DE3148677A1 - DEVICE FOR DETACHABLE RADIAL AND AXIAL CLAMPING OF A TOOL OR WORKPIECE PROVIDED WITH A CENTER HOLE ON A SPIN OD. DGL. - Google Patents
DEVICE FOR DETACHABLE RADIAL AND AXIAL CLAMPING OF A TOOL OR WORKPIECE PROVIDED WITH A CENTER HOLE ON A SPIN OD. DGL.Info
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Description
Ol 4 OO / /Ol 4 OO / /
lötsolder
zum lösbaren radialen, und axialen Spannen eines mit einer mittigen Bohrung versehenen Werkzeugs oder Werkstücks auf einem Dorn od. dgl.for releasable radial and axial clamping of a tool provided with a central bore or workpiece on a mandrel or the like.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Von der DE-PS 7^3 530 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mit einer unter dem veränderbaren Druck eines Fluids elastisch verformbaren Spannhülse ein Werkzeug oder Werkstück auf einem Dorn od.dgl. befestigt wird, wobei die Spannhülse den Ringraum zwischen dem Dorn od.dgl. und dem Werkzeug oder Werkstück ausfüllt. Das Spannen erfolgt nur in radialer Richtung, ein Spannen in axialer Richtung ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.From DE-PS 7 ^ 3 530 a device is known in the case of a tool with a clamping sleeve that is elastically deformable under the variable pressure of a fluid or workpiece on a mandrel or the like. is attached, wherein the clamping sleeve or the like the annular space between the mandrel. and fills the tool or workpiece. That Clamping takes place only in the radial direction, clamping in the axial direction is not possible with this device possible.
Es ist auch bekannt,' Werkzeuge, z.B. Schabräder für die Feinbearbeitung von Zahnrädern, unmittelbar auf einem Dorn aufzunehmen, wobei die Zentrierung zwangsläufig spielbehaftet ist. In axialer Richtung erfolgt dabei ein Spannen mittels einer mechanischen oder einer hydraulischen Mutter gegen einen Bund oder einen anderen festen Anschlag auf dem Dorn (DE-GBM ?6 l6 4o6). Ein Nachteil dieser Lösungen ist, daß das auf den Dorn aufgespannte Werkzeug, z.B. ein Schabrad, trotz genauester Fertigung und Einhaltung geringstmöglicher Fertigungs-It is also known 'tools, e.g. shaving wheels for the Fine machining of gears, to be taken up directly on a mandrel, with the centering inevitable is prone to play. Tensioning takes place in the axial direction by means of a mechanical or hydraulic one Nut against a collar or another fixed stop on the mandrel (DE-GBM? 6 l6 4o6). A The disadvantage of these solutions is that the tool clamped on the mandrel, e.g. a shaving wheel, is very precise despite the fact that it is Manufacturing and compliance with the lowest possible manufacturing
; toleranzen einen nicht mehr zulässigen Rundlauffehler; tolerances a no longer permissible runout error
aufweisen kann, beispielsweise durch Addieren der Ein-can have, for example by adding the on
j zeltoleranzen von Dorn, Spannhülse und Werkzeug.j tent tolerances of mandrel, adapter sleeve and tool.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum möglichst exakten, spielfrei zentrierenThe invention is therefore based on the object of centering a device for the most exact possible, backlash-free centering
den Spannen eines hochgenau arbeitenden Werkzeugs oder eines hochgenau zu bearbeitenden Werkstücks auf einemthe clamping of a high-precision tool or a workpiece to be machined with high precision on one
