DE3816523A1 - Zentrierelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zentrierelement zum Einsetzen in axial fluchtende Lochungen von zwei miteinander zu verbin­ denden Teilen, mit einem Konusteil sowie einer auf diesem Konusteil axial verschiebbaren und radial aufweitbaren Konushülse sowie mit einer das Konusteil und die Konus­ hülse durchgreifenden Spannschraube zum Verbinden und Ver­ stellen von Konusteil und Konushülse zueinander.

Solche bereits bekannten Zentrierelemente dienen zum Aus­ richten und Halten von zwei zu verbindenden Teilen, wobei das Zentrierelement in deckungsgleich übereinanderliegende, gleiche Lochungen der beiden Teile eingesteckt und dann gespannt wird. Durch das radiale Aufweiten des Zentrier­ elementes legt sich dieses in den Lochungen der beiden Teile fest und verbindet sie. Da hierbei nur ein radiales Ver­ spannen erfolgt, müssen bei einer erforderlichen Anlage der beiden Teile aneinander mit Hilfe von zusätzlichen Spann­ pratzen oder Spannbrieden die zentrierten Teile - z. B. zwei aufeinanderliegende Platten - gegeneinander gepreßt werden.

Dabei muß darauf geachtet werden, daß das Spannen des oder der Zentrierelemente einerseits und das Spannen der Spann­ pratzen od. dgl. andererseits so vorgenommen wird, daß diese Spannvorgänge durch die quer zueinander stehenden Spannrichtungen möglichst wenig gegenseitig behindert werden. Würden nämlich zunächst die Spannpratzen schon etwas fester angezogen werden, so würde dies das Zentrieren behindern; umgekehrt wäre bei zuerst fest angezogenen Zentrierelementen beim anschließenden Spannen der Spann­ pratzen od. dgl. eine dichte Anlage der beiden Teile aneinander behindert. Dementsprechend erfordert die Hand­ habung "Gefühl" beim wechselweisen Spannen des oder der Zentrierelemente und der Spannpratzen od. dgl., um einer­ seits die gewünschte Zentrierlage und andererseits eine dichte Anlage der Teile aneinander zu erreichen.

Ein wesentlicher, weiterer Nachteil besteht noch darin, daß bei Durch­ messerdifferenzen der beiden Bohrungen in den zu verbindenden Teilen unterschiedliche Haltekräfte vorhanden sind und sich auch entsprechende Positionierfehler ergeben können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zentrierelement der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem die vorgenannten Probleme vermie­ den werden. Insbesondere sollen die zusätzlichen Halteelemente - Spannprat­ zen, Spannbrieden u. dgl. - auch entbehrlich sein, so daß unter anderem die Handhabung vereinfacht ist. Außerdem soll der Einsatzbereich er­ weitert sein. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesonde­ re vorgeschlagen, daß das Konusteil als Doppelkonusteil mit sich jeweils zu seinen äußeren Enden verjüngenden Konusabschnitten ausgebildet ist und daß zwei voneinander getrennte, mindestens in Ausgangslage beabstandete Konushülsen vorgesehen sind, von denen je eine auf einem der Konusab­ schnitte sitzt und die in axialer Richtung gegensinnig aufeinander zu durch wenigstens eine Spannschraube verstellbar sind.

Beim Spannen des Zentrierelementes bewegen sich die dabei aufspreizenden Konushülsen aufeinander zu, so daß zusätz­ lich zu der radialen Verspannung der zu haltenden Teile auch ein axiales Spannen und damit ein Zusammenziehen und Aneinanderlegen der beiden Teile erfolgt. Somit ist ein dreidimensionales, exaktes Lagefixieren der Teile aus­ schließlich mit Hilfe dieses Zentrierelementes ohne Zu­ hilfenahme von zusätzlichen Haltern möglich, wodurch unter anderem auch die Handhabung beim Verbinden bzw. Positionieren der Teile wesentlich vereinfacht ist. Zweckmäßigerweise sind vorzugsweise tellerartige, mit der Spannschraube verbundene Druckelemente zum Beaufschlagen der äußeren Stirnseite der Konushülsen vorgesehen. Durch diese Druckelemente werden die Konushülsen beim Anziehen der Spannschraube aufeinander zu bewegt und dabei gleichzeitig radial aufgespreizt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Druckelemente und die Spannhülsen zusätzlich in voneinander wegweisender, axialer Richtung miteinander verbunden sind. Beim Lösen der Spannschraube werden dadurch die Spannhülsen von den Druckelementen mitgenommen, so daß ein Lösen der Verbindung zwischen dem Zentrierelement und den Teilen erfolgt.

