DE3116289A1 - Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren spannhuelse - Google Patents
Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren spannhuelseInfo
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Description
PATENTANWALT DIPL.-PHYS. DR. HERMANN FAY
• · · · «ce
Günter Horst Röhm
Heinrich-Röhm-Straße 50
7927 Sontheim
Heinrich-Röhm-Straße 50
7927 Sontheim
7900 Ulm, 13.04.1981 Akte PG/5503 sr
- χ Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren Spannhülse,
Die Erfindung betrifft einen Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren Spannhülse, wobei die Spannhülse auf
einem Dornkörper angeordnet ist und beide zwischen sich eine Druckkammer für das die Spannhülse dehnende hydraulische Druckmedium bilden.
Derartige Spanndorne sind bekannt und dienen bei Drehmaschinen zur Innenspannung hohler Werkstücke. Bei den
bekannten Spanndornen ist die Spannhülse eine dünnwandige Stahlhülse, die an beiden Enden längs ihrer
Ränder dicht mit dem ebenfalls aus Stahl bestehenden Dornkörper verschweißt ist. Es ist auch bekannt, die
Spannhülse unter Verzicht auf solche Schweißverbindungen nur mit Hilfe elastischer Dichtringe gegen den Dornkörper
abzudichten, um sie einfacher auswechseln zu können.
- In jedem Fall ermöglichen die aus Stahl bestehenden Spannhülsen nur verhältnismäßig geringe radiale Dehnbewegungen,
so daß das Werkstück an der zu spannenden Innenfläche entsprechend genau gearbeitet sein muß,
damit von Werkstück zu Werkstück gleichbleibende Spannverhältnisse gewährleistet sind. Auch ist der Bereich
zulässiger Spanndurchmesser entsprechend gering. So-
weit auf Schweißverbindungen zwischen der Spannhülse und dem Dornkörper verzichtet is^, bereitet die Abdichtung
zwischen der Spannhülse und dem Dornkörper Schwierigkeiten. Je stärker die Spannhülse dehnbar
ist, destomehr wird die Verbindung ihrer Ränder mit dem Dornkörper beansprucht und desto größer wird die
Gefahr, daß diese Verbindung durch die ständigen Wechselbeanspruchungen im Betrieb schadhaft und undicht
wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spanndorn,
der eingangs genannten Art so auszubilden, "daß die Spannhülse über einen größeren Spanndurchmesserbereich
dehnbar ist und trotzdem an ihren Enden einfach und zuverlässig gegen den Dornkörper abgedichtet
werden kann.
Diese Aufgabe, wird nach der Erfindung dadurch gelöst,
daß die Spannhülse aus faserverstärktem Kunststoff (mit Faserverlauf in Umfangsrichtung) besteht und an
beiden Rändern außenseitig einen Ringfalz aufweist, daß auf dem Dornkörper beidseits der Spannhülse je
ein im Vergleich zur Spannhülse starrer und gegen den Dornkörper abgedichteter Stirnring angeordnet ist, und
daß die Stirnringe je einen formschlüssig in den Ringfalz
greifenden und dadurch das Ende der Spannhülse axial überlappenden Kragen aufweisen, der zumindest
an der Überlappungsfläche mit der Spannhülse verklebt ist..
Der faserverstärkte Kunststoff verleiht der Spannhülse
11628
bei größter Festigkeit eine hohe elastische Dehnfähig-- -keit,
so daß der Durchmesserbereich für die Werkstückspannung entsprechend groß ist und größere Werkstücktoleranzen
aufgenommen v/erden können. An den Enden der Spannhülse werden die beim Spannvorgang auftretenden
Radialkräfte über die den Hülsenrand außenseitig überlappenden Kragen zuverlässig von den Stirnringen aufgenommen,
wobei sich eine sehr .kraftgünstige Beanspruchung der Klebverbindungen zwischen der Spannhülse· und den
Stirnringen ergibt. Die Stirnringe selbst nehmen an der radialen Dehnung der Spannhülse praktisch nicht teil,
so daß sie ohne Probleme gegen den Dornkörper abgedichtet werden können. Es genügt, nur noch die Stirnringe
aus Stahl zu fertigen; der Dornkörper selbst kann aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen. Die
Spannhülse aus faserverstärktem Kunststoff bietet im übrigen den Vorteil, daß ihre Außenfläche mit einer Beschichtung,
beispielsweise Verchromung oder Keramikbeschichtung, versehen werden kann, so daß die Möglichkeit
besteht, die Spannhülse durch geeignete Oberflächenbeschichtung speziellen Einsatzzwecken anzupassen.