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Dorn od.dgl. zu schaffen, bei der das radiale und das axiale Spannen von einem einzigen Element bewirkt wird, um nicht durch das Zusammenwirken zweier Elemente zusätzliche Ungenauigkeiten hervorzurufen.Mandrel or the like. to create in which the radial and the axial tensioning is effected by a single element so as not to be additional due to the interaction of two elements Cause inaccuracies.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die so gestaltete Spannhülse wird auf den Dorn od.dgl. aufgeschraubt, bis die Anlagefläche des Mutternabschnittes an dem Werkzeug oder Werkstück zur Anlage kommt. Dabei liegt der Hülsenabschnitt in dem Ringraum zwischen dem Dorn od.dgl. und dem Werkzeug oder Werkstück. Durch Verändern des Druckes des Fluids wird das Werkzeug oder Werkstück dann radial und axial gespannt. Zum axialen Spannen sind im Mutternteil eine und zum radialen Spaninen im Hülsenteil zwei ringförmige Kammern zur Aufnahme des Fluids vorgesehen. Hierfür sind in den Ansprüchen und 3 vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben. Anstelle der ringförmigen Kammern können auch jeweils mehrere, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern vorgesehen sein, wofür in den Ansprüchen 5 bis 8 verschiedene zweckmäßige Ausgestaltungen angegeben sind. Bei allen Ausführungen kann jede Kammer für sich beaufschlagt werden, was ein feinfühliges Verändern der Lage des gespannten Werkzeugs oder Werkstücks möglich macht. Der Aufwand für die Druckregeleinrichtungen kann reduziert werden, wenn die ringförmigen Kammern (Anspruch k) oder wenn die jeweils radial benachbarten Kammern (Anspruch 9 und 10) gemeinsam beaufschlagt werden, was für viele Anwendungsfälle ausreichend ist.To achieve the object, a device is proposed which has the features of claim 1. The adapter sleeve designed in this way is on the mandrel or the like. unscrewed until the contact surface of the nut section comes to rest on the tool or workpiece. The sleeve section lies in the annular space between the mandrel or the like. and the tool or workpiece. By changing the pressure of the fluid, the tool or workpiece is then clamped radially and axially. For axial clamping one ring-shaped chambers are provided in the nut part and two ring-shaped chambers for receiving the fluid are provided in the sleeve part for radial clamping. For this purpose, advantageous embodiments are given in claims and 3. Instead of the ring-shaped chambers, a plurality of chambers evenly distributed in the circumferential direction can also be provided, for which various useful configurations are specified in claims 5 to 8. In all versions, each chamber can be acted upon separately, which enables the position of the clamped tool or workpiece to be changed sensitively. The effort for the pressure regulating devices can be reduced if the annular chambers (claim k) or if the respective radially adjacent chambers (claims 9 and 10) are acted upon jointly, which is sufficient for many applications.
Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen,
die in den Figuren 1 bis 5 dargestellt sind, beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt und einen QuerschnittThe invention is described below on the basis of exemplary embodiments which are shown in FIGS. 1 to 5. Show it
FIGS. 1 and 2 show a longitudinal section and a cross section
entlang der Linie II-II durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,along the line II-II by a device according to the invention,
J UBbVVJ UBbVV
Fig. 3 und 4 einen Längs- und einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV durch eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, 3 and 4 show a longitudinal and a cross section along the line IV-IV through another Execution of a device according to the invention,
Fig. 5 eine mögliche Ausführung für das Zusammensetzen der Spannhülse aus mehreren Teilen.5 shows a possible embodiment for the assembly the adapter sleeve consists of several parts.