Eine Ausführungsform sieht vor, daß das Konusteil, bezogen auf seine Mittelquerschnittsebene, symmetrische Konus­ abschnitte aufweist. Ein solches Konusteil ist einfach herstellbar und kann in beliebiger Lage eingesetzt werden. Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung ist vorgesehen, daß die Spannhülsen und gegebenen­ falls die Konusabschnitte unterschiedliche Außendurchmesser und/oder unterschiedliche Konuswinkel haben. Dadurch ist auch ein Einsatz des Zentrierelementes in Teile mit unter­ schiedlichen Bohrungen möglich. Dabei können je nach vor­ handenem Bohrungsdurchmesser entsprechende Spannhülsen auf das Konusteil aufgesetzt werden. Durch unterschiedliche Konuswinkel kann erreicht werden, daß sich das Zentrier­ element zuerst in der Bohrung des einen Teiles festlegt und anschließend das andere Teil beim weiteren Spannen der Spannschraube an das erste Teil heranzieht und festlegt.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Zentrierelement im Längsschnitt,

Fig. 2 ein zwei Werkstücke verbindendes Zentrierelement,

Fig. 3 ein in Spannstellung befindliches Zentrierelement mit Druck­ federelementen,

Fig. 4 ein Zentrierelement im Längsschnitt mit im Außendurchmesser unterschiedlichen Spannhülsen und

Fig. 5 eine abgewandelte Ausführungsform eines Zentrierelementes.

Ein Zentrierelement 1 (Fig. 1) weist ein Doppelkonusteil 2 mit sich jeweils zu seinen äußeren Enden verjüngenden Konusabschnitten 3, 3 a, auf diese aufgesetzte Konushülsen 4, 5 sowie eine Spannschraube 6 auf. In dem in Fig. 1 ge­ zeigten Ausführungsbeispiel ist das Doppelkonusteil 2, bezogen auf seine Mittelquerschnittsebene, symmetrisch mit zwei gleichen Konusabschnitten 3, 3 a ausgebildet. Dadurch ergibt sich ein etwa tonnenförmiger Umriß. Das Doppel­ konusteil 2 hat eine zentrale Längsbohrung 7 zum Durch­ führen der Spannschraube 6.

Die beiden Konushülsen 4, 5 werden beim Spannen an ihren äußeren Stirnseiten durch etwa tellerartige Druckelemente 8, 9 beaufschlagt. Das Druckelement 8 ist in den Aus­ führungsbeispielen einstückig mit der Spannschraube 6 verbunden und das andere Druckelement 9 hat eine zentrale Gewindebohrung 10 zum Eingreifen des Gewindeteiles der Spannschraube 6.

Beim Anziehen der Spannschraube 6 werden die Druckelemente 8, 9 und somit auch die von diesen beaufschlagten Konus­ hülsen 4, 5 axial zueinander bewegt. Die inneren Enden der Konushülsen 4, 5 haben einen entsprechenden Abstand zur Bildung eines Bewegungsfreiraumes.

Bei axialer Bewegung der Konushülsen 4 und 5 spreizen diese radial etwas auf, wobei die radiale Bewegung im allgemeinen im Bereich von einigen Zehntel Millimetern liegt. Die Konushülsen sind in Längsrichtung geschlitzt, wobei vorzugsweise in Umfangsrichtung abwechselnd von der einen und von der anderen Stirnseite her eingreifende Längsschlitze vorgesehen sind.

