DE3020522A1

DE3020522A1 - Federelement fuer eine spannvorrichtung

Info

Publication number: DE3020522A1
Application number: DE19803020522
Authority: DE
Inventors: Alfred 8560 Lauf Hartig
Original assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Current assignee: Emuge Werk Richard Glimpel GmbH and Co KG Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge
Priority date: 1980-05-30
Filing date: 1980-05-30
Publication date: 1981-12-10
Also published as: FR2489189B1; FR2489189A1; DE3020522C2; IT8122018A0; IT1167774B

Description

Anmelderin; Firma Emuge-Werk Richard Glimpel

Fabrik für Präzisionswerkzeuge vormals Moschkau & Glimpel

Titel; Federelement für eine Spannvorrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Federelement für hohe Drücke und kleinen Federweg für eine Spannvorrichtung, bei dem zwischen zwei endseitigen, festen, in sich kompakten Führungsringen ein elastischer Federbereich in Achsrichtung zusammendrückbar ist.

Bei einer Ausführungsform eines derartigen Federelementes sind zwischen den beiden Führungsringen mehrere Tellerfederpakete in Achsrichtung hintereinander angeordnet, wobei jeweils zwei benachbarte Tellerfederpakete unter einem Winkel zueinander angeordnet sind. Die Dicke, d.h. die Schichtzahl der Tellerfederpakete nimmt von einem Führungsring zum anderen in Achsrichtung zu. Ein Federelement der hier zur Rede stehenden Art wird z.B. zwischen zwei Widerlagern eingesetzt, an denen jeweils einer der Führungsringe anliegt und die mittels des mehr oder weniger stark zusammengedrückten Federelementes unter einem bestimmten Druck voneinander weggedrückt werden. Dieser bestimmte Druck wird durch Ändern des Abstandes der Widerlager voneinander eingestellt. Wenn der Federbereich des Federelementes in der vorher beschriebenen Weise aus Tellerfederpaketen zusam-

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mengesetzt ist, dann muß in jedem Einzelfall beim Einstellen des Abstandes der Widerlager der Druck des Federelementes gemessen werden. Es ist nämlich bei dem Tellerfederpaket-Federelement die progressive Kennlinie nicht von einem Federelement zum anderen mit der nötigen Genauigkeit wiederholbar. Zur Einstellung einer bestimmten Vorspannung zwischen den beiden Widerlagern genügt es also nicht, einen bestimmten, ·νοη Federelement zu Federelement gleichen Abstand der beiden Widerlager voneinander einzustellen.

Die Tellerfederri sitzen auf einem Führungsbolzen mit einem Führungsspiel, das Anlaß zu Ungenauigkeiten ist. Die Reibverhältnisse, die bei Tellerfedern nicht außer Acht gelassen werden dürfen, sind im einzelnen nicht bekannt. Bei der Tellerfeder ist im Federpaket die Kräfteverteilung rundum nicht gleichmäßig; das führt zumindest bei einem der endseitigen Führungsringe zu einer exzentrischen Belastung und wegen des Spieles zu einem Fehler in der Planparallelität der beiden Führungsringe.

Es ist auch ein Federelement für hohe Drücke und mit kleinem Federweg bekannt (US-PS 26 10 066), bei dem zwischen zwei endseitigen geschlitzten federnden Führungsringen ein elastischer Federbereich in Achsrichtung zusammendrückbar ist: die endseitigen geschlitzten federnden Führungsringe und der Federbereich bilden eine einstückige Hülse, deren Führungsbereich von in Umfangsrichtung verlaufenden, durch Schlitze von-

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einander getrennten^ über Gelenkstellen miteinander verbundenen waagscheidartigen Balken gebildet ist. Dieses Federelement weist eine lineare Kennlinie auf, d'.h. der Federbereich, wei-st von einem Führungsring zum anderen in Achsrichtung fortschreitend Abschnitte gleicher Federkraft auf, da die in Achsrichtung zu messende Dicke der Balken von dem einen Führungsring zum anderen in Achsrichtung gleich ist. Hier dient der Federbereich dazu, den Abstand zwischen den beiden geschlitzten Führungsringen variieren zu können, wobei es auf eine genaue Wiederholbarkeit einer bestimmten Vorspannung bzw. auf -ein genaues Gleichverhalten von Federelement zu Federelement nicht ankommt.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Federelement der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Federkennlinie mit beachtlich erhöhter Genauigkeit wiederholbar ist und dessen Elanparallelität in einer Spannvorrichtung stark verbessert ist. Das erfindungsgemäße Federä-ement ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen kompakten Führungsringe und der Federbereich eine einstückige Hülse, deren Federbereich von in Umfangsrichtung verlaufenden, durch Schlitze voneinander getrennten, über Gelenkstellen miteinander verbundenen waagscheidartigen Balken gebildet ist, bilden.

