DE3311078C2

DE3311078C2 - Hydraulische Spannmutter

Info

Publication number: DE3311078C2
Application number: DE19833311078
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter 2800 Bremen Grützmacher; Günther 2818 Syke Pleschner
Original assignee: Individual
Current assignee: Gruetzmacher Klaus-Dieter 2800 Bremen De Plesch
Priority date: 1982-03-27
Filing date: 1983-03-26
Publication date: 1986-02-20
Also published as: DE3311078A1

Abstract

Die hydraulische Spannmutter weist zum Spannen von Werkstücken bzw. von Werkzeugen anstelle eines Druckringes Druckkolben auf und kann unter extremen Arbeitsbedingungen eingesetzt werden, die bisher zu Schäden führen konnten. Der Einsatz ist insbesondere bei Schleifmaschinen für Brammen vorgesehen. Zu diesem Zweck werden die Schleifscheibenaufnahmen mit Gewindeabschnitten für die hydraulischen Spannmuttern versehen, deren Druckkolben an den Spannflanschen anliegen.

Description

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ge sein. Deshalb werden Schleiferscheiben gemäß den eine Beilage eingeführt werden kann und nach Druck-Festlegungen des Deutschen Schleifscheiben-Ausschus- entlastung der Vorspanneinrrichtung eine bestimmte ses (DSA) und der einschlägigen DIN-Normen stets in Vorspannung in der Bolzenverbindung aufrechterhalten herkömmlicher Weise mit Hilfe einer Mehrzahl von am bleibt Im Ergebnis handelt es sich mithin um eine starre Umfang verteilten Schraubbolzen eingespannt, deren 5 Einspannung, und die hydraulische Spanneinrichtung individuelle Vorspannung mit Hilfe von Drehmoment- dient lediglich dazu, temporär eine bestimmte Vorspanschlüsseln eingestellt werden soll, wobei die Reihenfol- nung zu erzeugen. Die insoweit bekaoite Einrichtung ge des Anziehens der Schraubbolzen nach einem be- hat demgemäß ein gänzlich anderes Anforderungsprofil stimmten Schema erfolgen muß. Die Erfahrung hat ge- als die hier vorgeschlagene hydraulische Spannmutter; zeigt, daß aufgrund unterschiedlicher Schraubwider- 10 würde man die bekannte Einrichtung beispielsweise stände und menschlicher Unzulänglichkeiten dieses her- zum Einspannen einer mit hoher Geschwindigkeit rotiekömmliche Einspannen von Schleifscheiben unsicher ist rend angetriebenen Schleifscheibe einsetzen, so wäre Namentlich aufgrund lokaler Überspannungen kommt sie nicht in der Lage, den dynamischen Beanspruchunes immer wieder zu explosionsartigem Bersten von gen und insbesondere den dabei auftretenden achspar-Schleifscheiben mit gefährlichen Konsequenzen für 15 alleien Kräften Rechnung zu tragen. Menschen und Material Bevorzugte Weiterbildungen der neuen hydrauli-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sehen Spannmutter sind Gegenstand entsprechender hydraulische Spannmutter anzugeben, die den extremen Unteransprüche.

dynamischen Beanspruchungen gewachsen ist, welche Die Zeichnung veranschaulicht den oben erläuterten

an der Einspannung rotierender, namentlich schnellau- 20 Stand der Technik sowie die Erfindung an mehreren fender Werkzeuge oder Werkstücke auftreten. Insbe- Ausführungsbeispielen. Es zeigt

sondere soll eine sichere Einspannung auch bei solchen F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine bekannte hy-

rotierenden Werkzeugen oder Werkstücken unter allen draulische Spannmutter;

Betriebsbedinungen gewährleistet sein, bei denen auf F i g. 2 einen Axialschnitt durch ein Ausführungsbei-

dem Umfang achsparallele Kräfte wirken und Momente 25 spiel der Erfindung; um zur Drehachse senkrechte Achsen hervorrufen. F i g. 3 eine Draufsicht auf die in F i g. 2 dargestellte

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, Spannmutter in Richtung des Pfeiles in F i g. 2; daß im Gehäusekörper mehrere Zylinderbohrungen F i g. 4 einen Axsalschnitt durch eine Schleifscheibenparallel sowie konzentrisch zur Rotationsachse ange- einspannung mit einer hydraulischen Spannmutter geordnet und mit dem Kanal verbunden sind, in denen eine 30 maß F i g. 2;

entsprechende Anzahl von Kolben individuell abgedich- F i g. 5 einen halben Axialschnitt eines abgeänderten

tet und beweglich geführt ist Der Gehäusekörper die- Ausführungsbeispieles und

ser Spannmutter erleidet auch in starken Fliehkraftfei- F i g. 6 einen halben Axialschnitt eines anderen Aus-

dern und bei hohem Druck des Druckmediums keine führungsbeispieles.