Das erfindungsgemäße Zentrierelement 1 kann, wie in Fig. 2 und 4 erkennbar, mit im Außendurchmesser unterschiedlichen Konushülsen 4, 5 ausgebildet sein. Dabei besteht die Mög­ lichkeit, auf ein vorhandenes Doppelkonusteil 2 je nach Durchmesser der Aufnahmebohrungen in den miteinander zu verbindenden Teilen passende Konushülsen 4 bzw. 5 aufzu­ setzen. Fig. 4 zeigt ein Zentrierelement, bei dem die Konushülse 4 einen größeren Außendurchmesser als die Konushülse 5 hat.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist auch der Außendurchmesser des Konusabschnittes 3 gegenüber dem Konusabschnitt 3 a vergrößert ausgebildet. Auf diesem Konusabschnitt 3 sitzt auch hier eine im Durchmesser gegenüber der unteren Konushülse 5 größere Konushülse 4. Durch die Verwendungsmöglichkeit von im Durchmesser unter­ schiedlichen Konushülsen ist auf einfache Weise - durch Auswechseln der Konushülsen - ein Anpassen an die jeweils vorhandenen Zentrierlöcher in den miteinander zu ver­ bindenden Teilen möglich.

Darüber hinaus können auch bei den beiden Konusabschnitten 3, 3 a unterschiedliche Konuswinkel vorgesehen sein. In diesem Falle erfolgt nicht wie bei gleichen Konuswinkeln ein im wesentlichen gleichzeitiges Festlegen des Zentrier­ elementes in beiden Werkstücken 11 und 12, sondern man erreicht dadurch, daß das Zentrierelement 1 sich zuerst in der einen Bohrung festlegt und dann erst in dem anderen Teil, wobei dieses dann an das erste Teil herangezogen wird.

Um beim Lösen des Zentrierelementes 1 ein axiales Ver­ schieben der miteinander verspannten Konusteile zu er­ reichen, sind die Druckelemente 8, 9 und die Spannhülsen zusätzlich in voneinanderwegweisender, axialer Richtung miteinander verbunden (vgl. Fig. 1, 2 und 4). Dazu weisen die Konushülsen 4, 5 im Bereich ihrer äußeren Enden etwa radial nach innen weisende Ringstege 13 auf, die von Ringansätzen 14 der Druckelemente 8, 9 hintergriffen werden. Dadurch werden die Konushülsen beim Lösen der Spannschraube 6 axial nach außen mitgenommen. Anstatt innen in die Konushülsen eingreifender Mitnehmerelemente zum axialen Mitnehmen beim Lösen können auch Mitnehmerteile vorgesehen sein, welche die Konushülsen außen übergreifen und in entsprechende Ringnuten eingreifen.

Erwähnt sei noch, daß zum Lösen der Spannverbindung beider Konusverbindungen zwischen dem Doppelkonusteil 2 und dem Schraubenschaft Axialverbindungsteile vorgesehen sein können, welche ein sicheres Lösen der Konusverbindungen erzwingen. Auch können diese Mittel so ausgebildet sein, daß gezielt zunächst die eine Konusverbindung und dann die andere Konusverbindung gelöst wird. Dadurch besteht die Möglichkeit, das Zentrierelement in einer Platte als "Stehbolzen" eingespannt zu lassen, während das andere Teil durch die gelöste Konusverbindung entnommen werden kann.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Zentrierelementes, wobei hier zum Lösen der Konusverbin­ dungen zwischen den Stirnseiten des Doppelkonusteiles 2 und den benachbarten Innenseiten der Konushülsen 4, 5 Druckfederelemente 17 eingesetzt sind. Diese können z. B. aus federelastischen Zwischenscheiben aus Kunststoff bestehen. Gegebenenfalls kann auch zwischen den äußeren Stirnseiten der Konushülsen 4, 5 ein solches Druckfederelement einge­ setzt sein. Gegebenenfalls kann dazu auch ein ringnutförmiger Einstich im Mittelbereich des Doppelkonusteiles 2 vorgesehen sein. Auch besteht die Möglichkeit, daß solche Druckfeder­ elemente zusätzlich zu den gezeigten Ringansätzen 14 und den Ringnuten 15 od. dgl. Ausziehmittel eingesetzt werden.

