf das zu fertigende Werkstück übertragen zu können, ist es erforderlich, daß die Schleifscheibe mitten- genau auf der Werkzeugmaschine aufgenommen wird. Gleiches gilt für Vorrichtungen zum Einspannen von Werkstücken, die auswechselbar auf umlaufenden Werkstückspindeln befestigt werden müssen.

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Herkömmlicherweise werden als Schnittstellen zur Aufnahme der Werkzeuge oder Werkstückspannvorrichtungen Kegelsitze, Kurzkegel mit Flanschanschlag oder zylindrische Zentrierungen mit Flanschanschlag eingesetzt, die jedoch entweder ein zu axialem Versatz führendes Montagespiel aufweisen, oder, wenn sie spielfrei sind, eine überbestimmte Befestigung darstellen. Wegen der für die gewünschte Werkstückqualität geforderten engen Toleranzen ist aber insbesondere eine einen leichten Werkzeugaustausch erlaubende Werkzeugaufnahme nur schwer herstellbar. Aufnahmen, die kegelige Sitze aufweisen, sind zudem meist selbsthemmend und daher nur schwer montierbar und demontierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hochgenaue Werkzeugaufnahme zu schaffen, die eine leichte Montage und Demontage und somit Austauschbarkeit des Werkzeugs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Werkzeug oder dgl. über Wälzkörper auf der Spindel radial gelagert ist, die das Werkzeug oder dgl. unter Vorspannung tragen.

Durch die zwischen der Innen- und Außenzentrierung angeordneten Wälzkörper ist aufgrund der Vorspannung eine spielfreie Lagerung möglich, wobei die Wälzkörper ohne nennenswerten Verschleiß eine leichte Montage und Demontage erlauben. Aufgrund der möglichen Vorspannungstoleranz ist auch der Herstellungsaufwand begrenzt.

Um sicherzustellen, daß das Werkzeug oder dgl. lediglich auf den Wälzkörpern aufliegt und vollständig von diesen aufgenommen wird, stehen die Wälzkörper radial nach außen über den Zentrierring vor.

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PATENTANWÄLTE

Hierbei wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine ausreichende Zentrierung dadurch erreicht, daß wenigstens drei Wälzkörper gleichmäßig über den Umfang der Spindel verteilt angeordnet sind.
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Um den Abstand zwischen den Wälzkörpern aufrechtzuerhalten und eine Schrägstellung gegen die Planrichtung zu verhindern, sind die Wälzkörper erfindungsgemäß in Käfigen am Außenumfang der Spindel angeordnet.

Vorzugsweise werden die Käfige von dem Zentrierring auf der Spindel gehalten und sind, um das Aufschieben des Werkzeugs oder dgl. auf den Zentrierring zu erleichtern, axial gegenüber dem Zentrierring verschiebbar.

Die Festlegung der axialen Position des Werkzeugs oder dgl. auf der Spindel erfolgt erfindungsgemäß über einen an der Spindel vorgesehenen Flanschanschlag, an welchem sich die Käfige über Federn abstützen, um ein sicheres Ansetzen des Werkzeugs oder dgl. zu ermöglichen.

Da hierfür eine Lagefixierung der Federn erforderlich ist, in den Flanschanschlag der Spindel aber nur schwer entsprechende Aufnahmebohrungen für die Federn eingebracht werden können, ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung auf der Spindel ein Stützring angeordnet, welcher an dem Flanschanschlag anliegt und die Bohrungen zur Aufnahme eines Endes der Federn aufweist.

0 Ensprechend weisen in Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens die Käfige für die Wälzkörper Bohrungen bzw. Nuten zur Aufnahme des anderen Endes der Federn bzw. von an dem Stützring ausgebildeten Führungszapfen auf. Über die Führungszapfen wird gewährleistet, daß sich die vorzugsweise zu einem

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Käfigring verbundenen Käfige nicht gegenüber dem Stützring verdrehen, was zu einer Beschädigung der Federn führen würde.

Um eine definierte Lage des Käfigringes bei aufgeschobenem Werkzeug oder dgl. zu erreichen, bilden die Führungszapfen einen Axialanschlag für den Käfigring.

Vorzugsweise sind mehrere, insbesondere drei Führungszapfen über den Umfang des Stützringes verteilt angeordnet, so daß der Käfigring gleichmäßig geführt und eine Schrägstellung verhindert wird.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Wälzkörper Kugeln, da hierdurch ein Drehen des Werkzeugs oder dgl. auf der Spindel ermöglicht wird, um das Anlegen oder Einrasten des Werkzeugs oder dgl. in eine formschlüssige Mitnahme an der Spindel bzw. dem Flanschanschlag zu ermöglichen. Erfindungsgemäß weist hierzu der Flanschanschlag wenigstens einen Mitnehmerzapfen zur form-0 schlüssigen Verbindung mit dem Werkzeug oder dgl. auf.

Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Wälzkörper Rollen, deren Längsachse vorzugsweise tangential zu der Spindel angeordnet ist. Dadurch kann das Drehmoment reibschlüssig über die Vorspannung der Zentrierung übertragen werden und auf zusätzliche Mitnahmevorrichtungen kann ggf. verzichtet werden.

Um das Aufsetzen des Werkzeugs oder dgl. auf die Spindel zu erleichtern, ist an den Zentrierring und/oder dem Werkzeug oder dgl. eine Einführhilfe, bspw. eine Fase, zur Vorzentrierung vorgesehen.

Um ferner das Eindringen von Kühlschmiermitteln in den Käfigbereich zu verhindern, ist ein Dichtungsring zwischen dem

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Zentrierring und dem Werkzeug vorgesehen, wobei die Käfige für die Wälzkörper zwischen dem Dichtungsring und dem Flanschanschlag der Spindel angeordnet sind. Da das Wechseln der Schleifscheiben meist relativ selten erfolgt, kann im Zentrier- und Spannraum Rostschutzmittel vorgesehen sein, welches durch den Dichtungsring an einem Entweichen gehindert wird.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig.l in teilweiser Explosionsdarstellung einen 0 Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße

Werkzeugaufnahme und ein dieser zugeordnetes Werkzeug,

Fig. 2 eine Vorderansicht der Werkzeugaufnahme gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise aufgebrochene Teildraufsicht auf die Lagerung der Wälzkörperkäfige,

Fig. 4a - 4e schrittweise das Aufschieben eines Werkzeugs

auf die Werkzeugaufnahme.

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme dient der zuverlässigen Positionierung und Befestigung eines Werkzeugs, insbesondere einer Schleifscheibe

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(1), auf einer Spindel (2) einer Werkzeugmaschine. Hierzu ist in der Schleifscheibe (1) eine Ausnehmung (3) ausgebildet, deren Form der eines auf die Spindel (2) aufgeschobenen Zentrierringes (4) entspricht.
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Beim Aufschieben auf die Werkzeugspindel (2) wird die Schleifscheibe (1) zunächst von dem Zentrierring (4) und dann von radial über diesen vorstehenden Wälzkörpern (5) aufgenommen, bis sie an einem an der Spindel (2) ausgebildeten Flanschanschlag (6) anschlägt, der die axiale Position der Schleifscheibe (1) festlegt.

Der Zentrierring (4) ist über Schrauben (7) an der Spindel (2) befestigt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Spindel (2) eine Hohlspindel, die über einen Deckel (8), der mit Schrauben (9) befestigt ist, verschlossen wird, um das Eindringen von Kühlschmiermittel und dgl. zu verhindern.

Die Wälzkörper (5), die vorzugsweise als Kugeln ausgebildet sind, weisen gegenüber der Ausnehmung (3) der Schleifscheibe

(1) ein bewußtes Übermaß auf, so daß sie beim Aufschieben der Schleifscheibe (1) diese leicht dehnen und die Schleifscheibe

(1) unter Vorspannung zentrisch auf der Spindel (2) gehalten wird. Bei der in der Zeichung dargestellten Ausführungsform 5 sind 15 Wälzkörper (5) gleichmäßig über den Umfang der Spindel

(2) verteilt angeordnet, wobei ohne weiteres auch weniger, jedoch wenigstens drei Wälzkörper {5) vorgesehen sein können, um eine zuverlässige Aufnahme der Schleifscheibe (1) zu gewährleisten. Um den Abstand zwischen den Wälzkörpern (5) festzulegen und eine Schrägstellung des Wälzkörperkranzes gegen die Planrichtung zu verhindern, sind die Wälzkörper (5) in Käfigen (10) angeordnet, die um den Umfang der Spindel (2) zu einem Käfigring zusammengefaßt sind. Der Käfigring stützt sich über Federn (11) gegen einen an. dem Flanschanschlag (6)

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der Spindel (2) anliegenden Stützring (12) ab und wird über den Zentrierring (4) auf der Spindel (2) gehalten.