Auf einem nur ausschnittsweise dargestellten Dorn 10 (Fig. 1 und 3) ist mittels einer Spannhülse 20 ein Werkzeug 30, z.B. ein Schabrad, oder ein Werkstück befestigt. Die Spannhülse 20 weist einen auf einem Gewinde 11 des Dornes 10 aufgeschraubten Mutternabschnitt 21 und einen daran anschließenden Hülsenabschnitt 22 auf. Der Hülsenabschnitt 22 umschließt mit seiner inneren Mantelfläche 23 einen zylinderischen Abschnitt 12 des Dornes 10 und wird an seiner äußeren Mantelfläche 24 von der Bohrungswand 31 des Werkzeugs 30 umschlossen. Eine Planseite 32 des Werkzeugs 30 liegt, ggf. über eine zwischengelegte Scheibe 55 ι &n einem Bund 13 des Dornes 10 an. An der anderen Planseite 33 des Werkzeugs 3 liegt, ggf. über eine zwischengelegte Scheibe 56, eine Anlagefläche 25 des Mutternabschnittes 21 an.A tool 30, for example a shaving wheel or a workpiece, is fastened to a mandrel 10 (FIGS. 1 and 3), which is only shown in part, by means of a clamping sleeve 20. The clamping sleeve 20 has a nut section 21 screwed onto a thread 11 of the mandrel 10 and a sleeve section 22 adjoining it. The inner jacket surface 23 of the sleeve section 22 encloses a cylindrical section 12 of the mandrel 10 and is enclosed on its outer jacket surface 24 by the bore wall 31 of the tool 30. A plane side 32 of the tool 30 is, optionally via an interposed disc 55 & ι n a collar 13 of the mandrel 10 at. A contact surface 25 of the nut section 21 rests on the other flat side 33 of the tool 3, possibly via an interposed washer 56.
Die Spannhülse 20 ist in ihrem Hülsenabschnitt 22 mit einer ersten geschlossenen ringförmigen Kammer 4l (Fig. * 1 und 2) und einer diese umgebenden zweiten geschlossenen ringförmigen Kammer 42 versehen. (Der Begriff "geschlossen" ist hier und im folgenden so aufzufassen, daß die Kammern allseitig von der Spannhülse 2 begrenzt sind und schließt das Vorhandensein von angeschlossenen Leitungen, auf die noch eingegangen wird, nicht aus.) Die Kammer 4l hat geringen radialen Abstand 43 zur inneren Mantelfläche 23, die Kammer 42 hat geringen radialen Abstand 44 zur äußeren Mantelfläche 24. Um dem Hülsenabschnitt 22 die erforderliche Eigenstabilität zu verlei-The clamping sleeve 20 is in its sleeve section 22 with a first closed annular chamber 4l (Fig. * 1 and 2) and a second closed annular chamber 42 surrounding it. (The term "closed" is to be understood here and in the following in such a way that the chambers are delimited on all sides by the clamping sleeve 2 and does not rule out the presence of connected lines, which will be discussed below.) The chamber 4l has a small radial distance 43 to the inner one Jacket surface 23, the chamber 42 has a small radial distance 44 from the outer jacket surface 24. Around the sleeve section 22 to impart the necessary inherent stability
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hen ist der radiale Abstand 45 zwischen der ersten 4l und der zweiten Kammer 42 größer als der radiale Abstand 43 bzw. 44.hen is the radial distance 45 between the first 4l and the second chamber 42 greater than the radial distance 43 and 44, respectively.
In ihrem Mutternabschnitt 21 ist die Spannhülse 20 mit einer dritten geschlossenen ringförmigen Kammer 46 versehen, die geringen axialen Abstand 47 zur Anlagefläche 25 hat.In its nut section 21, the clamping sleeve 20 is provided with a third closed annular chamber 46, which has a small axial distance 47 from the contact surface 25.