Verformung. Vor allem aber sind die einzeln bewegli- 35 F i g. 1 zeigt im Schnitt eine an sich bekannte hydrauchen Druckkolben in der Lage, beim Autreten achspar- Hsche Spannmutter. Sie weist einen Gehäusekörper 1 alleler Kräfte auszuweichen, ohne daß es zu einem Ver- auf mit den beiden Stirnflächen 2 und 3. Die dem Werkkanten und damit Verklemmen zwischen Kolben und zeug bzw. Werkstück (nicht dargestellt) zugewandte Zylinder kommt Die mit dem (geringfügigen) Auswei- Stirnseite 2 weist eine eingearbeitete umlaufende Nut 4 chen eines Kolben einhergehende Druckerhöhung im 40 auf, die zur Ausbildung des hydraulischen Druckraumes Druckmedium verteilt sich gleichmäßig auf alle anderen und als Führung des axial verschiebbaren Ringkolbens 6 Kolben, so daß einerseits keine lokalen Überspannun- dient Der Ringkolben ist gegen den Druckraum mittels gen auftreten, andererseits die Einspannung des nicht des Dichtringes 7 abgedichtet, der eine umlaufende Nut achsparallel belasteten Werkzeugs oder Werkstücks in 9 aufweist, so daß sich der Dichtring bei hohen hydraulieher vorteilhafter Weise erhöht wird. 45 sehen Drücken spreizen kann. Die von dem Werkstück

Wird die neue hydraulische Spannmutter zum Ein- bzw. dem Werkzeug abgewandte Stirnfläche der hyspannen einer Schleifscheibe eingesetzt, so können die draulischen Spannmutter weist eine axiale Bohrung 10 Druckkolben im Rahmen des kommunizierenden zur Führung des Stellkolbens 11 auf. Die Bohrung läuft Drucksystems der Spannvorrichtung beim Auftreten in Richtung zur Stirnfläche 3 in einen Gewindeabschnitt achsparalleler Kräfte ausweichen und schädliche lokale so 13 für die Stellschraube 14 aus, die mit dem Stellkolben Überspannungen vermeiden, wenn beim Schleifen die gekoppelt ist Durch Eindrehen der Stellschraube beeinzelnen Kolben-Zylinder-Einheiten die Beiührungs- wegt sich der Stellkolben in Richtung zum Ringkolben, zone zwischen der Schleifscheibe und dem bearbeiteten d. h. der Druckraum wird verkleinert, so daß sich ein Werkstück durchlaufen. Die momentane Einleitung hoher Druck aufbaut, der den Ringkolben gegen das achsparalleler Kräfte in die Schleifscheibe und die hy- 55 Werkstück bzw. Werkzeug preßt draulische Spannmutter ruft keinerlei Moment in bezug F i g. 2 zeigt einen Axialschnitt durch eine e;-findungs-

auf eine quer zur Rotationsachse verlaufende Achse gemäße Spannmutter, während F i g. 3 eine Draufsicht hervor, wie dies beim eingangs beschriebenen Stand der in Richtung des Pfeils in F i g. 2 zeigt Technik der Fall ist Wie aus F i g. 2 ersichtlich, weist die erfindungsgemä-

Aus der GB-PS 12 77 610 ist zwar eine hydraulische 60 ße hydraulische Spannmutter einen Gehäusekörper 15' Spanneinrichtung bekanntgeworden, die in einer CoI- mit Innengewinde 16 auf. In die in Richtung zum Werkzenmutter untergebracht ist und aus mehreren über den zeug bzw. Werkstück (nicht dargestellt) zeigende Stirn-Umfang der Mutter verteilt angeordneten Zylinderboh- fläche 17 sind Bohrungen 18 als Druckräume und Führungen sowie in diese eingesetzten Druckkolben be- rungen für die Druckkolben 19 mit Dichtung 19'einbesteht. Dabei handelt es sich um eine Vorspanneinrich- 65 arbeitet. In der von dem Werkstück bzw. Werkzeug tung, mit deren Hilfe der Muiterkörper unter Längung abgewandten Stirnfläche 20 des Gehäusekörpers ist eides Bolzens von dem zu spannenden Werkstück abge- ne umlaufende Nute 21 eingearbeitet, deren Boden in hoben wird, so daß zwischen Mutter und Werkstück eine konzentrische Nut von geringerer Breite übergeht.