Hinsichtlich der Faserart haben sich insbes. Spannhülsen aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen
bewährt; möglich sind jedoch ohne weiteres beispielsweise auch glasfaserverstärkte Kunststoffe.
In einer bevorzugten Ausführungsforsn verläuft die Überlappungsfläche zwischen der Spannhülse und dem
Kragen der Stirnringe leicht konisch mit zum Kragenrand hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser. Dadurch
können die Stirnringe an den Überlappungsflächen
in einfacher Weise mit der Spannhülse verpresst werden, was die Herstellung einwandfreier Klebverbindungen an
den "Überltappungsf lachen- erleichtert.— . -... „_"
Bei stärkerer radialer Dehnung der Spannhülse ändert sich der Abstand zwischen den Hülsenrändern. Um dadurch
bedingte · Spannungsbeanspruchungen der Klebverbindung zwischen der Spannhülse und den Stirnringen möglichst
zu vermeiden, ist erfindungsgemäß einer der Stirnringe
auf dem Dornkörper axial verschiebbar. Diese Verschiebbarkeit braucht die Abdichtung zwischen dem Stirnring
und dem Dornkörper nicht zu erschwerden. Sie ist besonders einfach in der Weise möglich, daß die Stirnringe
an ihrer dem Dornkörper anliegenden Innenfläche gegen Dichtringe■abgedichtet sind, die in je eine Ringnut
des Dornkörpers eingelegt sind. Im einzelnen empfiehlt es sich, daß sich der verschiebbare Stirnring
am freien Ende des Spanndorns befindet und daß dort am Dornkörper eine Ringscheibe befestigt ist, zwischen
der und dem Stirnring ein dessen axiales ■Verschiebungsspiel ermöglichender axialer Ringspalt vorgesehen ist.
Im entspannten Zustand der Spannhülse kann sich dann der verschiebbare Stirnring axial an der Ringscheibe
abstützen. Zweckmäßig besitzt die Ringscheibe einen den Stirnring in einem außenseitigen Ringfalz axial
übergreifenden Kragen.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert;
es zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Spanndorn nach der Erfindung,
'3
Fig. 2 das in Fig. 1 mit II bezeichnete Detail in einer gegenüber Fig. 1 stark vergrößerten
Darstellung.
In der Zeichnung ist der Dornkörper mit 1 bezeichnet. Er trägt in der Zeichnung am linken Ende einen Spannflansch
2 zur Befestigung am Kopf einer nicht dargestellten, hohlen Drehmaschinenspindel. In eine zentrale
Bohrung 3 des Dornkörpers 1 ist eine Zylinderhülse eingesetzt, die axial durch einen am linken Ende den
Hülsenrand übergreifenden und am Dornkörper 1 verschraubten hohlen Zylinderkopf 5 gehalten wird. In
der Zylinderhülse 4 ist ein Kolben 6 verschiebbar, der ein sich durch den Zylinderkopf 5 erstreckendes Rohr
aufweist, das mit einem Längsschlitz 8 versehen ist, in den ein radial im Zylinderkopf 5 sitzender Bolzen
greift, so daß der Kolben 6 gegen Drehungen gesichert ist. Der Kolben 6 wird von einer Zugstange 10 verschoben,
die in geeigneter Weise durch die hohle Drehmaschinenspindel hindurch verlängert und von einem
für solche Zwecke bekannten Spannzylinder betätigt wird. Im Ergebnis besteht zwischen dem Zylinderkopf
und dem Kolben 6 in der Zylinderhülse 4 ein mit hydraulischer Druckflüssigkeit gefüllter Zylinderraum 11,
dessen Volumen sich verringert, wenn der Kolben 6 mit der Zugstange 10 in der Zeichnung nach links gezogen
wird.
Auf dem Dornkörper 1 ist eine hydraulisch dehnbare Spannhülse 12 angeordnet. Beide zusammen bilden zwischen
sich eine Druckkammer 13 für das die Spannhülse 12 dehnende hydraulische Druckmedium. Dazu steht die Druck-
kammer 13 über Kanäle 14 mit dem Zylinderraum 11 in
Verbindung,'so daß bei Bewegung des Kolbens.6 in der
Zeichnung nach links Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 11 in die" Druckkammer 13 verdrängt und dadurch
die Spannhülse 12 gedehnt wird. Die Spannhülse 12 besteht aus carbonfaserverstärktem Kunststoff, wobei die
Fasern in Umfangsrichtung der Spannhülse ausgerichtet sind. Die Spannhülse 12 besitzt an beiden Rändern an
ihrer radialen Außenseite Je einen Ringfalz 15. Beidseits
der Spannhülse 12 sind auf dem Dornkörper 1 je ein im Vergleich zur Spannhülse 12 praktisch starrer
und gegen den Dornkörper 1 abgedichteter Stirnring 16, 17 angeordnet. Jeder Stirnring 16, 17 besitzt einen
Kragen 18, der formschlüssig in den Ringfalz 15 der
Spannhülse 12 greift und dadurch das Ende der Spannhülse 12 außenseitig axial überlappt, wobei die äußeren
Umfangsflachen der Spannhülse 12 und des Stirnringes
16, 17 bündig miteinander abschließen. In der Überlappungsfläche
19 sind die Spannhülse 12 und die Stirnringe 16, 17 miteinander verklebt. Die Überlappungsfläche 19 verläuft leicht konisch mit zum Kragenrand
20 hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser, so daß jedenfalls, an der Überlappungs fläche 19 Formschluß
zwischen den Dichtringen 16, 17 und der Spannhülse 12 verwirklicht und dadurch eine einwandfreie Klebverbindung
gewährleistet werden kann.