Um eine sichere Führung der Federn (11) zu gewährleisten, sind in dem Stützring (12) ebenso wie in den Käfigen (10) Bohrungen {13, 14) ausgebildet, in denen die Enden der Federn (11) aufgenommen sind. Die als Druckfedern ausgebildeten Federn (11) drücken die Käfige (10) von dem Stützring (12) nach vorne gegen den mit der Spindel (2) verschraubten Zentrierring (4).

Um eine sichere Führung der Käfige (10) zu gewährleisten und eine Verdrehung gegenüber dem Stützring (12) zu verhindern, die zu einem Abscheren der Federn (11) führen könnte, sind die Käfige (10) über an dem Stützring (12) ausgebildete Führungszapfen (15) geführt, die in entsprechende Führungsnuten (16) in den Käfigen (10) eingreifen. Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind drei derartige Führungszapfen (15) bzw. -nuten (16) über den Umfang des Stützringes (12) verteilt angeordnet. Gemäß Fig. 3 ist auch in den Führungszapfen (15) eine Bohrung (13) für die Federn (11) vorgesehen.

Um das Aufschieben der Schleifscheibe (1) auf den Zentrierring (4) zu erleichtern, ist sowohl an dem Zentrierring (4) als auch der Ausnehmung (3) der Schleifscheibe (1) eine Fase (17) bzw. (18) ausgebildet. Gemäß Fig. 1 weist die Ausnehmung (3) der Schleifscheibe (1) zudem einen Absatz (19) auf, mit dem der Innendurchmesser der Ausnehmung (3) von einem größeren auf einen kleineren Durchmesser übergeht, um das Aufsetzen der Schleifscheibe (1) auf den Zentrierring (4) weiter zu erleichtern.

In dem Zentrierring (4) ist eine Ausnehmung (20) mit einem Dichtungsring (21) vorgesehen, um den Zentrier- und Spannraum mit den Wälzkörpern (5) und den Käfigen (10) abzudichten. Da das Wechseln der Schleifscheibe (1) im allgemeinen nicht sehr häufig erfolgt, ist in diesem Spannraum ein Rostschutzmittel

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vorgesehen, das durch den Dichtring (21) an einem Entweichen gehindert wird. Gleichzeitig wird hierdurch sichergestellt, daß Kühlschmiermittel nicht in den Zentrier- und Spannraum eindringen kann.
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An dem Flanschanschlag (6) der Spindel (2) sind ferner bspw. eingeschraubte Mitnehmerzapfen (22) vorgesehen, um die Antriebsbewegung der Spindel (2) direkt auf die Schleifscheibe (1) zu übertragen. Die Mitnehmerzapfen (21) wirken mit entsprechenden, hier nicht dargestellten Ausnehmungen in der Schleifscheibe (1) zusammen, so daß eine formschlüssige Verbindung gebildet wird.

Bei einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Wälzkörper (5) als Rollen ausgebildet, deren Längsachse tangential zu der Spindel (2) angeordnet ist. Dadurch kann das Drehmoment für den Antrieb der Schleifscheibe (1) durch die Vorspannung übertragen werden, so daß keine zusätzliche formschlüssige Verbindung notwendig ist.

In Fig. 4 ist schrittweise das Aufschieben der Schleifscheibe (1) auf die Spindel (2) dargestellt. Gemäß Fig. 4a wird zunächst die Fase (18) der Schleifscheibe (1) auf die Fase (17) des Zentrierringes (4) aufgeschoben. Anschließend wird der ebenfalls als Fase ausgebildete Absatz (19) der Schleifscheibe (1) auf den Zentrierring (4) aufgeschoben {Fig. 4b). In Fig. 4c ist der größere Innendurchmesser der Ausnehmung (3) der Schleifscheibe (1) bereits auf die Wälzkörper (5) aufgelaufen und der Absatz (19) greift an den Wälzkörpern (5) an. Da die Wälzkörper (5) ein gewisses Übermaß gegenüber dem kleineren Innendurchmesser der Ausnehmung (3) der Schleifscheibe (1) aufweisen, werden die Wälzkörper (5) und mit ihnen die Käfige (10) beim Auflaufen des kleineren Durchmessers auf die Wälzkörper (5) gegen die Wirkung der Federn (11) in der 5 Zeichnung nach rechts verschoben. Aufgrund der Wälzeigen-

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schäften der Wälzkörper (5) ist dennoch ein allmähliches Aufschieben der Schleifscheibe (1) möglich. Bei der in der Fig. 4e dargestellten fertig montierten Position der Schleifscheibe (1) ist der Käfig (10) bis zum Anschlag an dem hier nicht sichtbaren Führungszapfen (15) des Stützrings (12) nach rechts verschoben und die Schleifscheibe (1) liegt an dem hier ebenfalls nicht sichtbaren Flanschanschlag (6) der Spindel (2) an. Sind die Wälzkörper (5) als Kugeln ausgestaltet, läßt sich die Schleifscheibe (1) nun gegenüber der Spindel (2) verdrehen und damit leicht in die formschlüssige Mitnahmevorrichtungen, bspw. die Mitnehmerzapfen (21), der Spindel (2) einrücken.