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Diese Nut geringerer Breite steht als umlaufender Druckraum 22 in kommunizierender Verbindung mit den Druckräumen der Druckkolben 19 über die kranzartig angeordneten Verbindungsbohrungen 23. In die umlaufende Nut 21 ist ein Ringkörper 24 eingesetzt, der die Nut geringerer Breite überdeckt. Wie aus Fig.2 ersichtlich, verjüngt sich der Querschnitt des Ringkörpers in Richtung zur Stirnfläche 24 derart, daß zwei Schweißfugen 25,26 mit Schweißfasen für die Schweißnähte 23' und 26' gebildet sind. Im unteren Bereich ist to die Entlüftungsbohrung 28' mit Dichtkugel 29 und Gewindestift 28 dargestellt

Aus F i g. 3 geht die kranzartige Anordnung der Verbindungsbohrungen ohne weiteres hervor. In die Mantelfläche des Gehäusekörpers sind einerseits ein Sicherheitsschmiemippel 27 und andererseits eine Entlastungsschraube in Form des Gewindestifts 28 eingesetzt Zur Herstellung der erfindungsgemäßen hydraulischen Spannmutter werden in einen Ringkörper mit Innengewinde die Bohrungen für die Druckkolben in der einen Stirnfläche und die umlaufende Nut 21 sowie die Nut geringerer Breite gebohrt bzw. gefräst. Anschließend wird in die umlaufende Nut der Ringkörper 24 eingesetzt und wie aus F i g. 2 ersichtlich eingeschweißt Anschließend werden die Druckkolben 19 eingesetzt Die Druck-Beaufschlagung der Druckkolben erfolgt in an sich bekannter Weise mittels einer Schmierpresse.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Spannmutter in Schleifmaschinen für die Bearbeitung von Brammen ist anhand des Ausführungsbeispiels in Fig.4 erläutert Die Schleifscheibenaufnahme 30 läuft in einen Gewindeabschnitt 31 aus. Die Schleifscheibe 32 ist auf der Schleifscheibenaufnahme zwischen deren Stirnfläche 33 und einem an sich bekannten Spannflansch 34 angeordnet Auf den Gewindeabschnitt 31 ist die Spannmutter gemäß F i g. 2 bzw. 3 aufgeschraubt Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die hydraulische Spannmutter wird bei entlastetem Druckraum bis zum Anschlag der hydraulischen Spannmutter an den Spannflansch auf das Gewinde aufgeschraubt und ca. 0,5 Umdrehungen zurückgedreht Anschließend wird der Druckraum beaufschlagt Dies hat zur Folge, daß sich die Druckkolben gegen den Spannflansch anlegen und in einer Kreisringzone gegen diesen mit gleichmäßigem Druck anstehen.

In F i g. 5 weist der Gehäusekörper 15' ebenfalls Bohrungen 18 für die Druckkolben 19 auf. Im Bereich der zum nicht dargestellten Werkstück zeigenden Stirnseite weist jede Bohrung 18 eine umlaufende Nut 38 auf, in die eine Stangendichtung 39 eingesetzt ist Die Druckkolben weisen im Bereich ihrer zum Druckraum zeigenden Stirnseite 40 abgerundete Kanten 41 auf.

F i g. 6 zeigt in der gleichen Darstellung wie F i g. 5 ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannmutter. Der Gehäusekörper 15' weist im Bereich der zum nicht dargestellten Werkstück zeigenden Stirnseite eine umlaufende Nut 38 auf, in die eine Stangendichtung 39 eingesetzt ist Die Schulter 44 der Nut die zum nicht dargestellten Werkstück zeigt, bildet einen thermischen Schutz des Werkstoffs der Stangendichtung gegen die von dem zu bearbeitenden heißen Werkstück abgegebene Wärme, z. B. einer aufgeheizten Bramme, deren Oberfläche von Zunder frei geschliffen wird. Die Druckkolben 19 sind in Bohrungen 18 geführt weisen ebenfalls eine abgerundete, in Richtung zum Druckraum zeigende Kante 41 auf. Zusätzlich ist ihre in Richtung zum Druckraum zeigende Stirnseite 48 konkav ausgebildet

Sowohl in F i g. 6 als auch in F i g. 2 laufen die Bohrungen 18 für die Druckkolben 19 in die Oberfläche des Gehäusekörpers konisch aus, so daß ihre konischen Flächen 49 mit den Druckkolben einen sich erweitern den Ringspalt begrenzen. Dieser Ringspalt hat zur.Folge, daß auf die Druckkolben und die konischen Flächen gelangender Schleifstaub aufgrund der Zentrifugalkräfte abgeschleudert wird, so daß praktisch nur ein Bruchteil des sonst üblichen Schleifstaubes zur Dichtung gelangen kann und in deren elastisches Material eingebettet wird.