Die Kammern 41,42 und 46 sind mit einem Fluid gefüllt. Mittels einer Druckschraube 60 kann der Druck in den Kammern variiert werden, die zu diesem Zwecke über Leitungen 64 mit der Druckschraube 6θ in Verbindung stehen. Im Anschluß an einen Gewindeabschnitt 6l weist die Druckschraube 6θ einen zylinderischen Schaft 62 mit einem Dichtungsring 63 auf. Nachdem die Spannhülse 20 so weit auf das Gewinde 11 aufgeschraubt ist, daß die Anlagefläche 25 an der Planseite 33 und die Planseite 32 am Bund 13 lose zur Anlage gekommen sind, wird das Spannen des Werkzeugs mit der Druckschraube 60 vorgenommen. Je weiter sie eingeschraubt wird, desto mehr steigt der Druck in den Kammern an und desto fester werden die aneinanderliegenden Flächen 23,12; 24,31; 32,13; 33,25 infolge der elastischen Verformung der Spannhülse zusammengespannt. Um dem Monteur einen Hinweis auf den herrschenden Druck zu vermitteln ist eine Druckanzeige 70 vorgesehen, die über eine Leitung 71 mit den Leitungen 64 verbunden ist. Gegen die Kraft einer Feder 72 wird ein abgedichteter Kolben 73 verschoben, an dem ein aus der Spannhülse 20 austretender Stift 74 mit einer Strichmarkierung 75 befestigt ist. Die Anzahl (oder die Farbe) der Striche zeigt den Druck an.The chambers 41, 42 and 46 are filled with a fluid. By means of a pressure screw 60, the pressure in the Chambers are varied, which are for this purpose via lines 64 with the pressure screw 6θ in connection. Following a threaded portion 6l has the Pressure screw 6θ on a cylindrical shaft 62 with a sealing ring 63. After the clamping sleeve 20 so is screwed far on the thread 11, that the contact surface 25 on the flat side 33 and the flat side 32 have come to rest loosely on the collar 13, the tool is clamped with the pressure screw 60. The further it is screwed in, the more the pressure in the chambers increases and the stronger they become abutting surfaces 23, 12; 24.31; 32.13; 33.25 clamped together as a result of the elastic deformation of the clamping sleeve. A pressure indicator is used to give the fitter an indication of the prevailing pressure 70 is provided, which is connected to the lines 64 via a line 71. Against the force of a spring 72 a sealed piston 73 is moved, on which a pin 74 emerging from the clamping sleeve 20 with a Line marking 75 is attached. The number (or color) of strokes indicates the pressure.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine gemeinsame Druckschraube 60 für alle Kammern 4l,42,46 in vielen Fällen ausreichend ist. Mitunter ist es aber vorteilhaft, zumindest für die in axialer Richtung spannendeIt has been shown in practice that a common pressure screw 60 for all chambers 4l, 42,46 in many Cases is sufficient. However, it is sometimes advantageous, at least for the tensioning in the axial direction
O I4UU/ /O I4UU / /
dritte Kammer 46, ggf. aber auch für jede der drei Kammern eine eigene Druckschraube 6o, 60', ... und eine eigene Druckanzeige 70, 70', ... vorzusehen, wie das in Figur 2 angedeutet ist. Diese Ausführung ist besonders bei axial breiten Werkzeugen mit nur schmalen radialen Anlageflächen wie z.B. bei Abwälzfräsern angebracht.third chamber 46, but possibly also for each of the three chambers to provide its own pressure screw 6o, 60 ', ... and its own pressure indicator 70, 70', ..., as in Figure 2 is indicated. This design is particularly useful for axially wide tools with only narrow radial ones Contact surfaces such as those attached to hob cutters.
In aller Regel wird es aber erwünscht sein, das Werkzeug in radialer Richtung ausrichten zu können, um einen evtl. vorhandenen Rundlauffehler des aufgespannten Werkzeugs zu beseitigen. Die Spannhülse 20 ist dann in ihrem Hülsenabschnitt 22 mit ersten in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten geschlossenen Kammern 48 (Fig.3 und 4) und mit zweiten, ebenfalls in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Kammern 49 versehen, die sich vorwiegend in axialer und in Umfangsrichtung erstrecken. Die Kammern 48 haben geringen radialen Abstand 43 zur inneren Mantelfläche 23 und die zweiten Kammern 49 geringen radialen Abstand 44 zur äußeren Mantelfläche 24. Der radiale Abstand 45 zwischen den erten 48 und den zweiten Kammern 49 ist wieder größer als der radiale Abstand 43 bzw. 44. In ihrem Mutternabschnitt 21 ist die Spannhülse 20 mit in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten dritten geschlossenen Kammern 50 versehen, die geringen axialen Abstand 47 zur Anlagefläche 25 haben und sich vorwiegend in radialer und in Umfangsrichtung erstrecken.As a rule, however, it will be desirable to be able to align the tool in the radial direction in order to be able to Eliminate any concentricity errors in the clamped tool. The clamping sleeve 20 is then in their sleeve section 22 with the first in the circumferential direction evenly distributed closed chambers 48 (Fig. 3 and 4) and with a second, also in the circumferential direction evenly distributed chambers 49 provided, which extend predominantly in the axial and in the circumferential direction. The chambers 48 have a small radial distance 43 to inner jacket surface 23 and the second chambers 49 small radial distance 44 to the outer circumferential surface 24. The radial distance 45 between the first 48 and the second chamber 49 is again larger than the radial one Distance 43 and 44. In their nut section 21 is the clamping sleeve 20 is provided with third closed chambers 50 evenly distributed in the circumferential direction, which have a small axial distance 47 from the contact surface 25 and extend predominantly in the radial and circumferential directions.