Bei den in Fig. 3 gezeigten Druckfederelementen 17 handelt es sich um elastische Kunststoffscheiben, die beim axialen Zusammenpressen auch etwas in die axial darüber bzw. darunter liegenden Freiräume verdrängt werden können.

Wie in den Figuren erkennbar, ist die Spannschraube 6 mit einem Mehrkant zum Angreifen eines Drehwerkzeuges versehen. Sie kann auch einen Innensechskant oder eine andere An­ griffsstelle für ein Drehwerkzeug aufweisen.

Fig. 5 zeigt noch eine abgewandelte Ausführungsvariante eines Zentrierelementes 1, bei dem zwei unabhängig voneinander betätigbare Spannschrauben 6, 6 a vorgesehen sind. Das Doppel­ konusteil 2 hat in diesem Ausführungsbeispiel in seiner Längsbohrung 7 ein Gewinde, in die die Spannschrauben 6, 6 a eingeschraubt sind. Insbesondere bei zu befestigenden bzw. zu zentrierenden Werkstücken 11, 12 mit Durchgangslöchern besteht die Möglichkeit, das Zentrierelement 1 in einem der Werkstücke festzuspannen und ohne Lösen dieser Ver­ bindung das andere Werkstück ein- und ausspannen zu können. Falls eines der Werkstücke ein Sackloch aufweist, ist die Spannschraube 6 a an ihrem inneren, der anderen Schraube 6 zugewandten Ende mit einer Angriffsstelle 19 für ein Ver­ drehwerkzeug versehen. Nach dem Herausdrehen der oberen Spannschraube 6 ist diese Angriffsstelle zum Anziehen der unteren Konushülse 5 zugänglich.

Wie die obere Spannschraube 6 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 auch die untere Spannschraube 6 a mit einem vor­ zugsweise einstückig verbundenen Druckelement 18 verbunden.

In Versuchen hat sich gezeigt, daß bei einem Außendurch­ messer des Zentrierelementes 1 von 20 mm sich Auszugskräfte in der Größe um 700 Kilopond ergeben. Auch daraus ist er­ sichtlich, daß in den meisten Anwendungsfällen der ausschließ­ liche Einsatz der erfindungsgemäßen Zentrierelemente ohne weitere, zusätzliche Spann- und Halteelemente möglich ist.

Die Konushülsen 4, 5 oder aber auch nur eine der Konushülsen kann außen mehrkantig, z. B. vierkantig ausgebildet sein. Dies kann in Anpassung an entsprechend geformte Werkstücklöcher vorgesehen sein, wobei aber anstatt von Löchern in den Werk­ stücken auch Nuten vorgesehen sein können. Damit die Zentrier­ elemente auch zum Positionieren in Drehrichtung dienen, ist bei einer äußeren, mehrkantigen Ausführung der Konushülsen auch eine entsprechende Verdrehsicherung zwischen Doppel­ konusteil 2 und der bzw. den Konushülsen 4 und 5 vorgesehen. Dies kann erreicht werden, indem auch die Konusabschnitte 3 bzw. 3 a und auch die entsprechenden Gegenflächen (Innenseiten) der Konushülsen 4 bzw. 5 mehrkantig ausgebildet sind. Auch ist für besondere Anwendungsfälle eine kombinierte Aus­ bildung mit z. B. im Bereich einer Konushülse 4 mehrkantigen und im Bereich der anderen Konushülse 5 rundem bzw. zylindri­ schem Querschnitt möglich.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (13)