Die Druckkolben 19 weisen weiterhin an ihren Stirnflächen 35 einen kleineren Durchmesser auf. Diese Stirnflächen sind zudem gehärtet und können aufgrund des kleineren Durchmessers nicht zum Auftauchen der Kolbenlauffläche 32 führen. Eine ballige Form der Stirnfläche der Druckkolben bewirkt auch bei nicht parallelen Aufspannflächen der nicht gezeigten Werkstücke jeweils eine geanu definierte Kraftrichtung innerhalb der Druckkolben, ohne zum Verkanten der Kolben zu führen.

Durch die Trennung von Zylinderraum 18 und umlaufendem Druckraum 22 ist es möglich, den Druckraum 22 sehr klein auszuführen und dadurch bedingt auch bei hohen hydraulischen Drücken die Kraft auf den Gehäusekörper gering zu halten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 tels Innengewinde auf den Spannbolzen einer Spann-Patentansprüche: vorrichtung für umlaufende Werkstücke oder Werkzeuge aufschraubbar ist, und in dem ein umlaufender

1. Hydraulische Spannmutter mit einem ringför- Kanal für ein Druckmedium sowie ein Zylinder mil eimigen Gehäusekörper, welcher mittels Innengewin- s nem darin abgedichtet geführten Kolben zur Ausübung de auf den Spannbolzen einer Spannvorrichtung für der Spannkraft auf das Werkstück bzw. Werkzeug anumlaufende Werkstücke oder Werkzeuge auf- geordnet sind, wobei in den Kanal ein Rückschlagventil schraubbar ist, und in dem ein umlaufender Kanal zur Einführung von Druckmedium und zur Aufrechterfür ein Druckmedium sowie ein Zylinder mit einem haltung des Spanndrucks sowie ein Ablaßventil zur darin abgedichtet geführten Kolben zur Ausübung io Druckentlastung münden.

der Spannkraft auf das Werkstück bzw. Werkzeug Solche hydraulischen Spannmuttern sind handelsübangeordnet sind, wobei in den Kanal ein Rückschlag- lieh und daher bekannt (vgL Informationsblatt Nr. ventil zur Einführung von Druckmedium und zur 10.1.001, März 1976 der Fa. Amtec KG Löck-Aufrechterhaltung des Spanndrucks sowie ein Ab- mann & Co, Köln). Sie sind als Ringzylinder ausgebillaßventil zur Druckentlastung münden, dadurch 15 det, in dem ein Ringkclben axial verschieblich gelagert gekennzeichnet, daß im Gehäusekörper (15') ist In den ringförmigen Zylinderraum, der zugleich den mehrere Zylinderbohrungen (18) parallel sowie kon- umlaufenden Kanal für das Druckmedium darstellt, zentrisch zur Rotationsachse angeordnet und mit führt eine Bohrung, durch die — unter Zwischenschaldem Kanal (22) verbunden sind, in denen eine ent- tung geeigneter Abschlußorgane — das Druckmedium sprechende Anzahl von Kolben (19) individuell ab- 20 in den Zylinderraum eingeführt werden kann; die Abgedichtet und beweglich geführt ist Schlußorgane sind so ausgebildet, daß das Druckmedi-

2. Hydraulische Spannmutter nach Anspruch 1, um mit Druck beaufschlagt, unter Druck gehalten vom dadurch gekennzeichnet, daß in die von den Druck- Druck entlastet werden kann.

kolben (19) abgewandte Stirnfläche (20) des Gehäu- Der den eingangs erwähnten ringförmigen Gehäuse-

sekörpers (15') eine umlaufende Nut (25') eingear- 25 körper bildende Ringzylinder wird mit seinem Innenge-

beitet ist, der Boden der umlaufenden Nut in eine winde im allgemeinen auf einen Wellenschaft aufge-