Die Kammern 48, 49 und 50 sind mit einem Fluid gefüllt, dessen Druck mittels weiter oben beschriebener Druckschrauben 60 variiert werden kann. Wenn für jede einzelne Kammer 48, 49 und 50 eine eigene Druckschraube 60, 601 usw. vorhanden ist, kann der Rundlauffehler des Werkzeugs 30 sehr feinfühlig kompensiert werden. Mit dem in den ersten Kammern 48 herrschenden Druck wird die Spannhülse 20 auf dem Dorn 10 befestigt, der in den zweiten Kammern 49 herrschende Druck dient zur Befesti-The chambers 48, 49 and 50 are filled with a fluid, the pressure of which can be varied by means of pressure screws 60 described above. If there is a separate pressure screw 60, 60 1 etc. for each individual chamber 48, 49 and 50, the runout error of the tool 30 can be compensated very sensitively. With the pressure prevailing in the first chambers 48, the clamping sleeve 20 is fastened on the mandrel 10, the pressure prevailing in the second chambers 49 is used for fastening
gung des Werkzeugs 30 auf der Spannhülse 10 und mit dem in den dritten Kammern 50 herrschenden Druck erfolgt das Spannen in axialer Richtung. Wird bei der Rundlaufprüfung beispielsweise festgestellt, daß das Werkzeugsupply of the tool 30 on the adapter sleeve 10 and with the the pressure prevailing in the third chambers 50, the clamping takes place in the axial direction. Used during the concentricity test for example found that the tool
•5 30 - bezogen auf Figur 4 - gegenüber dem Dorn 10 "angehoben" werden muß, dann wird man den Druck in der mit 48· bezeichneten Kammer erhöhen, ggf. auch in der mit 49' bezeichneten, und gleichzeitig den Druck in der mit 48", ggf· auch in der mit 49" bezeichneten Kammer etwas senken. U.Ui muß dabei der Druck in den dritten Kammern 50 vorübergehend gesenkt werden, um die radiale Versetzung des Werkzeugs 30 zu ermöglichen.• 5 30 - based on Figure 4 - "raised" compared to the mandrel 10 must be, then you will increase the pressure in the chamber marked with 48 ·, if necessary also in that with 49 ', and at the same time the pressure in the chamber marked with 48 ", possibly also in the chamber marked with 49" reduce. U.Ui must be the pressure in the third chambers 50 can be temporarily lowered to account for the radial displacement of the tool 30 to enable.
Um die zum Kompensieren eines Rundlauffehlers mit höherem oder niedrigerem Druck zu beaufschlagenden Kammern 48, 49ι 50 eindeutig identifizieren zu können sind ebensoviele erste 48 wie zweite 49 und wie dritte 50 Kammern vorgesehen. Dabei sind jeweils eine erste Kammer 48 und eine zweite Kammer 49 radial benachbart und eine dritte Kammer 50 zu diesen axial benachbart. In order to be able to clearly identify the chambers 48, 49 ι 50 to be acted upon to compensate for a radial run-out error with higher or lower pressure, just as many first 48 as second 49 and third 50 chambers are provided. A first chamber 48 and a second chamber 49 are each radially adjacent and a third chamber 50 is axially adjacent to these.