Durch Anwendung des mit in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitzen versehenen Federbereiches in Verbindung mit kompakten festen endseitigen Führungsringen ist ein Federelement

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erreicht, dessen jeweilige Vorspannung in genau wiederholbarer Weise dem jeweiligen Abstand der beiden Führungsringe zugeordnet ist. Es weist also jedes gleichausgebildetes Federelement mit stark erhöhter Genauigkeit die gleiche Kennlinie auf. Auch läßt sich bei jedem Einsatz des einzelnen Federelementes eine bestimmte gewünschte Vorspannung mit stark erhöhter Genauigkeit allein durch Einstellen eines bestimmten, vorher berechneten Abstandes der Führungsringe voneinander einstellen. Das erfindungsgemäße Federelement ist nicht nur einfacher herzustellen sondern auch einfacher zu verwenden. Die beiden axial außenliegenden planparallelen Flächen der beiden Führungsringe stützen sich während des gesamten Federvorganges stets planparallel ab.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es., wenn das Federelement in einer Vorrichtung, vorzugsweise einer Spannvorrichtung zwischen zwei Widerlagern angeordnet ist und wenn der eine Führungsring absolut spielfrei eingepaßt ist und der andere Führungsring mit einer geschliffenen Feinpassung in einer Führung sitzt. Das erfindungsgemäße Federelement hat also bei seiner Anwendung nur ein sehr geringes Spiel- Es ist dann in der Regel in eine Spannvorrichtung für Werkzeuge oder Werkstücke eingebaut, bei denen es besonders auf die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Federkennlinie ankommt. Hier dient die erfindungsgemäße Federhülse zur Begrenzung der Spannkraft, wobei die Federhülse in den Kraftfluß zwischen einer Spanneinleitung und einer Spannhülse zwischengeschaltet ist.

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Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es auch, wenn die Dicke der Balken von dem einen Führungsring zum anderen in Achsrichtung zunimmt. Durch die zunehmende Balkendicke ist ein Federelement mit genau wiederholtarer progressiver Kennlinie erreicht. Die wegen der progressiven Federkennlinie variable Dicke der Balken ist ganz allgemein auch unabhängig von der hier beschriebenen besonderen Lagerung der Führungsringe brauchbar, aber in Verbindung mit dieser besonderen Lagerung besonders wertvoll.

Es ist möglich, die in radialer Richtung zu messende Dicke des Balkens anwachsend zu gestalten, was wegen der zunehmenden Dicke der Wandung der Hülse herstellungsmäßig zu Schwierigkeiten führen kann. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die zunehmende Dicke die in Achsrichtung zu messende Dicke der Balken ist. Dieses Federelement, dessen Hülse im Federbereich in Achsrichtung konstante Wanddicke aufweist, ist einfacher herzustellen und zu berechnen.

Die Zunahme der Kennlinie hängt von der Zunahme der Balkendicke ab. Für die meisten der wesentlichen Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Federelementes ist es zweckmäßig, wenn die Dicke der Balken von dem einen Führungsring zum anderen auf mindestens das 1,5-fache des schlankesten Balkens zunimmt.

Die Dicke des schlankesten Balkens und die Schlitzbreite bestimmen den Verlauf der Federkennlinie, d.h. das Verhalten des Federelementes. Für die meisten der wesentlichen Anwendungs-

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fälle des erfindungsgemäßen Federelementes ist es zweckmäßig, wenn die in Achsrichtung gemessene Dicke des schlankesten Balkens mindestens das 2-fache der Breite der Schlitze in Achsrichtung ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn der bewegliche Führungsring in axialer Richtung an einer Seite eines Stützringes anliegt, gegen dessen andere Seite entlastende Stützschrauben schraubbar sind. Die mit den Stützschrauben aufgebrachte Entlastungskraft ermöglicht es, das Federelement unwirksam zu machen, wobei es aber gespannt gehalten ist. Somit ist der Stützring bei der erfindungsgemäßen Anwendung des erfindungsgemäßen Federelementes in einer Spannvorrichtung von besonderer Bedeutung.

Die Federhülse besteht in der Regel aus Stahl, kann aber auch aus Kunststoff oder Glas bestehen. Sie wird eingesetzt, wenn bei geringem Federweg hohe Drücke gefordert sind; hohe Drücke sind hier zulässige Belastungen von 50 kp an aufwärts bis zu ca. 3000 kp; bevorzugt sind Drücke von 500 kp bis 3000 kp; die zulässige Belastung liegt vor, wenn die Federhülse ohne zu brechen, maximal zusammengedrückt ist.