Mit der Erfindung wird somit eine zuverlässige und hochgenaue Positionierung eines Werkzeugs auf der Aufnahme gewährleistet, wobei die Wälzkörper eine einfache und weitgehend verschleißfreie Montage und Demontage der Schleifscheibe (1) erlauben. Die Erfindung ist hierbei nicht auf das in der Zeichnung dargestellte Beispiel der Aufnahme einer Schleifscheibe (1) beschränkt, sondern läßt sich ohne weiteres auch bei beliebi-0 gen anderen entsprechend aufzunehmenden Werkzeugen oder auch bei Werkstückspannvorrichtungen oder dgl. einsetzen.

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Bezugszeichenliste

1	Schleifschexbe
2	Spindel
3	Ausnehmung
4	Zentrierring
5	Wälzkörper
6	Flanschanschlag
7	Schrauben
8	Deckel
9	Schrauben
10	Käfig
11	Feder
12	Stützring
13	Bohrung
14	Bohrung
15	Führungszapfen
16	Führungsnut
17	Fase
18	Fase
19	Absatz
20	Ausnehmung
21	Dichtungsring
22	Mitnehmerzapfen

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Claims

Schutzansprüche:

1. Aufnahme zur hochgenauen Zentrierung von Werkzeugen (I)/ insbesondere Schleifscheiben, Werkstückspannvorrichtungen oder dgl. auf einer Antriebsspindel (2) einer Werkzeugmaschine, mit einem auf der Spindel (2) angeordneten Zentrierring (4), auf den das Werkzeug {1) oder dgl. mit einer an die Form des Zentrierringes (4) angepaßten Ausnehmung (3) aufschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (1) oder dgl. über Wälzkörper (5) auf der Spindel (2) radial gelagert ist, die das Werkzeug (1) unter Vorspannung tragen.

2. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (5) radial nach außen über den Zentrierring (4) vorstehen.

3. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 0 gekennzeichnet, daß wenigstens drei Wälzkörper (5) gleichmäßig über den Umfang der Spindel (2) verteilt angeordnet sind.

4. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (5) in Käfigen (10) am Außenumfang der Spindel (2) angeordnet sind.

5. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfige (10) von dem Zentrierring (4) auf der Spindel (2) gehalten werden, und daß die Käfige (10) axial gegenüber dem Zentrierring (4) verschiebbar sind.

6. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (2) einen Flanschanschlag (6) zur Festlegung der axialen Position des Werkzeugs (1) oder dgl. aufweist.

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7. Werkzeugauf nähme nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Käfige (10) über Federn (11) an dem Flanschanschlag (6) der Spindel (2) abstützen.

8. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Spindel (2) ein Stützring (12) angeordnet ist, welcher an dem Flanschanschlag (6) anliegt und Bohrungen (13) zur Aufnahme eines Endes der Federn (11) aufweist.

9. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfige (10) für die Wälzkörper (5) zu einem Käfigring zusammengefaßt sind und Bohrungen (14) bzw. Nuten (16) zur Aufnahme eines Endes der Federn (11) und/oder von an dem Stützring (12) ausgebildeten Führungszapfen (15) aufweisen.

10. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungszapfen (15) einen. Axialanschlag für den Käfigring (10) bilden.

11. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere drei Führungszapfen (15) über den Umfang des Stützringes (12) verteilt angeordnet sind.

12. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (5) Kugeln sind.

13. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (5) Rollen sind.

14. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse der Rollen tangential zu der Spindel (2) angeordnet ist.

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15. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Flanschanschlag (6) wenigstens ein Mitnahmezapfen (21) zur formschlüssigen Verbindung mit dem Werkzeug (1) oder dgl. vorgesehen ist.

16. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Zentrierring (4) und/oder dem Werkzeug (1) oder dgl. eine Einführhilfe, bspw. eine Fase (17, 18), zur Vorzentrierung vorgesehen ist.

17. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch einen Dichtungsring (20) zwischen dem Zentrierring (4) und dem Werkzeug (1).

18. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Käfige (10) für die Wälzkörper (5) zwischen dem Dichtungsring (20) und dem Flanschanschlag (6) der Spindel (2) angeordnet sind.

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