In vielen Fällen ist es ausreichend, wenn für die jeweils radial benachbarten Kammern 48, 49 eine gemeinsame Druckschraube 6o und eine gemeinsame Druckanzeige 70 vorgesehen sind. Dabei ist es auch möglich, anstelle der axial wirkenden Kammern 50 eine ringförmige Kammer 46 vorzusehen, wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben ist. Die radial benachbarten Kammern 48, 49 können dann über eine Leitung miteinander verbunden sein, die in Figur 3 gestrichelt dargestellt und mit 65 bezeichnet ist. Eine dann beim Kompensieren eines Rundlauffehlers analog zum oben beschriebenen Vorgang in der Kammer 48" auftretende Druckminderung wird durch die Druckerhöhung in der Kammer 48' ausgeglichen.In many cases it is sufficient if a common chamber 48, 49 is used for each of the radially adjacent chambers Pressure screw 6o and a common pressure indicator 70 are provided. It is also possible instead of the axially acting chambers 50 an annular chamber 46, as described in connection with FIGS. 1 and 2. The radially adjacent chambers 48, 49 can then be connected to one another via a line which is shown in dashed lines in FIG. 3 and denoted by 65. One then when compensating one Run-out error analogous to the process described above Any decrease in pressure occurring in chamber 48 ″ is compensated for by the increase in pressure in chamber 48 ′.
In den Figuren 1 bis 4 ist die Spannhülse 20 als homogenes Teil dargestellt. Für ihre Herstellung gibt esIn Figures 1 to 4, the clamping sleeve 20 is shown as a homogeneous part. For their manufacture there is
verschiedene Möglichkeiten. In der Regel wird man sie aus mehreren Teilen, in die die entsprechenden Kammern eingefräst und/oder eingedreht sind, zusammensetzen und druckdicht verschweißen. Bei Beispiel dafür ist in Figur 5 dargestellt, wo die Spannhülse aus vier Teilen 51 bis 5^ zusammengesetzt ist. Andere Ausführungen sind selbstverständlich auch möglich.various possibilities. As a rule, it is made up of several parts in the corresponding chambers are milled and / or screwed in, assemble and weld pressure-tight. An example of this is in Figure 5 shows where the clamping sleeve is composed of four parts 51 to 5 ^. Other designs are of course also possible.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können z.B. die Druckschrauben 6o, 60' ... und/oder die Druckanzeigen 70, 70' ... auch axial statt radial angeordnet sein, die Anzahl der Kammern ist nicht auf je 4 beschränkt, usw. .The invention is not limited to the illustrated and described exemplary embodiments. So can e.g. the pressure screws 6o, 60 '... and / or the pressure indicators 70, 70 '... can also be arranged axially instead of radially, the number of chambers is not limited to 4 each, etc.
BegriffslisteList of terms
10 Dorn10 thorn
11 Gewinde11 thread
12 zyl. Abschnitt12 cyl. section
13 Bund13 Confederation
20 Spannhülse20 adapter sleeve
21 Mutternabschnitt21 nut section
22 Hülsenabschnitt22 sleeve section
23 innere Mantelfläche23 inner jacket surface
24 äußere Mantelfläche24 outer jacket surface
25 Anlagefläche25 contact surface
Werkzeug B ohrungswandTool hole wall
) Planseite) Plan page
60 Druckschraube60 pressure screw
61 Gewinde61 thread
62 Schaft62 shaft
63 Dichtung63 Seal
g_) Leitungg_) management
70 Druckanzeige70 Pressure gauge
71 Leitung71 management
72 Feder72 spring
73 Kolben73 pistons
74 Stift74 pen
75 Strichmarkierung75 line marking
41 erste Kammer41 first chamber
42 zweite Kammer42 second chamber
kkl radialer Abstand kkl radial distance
dritte Kammer axialer Abstand ■erste Kammer zweite Kammer dritte Kammerthird chamber axial distance ■ first chamber second chamber third chamber
53) 54>53) 54>
Teil vonpart of
) Scheibe) Disc
Claims (1)
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