Die Außenkontur des Federelementes, besonders im Bereich der Führungsringe muß nicht zylindrisch sein; auch der Querschnitt der Hülsenbohrung muß nicht unbedingt zylindrisch sein. Die Schlitzbreite wird jeweils so gewählt, daß ein Federweg gegeben

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ist, der keinen Bruch der Feder zuläßt. Vor dem Bruch müssen die jeweils benachbarten Balken gegeneinander gefahren sein. Die Breite der Schlitze kann sich in Achsrichtung von Schlitz zu Schlitz ändern.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Federelementes mit progressiver Kennlinie

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Draufsicht auf das Federelement gemäß Fig. 1, Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie IV-IV in Fig. 5 durch eine

Spannvorrichtung mit einem Federelement und Fig. 5 eine Vorderansicht der Spannvorrichtung gemäß Fig. 4.

Das Federelement gemäß Zeichnung ist eine einstückige Hülse aus Stahl, die endseitig je einen in sich geschlossenen Führungsring 1, 2 aufweist, der jeweils außen eine zylindrische Mantelfläche und eine plane Stirnfläche besitzt. Zwischen den beiden Führungsringen 1, 2 ist ein Federbereich 3 vorgesehen, der durch Schlitze 4 erzeugt ist, die in Umfangsrichtung verlaufen. Die Schlitze trennen in Umfangsrichtung verlaufende Balken 5 voneinander, die über Gelenkstellen 6 miteinander verbunden sind. Die Schlitzung ist generell derart, daß jeweils zwei in Achsrichtung nebeneinander angeordnete Schlitze sich überlappen und in Längsrichtung der Schlitze gesehen mindestens zwei Schlitze mit Abstand hintereinander vorgesehen sind, die mit

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einem daneben angeordneten Schlitz auf Lücke angeordnet sind und einen waagscheidartigen Verbindungsbalken begrenzen.

Die Spannvorrichtung gemäß Fig. 4 und 5 hält ein spanabhebendes Werkzeug 7, nämlich einen Fräser, in einer zweiteiligen Spannhülse 8, die in einem Grundkörper 9 untergebracht ist. Gegen das eine Ende der Spannhülse 8 drückt ein beweglicher Führungsring 2 einer Federhülse 10, die am anderen Ende über einen zweiten unbeweglichen Führungsring 2 am Grundkörper 9 abgestützt ist. Der unbewegliche Führungsring ist in den Grundkörper absolut spielfrei eingepaßt und der andere Führungsring sitzt in einer vom Grundkörper gebildeten Führung mit geschliffener Feinpassung. Am ersten Führungsring 2 greift ein StUtzring 11 an, der mittels Stützschrauben 12 in Achsrichtung verschiebbar ist, um die Spannhülse 8 vom Druck der Federhülse 10 zu entlasten. Der Grundkörper 9 ist zweiteilig und die Teile werden von Schrauben 13 zusammengehalten. Der Grundkörper 9 weist Bohrungen 14 auf, durch die nicht gezeigte Schrauben gesteckt werden können, um den Grundkörper an eine nicht gezeigte Maschinenspindel zu schrauben.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

(1.jFederelement für hohe Drücke und kleinen Federweg für eine Spannvorrichtung, bei dem zwischen zwei endseitigen, festen, in sich kompakten Führungsringen ein elastischer Federbereich in Achsrichtung zusammendrückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die endseitigen kompakten Führungsringe (1, 2) und der Federbereich (3) eine einstückige Hülse, deren Federbereich von in Umfangsrichtung verlaufenden, durch Schlitze (4) voneinander getrennten, über Gelenkstellen (6) miteinander verbundenen waagscheidartigen Balken (5) gebildet ist, bilden.
2. Federelement nach Anspruch 1, das in einer Vorrichtung, vorzugsweise einer Spannvorrichtung zwischen zwei Widerlagern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Führungsring (2) absolut spielfrei eingepaßt ist und der andere Führungsring (2) mit einer geschliffenen Feinpassung in einer Führung (9) sitzt.
3. Federelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Balken (5) von dem einen Führungsring zum anderen (2) in Achsrichtung zunimmt.
4. Federelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zunehmende Dicke die in Achsrichtung zu messende Dicke der

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ORIGINAL INSPECTED

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- 2 Balken (5) ist.
5· Federelement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Balken (5) von dem einen Führungsring (1) zum anderen (2) auf mindestens das 1,5-fache des schlankesten Balkens zunimmt.
6. Federelement nach Anspruch 3> 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß die in Achsrichtung gemessene Dicke des schlankesten Balkens (5) mindestens das 2-fache der Breite der Schlitze (4) in Achsrichtung ist.
7. Federelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Führungsring (2) in axialer Richtung an einer Seite eines Stützringes (11) anliegt, gegen dessen andere Seite entlastende Stützschrauben (12) schraubbar sind.

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