Nut geringerer Breite übergeht, und daß in die um- schraubt, auf den auch das einzuspannende Werkzeug

laufende Nut (25') ein Ringkörper (24) einge- bzw. Werkstück aufgeschoben ist, derart, daß eine

schweißt ist, der die Nut geringerer Breite zur Aus- Druckbelastung des Druckmediums den Ringkolben in

bildung des umlaufenden Kanals (22) übergreift 30 Anlage an dieses Werkzeug bzw. Werkstück bringt und

3. Hydraulische Spannmutter nach Anspruch 2, es auf der Welle festspannt Beim Rotationsantrieb der dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (24) in Welle wird das Werkzeug bzw. Werkstück dann mitge-Richtung zur Stirnfläche (20) des Gehäusekörpers nommen.

(15') unter Bildung von zwei konzentrischen Diese hydraulischen Spannmuttern werden beispiels-

Schweißfugen (25,26) konusartig verjüngt ist 35 weise zum Einspannen der Schermesser von Besäum-

4. Hydraulische Spannmutter nach einem der An- maschinen, in Führungssegmenten von Stranggußanlasprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß im Ge- gen, bei Pressen und Walzgerüsten sowie zum Aufspanhäusekörper (15') eingangs der Bohrungen (18) für nen schwerer Werkstücke bei Hobel-, Bohr- und Karusdie Druckkolben (19) jeweils eine Nut (38; 42) für selldrehbänken eingesetzt Zum Einspannen schnellaueine Stangendichtung (39; 43) vorgesehen ist. 40 fender, namentlich auch empfindlicher Werkzeuge wie

5. Hydraulische Spannmutter nach Anspruch 4, Schleifscheiben sind hydraulische Spannmuttern bislang dadurch gekennzeichnet daß die Stangendichtung nicht in Erwägung gezogen worden. Tatsächlich besteht (42) durch eine umlaufende Schulter (44) des Gehäu- beim Einsatz der bekannten hydraulischen Spannmutsekörpers (15') geschützt ist. tern die Gefahr, daß sich der die äußere Zylinderwan-

6. Hydraulische Spannmutter nach einem der An- 45 dung bildende Ringabschnitt des Gehäusekörpers unter sprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Einfluß eines starken Fliehkraftfeldes und dem Bohrungen (18) für die Druckkolben (19) sich konus- Druck des Druckmediums im Zylinderraum radial aufartig erweiternd in die Stirnfläche (17) des Gehäuse- weitet. Bereits gerings Aufweitungen können zu einem körpers (15') münden. Leck zwischen Zylinder und Kolben führen, was einen

7. Hydraulische Spannmutter nach einem der An- 50 Druckverlust und einen entsprechenden Spannkraftabsprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der fall zur Folge hat.

Druckkolben (19) druckseitig eine abgerundete Bei Schleifscheiben kommt hinzu, daß diese häufig an

Kante (47) hat. ihrem Umfang nicht nur in Umfangsrichtung tangential,

8. Hydraulische Spannmutter nach einem der An- sondern auch achsparallel belastet werden, beispielssprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die 55 weise dann, wenn bei einer Schleifmaschine zum Entdruckseitige Stirnfläche (48) des Druckkolbens (19) Zündern von Brammen die Schleifscheibe nicht nur rokonkay ausgebildet isi. tierend über das Werkstück geführt wird, sondern auch

9. Hydraulische Spannmutter nach einem der An- quer dazu in Richtung der Rotationsachse. In diesem sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Fall werden auf den jeweils im Kontakt mit dem Werk-Druckkolben (19) an ihren dem Werkzeug bzw. 60 stück befindlichen Abschnitt der Schleifscheibe achs-

E Werkstück zugewandten Stirnflächen (35) einen parallele Querkräfte ausgeübt, welche - lokal umlau-

[I kleineren Durchmesser haben. fend - auf den Ringkolben wirken und zu einer axialen

ja Kippbewegung desselben im Ringzylinder führen, wo-

|·ί bei zugleich dynamische Schwingungsvorgänge ange-

(■;' 65 stoßen oder erzwungen werden. Verkantungen des

£■ Ringkolbens im Ringzylinder mit der Konsequenz einer

'; Die Erfindung betrifft eine hydraulische Spannmutter Beschädigung des Kolbens, des Zylinders oder einer

;i^; mit einem ringförmigen Gehäusekörper, welcher mit- zwischen beiden eingesetzten Dichtung können die FoI-