1. Zentrierelement zum Einsetzen in axial fluchtende Löcher von zwei miteinander zu verbindenden Teilen, mit einem Konusteil sowie einer auf diesem Konus­ teil axial verschiebbaren und radial aufweitbaren Konushülse sowie mit einer das Konusteil und die Konushülse durchgreifenden Spannschraube zum Ver­ binden und Verstellen von Konusteil und Konushülse zueinander, dadurch gekennzeichnet, daß das Konusteil als Doppelkonusteil (2) mit sich jeweils zu seinen äußeren Enden verjüngenden Konus­ abschnitten (3, 3 a) ausgebildet ist und daß zwei voneinander getrennte, mindestens in Ausgangslage beabstandete Konushülsen (4, 5) vorgesehen sind, von denen je eine auf einem der Konusabschnitte sitzt und die in axialer Richtung gegensinnig auf­ einander zu durch wenigstens eine Spannschraube (6) verstellbar sind.

2. Zentrierelement nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Doppelkonusteil (2) etwa tonnen­ förmig ausgebildet ist und eine zentrale Längs­ bohrung (7) zum Durchführen der Spannschraube (6) hat.

3. Zentrierelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vorzugsweise tellerartige, mit der Spannschraube (6) verbundene Druckelemente (8, 9) zum Beaufschlagen der äußeren Stirnseiten der Konushülsen (4, 5) vorgesehen sind.

4. Zentrierelement nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Druckelement (9) eine zentrale Gewindebohrung (10) zum Eingreifen des Schrauben­ endes hat und daß das andere Druckelement (8) mit der Spannschraube (6) kopfseitig verbunden oder von dem Schraubenkopf außenseitig übergriffen ist.

5. Zentrierelement nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckelemente (8, 9) und die Konushülsen (4, 5) zusätzlich in voneinander wegweisender, axialer Richtung miteinander verbunden sind.

6. Zentrierelement nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Konushülsen (4, 5) im Bereich ihrer äußeren Enden etwa radial nach innen weisende Ringstege (13) haben und daß an den Druckelementen (8, 9) Ringansätze (14) zum Hintergreifen der Ringstege (13) vorgesehen sind.

7. Zentrierelement nach einem oder mehreren der An­ sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konushülsen (4, 5) in axialer Richtung geschlitzt sind und vorzugsweise mehrere, in Umfangsrichtung abwechselnd von der einen und von der anderen Stirnseite her eingreifende Längsschlitze aufweisen.

8. Zentrierelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppel­ konusteil (2), bezogen auf seine Mittelquerschnitts­ ebene, symmetrische Konusabschnitte (3, 3 a) aufweist.

9. Zentrierelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Konushülsen (4, 4 a) und gegebenenfalls die Konusabschnitte (3, 3 a) unterschiedliche Außendurchmesser und/oder unter­ schiedliche Konuswinkel haben.

10. Zentrierelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stirnseiten des Doppelkonusteiles (2) und den be­ nachbarten Innenseiten der Konushülsen (4, 5) und/oder den zueinander gewandten Stirnseiten der Konushülsen, Druckfederelemente (17), vorzugsweise federelastische Zwischenscheiben insbesondere aus Kunststoff vorge­ sehen sind.

11. Zentrierelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten der Konushülsen (4, 5) zylindrisch sind.

12. Zentrierelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Konushülse (4, 5) außenseitig mehrkantig, vorzugsweise vierkantig und dann vorzugsweise auch innenseitig so­ wie das Doppelkonusteil (2) außenseitig mehrkantig, insbesondere entsprechend den Konushülsen-Außenseiten ausgebildet ist (sind).

13. Zentrierelement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwei vonein­ ander unabhängige Spannschrauben (6, 6 a) vorgesehen sind, die jeweils mit einer Konushülse bzw. einem Konusabschnitt zusammenwirken und in eine Gewinde- Längsbohrung des Doppelkonusteiles eingreifen und daß wenigstens eine der Spannschrauben (6, 6 a) bei ihrem inneren Ende eine zusätzliche Angriffsstelle (19) für ein Verdrehwerkzeug aufweist.