Der in der Zeichnung rechte, am freien Ende des Spanndorns befindliche Stirnring 17 ist axial auf dem
Dornkörper 1 verschiebbar. Der Dornkörper 1 trägt am freien Ende eine Ringscheibe 21, zwischen der .
und dem Stirnring 17 ein axialer Ringspalt 22 vorge-
-T-
sehen ist, der das axiale Verschiebungsspiel des Stirnringes 17 erlaubt, wenn sich die Spannhülse 12
dehnt und.sich dadurch der axiale Abstand zwischen den Stirnringen 16, 17 verringert. Durch die Dehnung
der Spannhülse 12 wird daher die Klebverbindung nicht unnötig belastet. Im übrigen besitzt die Ringscheibe
21 einen den Stirnring 17 in einem außenseitigen Ringfalz axial übergreifenden Kragen 23.
Die Stirnringe 16, 17 nehmen an der radialen Dehnung der Spannhülse 12 nicht teil, fangen also die beim
Dehnvorgang ausgeübten radialen Kraftbeanspruchungen praktisch ohne Verformung auf. Sie bestehen dazu beispielsweise
aus Stahl und können mangels eigener Dehnung gegen den Dornkörper 1 in der Weise sehr einfach
abgedichtet werden, daß sie an ihrer dem Dornkörper 1 anliegenden Innenfläche 24 gegen elastische
Dichtringe 25 abgedichtet sind, die in je eine Ringnut 26 des Dornkörpers 1 eingelegt sind. Diese
Art der Abdichtung beeinträchtigt im übrigen nicht die axiale Verschiebbarkeit des in der Zeichnung
rechten Stirnringes 17.
AO
Leerseite
Claims (6)
1.j Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren Spannhülse,
wobei die Spannhülse auf einem Dornkörper angeordnet ist und beide zwischen sich eine Druckkammer
für das die Spannhülse dehnend« hydraulische Druckmedium bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse
(12) aus faserverstärktem Kunststoff (mit Faserverlauf in Umfangsrichtung) besteht und an beiden
Rändern außenseitig einen Ringfalz (15) aufweist, daß auf dem Dornkörper (1) beidseits der Spannhülse
(12) je ein im Vergleich zur Spannhülse starrer und gegen den Dornkörper abgedichteter Stirnring (16,
17) angeordnet ist, und daß die Stirnringe (16, 17) je einen formschlüssig in den Ringfalz (15) greifenden
und dadurch das Ende der Spannhülse (12) axial überlappenden Kragen (18) aufweisen, der zumindest
an der Überlappungsfläche (19) aer Spannhülse verklebt ist.
2. Spanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungsfläche (19) leich·; konisch mit
zum Kragenrand (20) hin sich verkleinerndem Konus- . durchmesser verläuft.
3. Spanndorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Stirnringe (17) auf dem
Dornkörper (1) axial verschiebbar ist.
4. Spanndorn nach einem der Ansprüche 1 bis 3> dadurch
gekennzeichnet, daß die Stirnringe (16, 17) an ihrer
dem Dornkörper (1) anliegenden Innenfläche (24) gegen Dichtringe (25) abgedichtet sind, die in.je eine
Ringnut (26) des Dornkörpers (1) eingelegt sind.
5. Spanndorn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der verschiebbare Stirnring (17) am freien
Ende des Spanndorns befindet und daß dort am Dornkörper (1) eine Ringscheibe (21) befestigt ist,
zwischen der und dem Stirnring (17) ein dessen axiales Verschiebungsspiel ermöglichender axialer Ringspalt
(22) vorgesehen ist.
6. Spanndorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ringscheibe (21) einen den Stirnring (17) in einem außenseitigen Ringfalz axial übergreifenden
Kragen (23) aufweist.
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