DE4113449C1

DE4113449C1 - Chuck mandrel for work with prismatic aperture - has balls, allocated to expanding face(s), independently movable in peripheral direction

Info

Publication number: DE4113449C1
Application number: DE4113449A
Authority: DE
Inventors: Hansjoerg 7307 Aichwald De Weissinger
Original assignee: Carl Mahr & Co 7300 Esslingen De GmbH
Current assignee: MAHR GMBH, 37073 GOETTINGEN, DE
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1992-07-16
Anticipated expiration: 2011-04-26

Abstract

A centring bush (7) is mounted on a preturned ball bearing bush (5) and can move on the central spindle (2) between the abutment faces of end collar (3) and clamping sleeve (24). The latter is also movable on the spindle and can be forced against the centring bush by an adjusting screw (28). Three balls (17), spaced around a taper dia. (11) at one end of the centring bush, and three ones spaced around a second taper dia. (12) at the opposite end locate against the bore to be centred, the end abutment faces and the centring bush tape dia. USE/ADVANTAGE - For chucks for work with prismatic aperture, with reliable clamping of toothed profiles etc.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spanndorn sowie ein Spann futter zum Aufnehmen von Werkstücken mit einer prismati schen Umfangsfläche, mit den Merkmalen des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 2.The invention relates to a mandrel and a clamping chuck for holding workpieces with a prismati peripheral surface, with the features of the generic term of claims 1 and 2.

Wenn bei Werkstücken die Rundheit oder die Exzentrizi tät einer Bohrung zu einer Zylinderaußenfläche gemessen werden soll, ist es notwendig, das Werkstück mit einer Genauigkeit zu spannen, die wenigstens um den Faktor 2 höher liegt als der zu erwartende Gestaltsfehler, damit tatsächlich der Gestaltsfehler und nicht eine fehler hafte Aufspannung des Werkstücks ermittelt wird. Ein Spanndorn, der eine sehr genaue Spannung eines Werk stücks mit zylindrischer Bohrung gestattet, ist aus der DE-OS 36 39 871 bekannt.If the roundness or eccentricity of workpieces a bore to an outer cylinder surface measured it is necessary to use a workpiece Accuracy that is at least a factor of 2 is higher than the expected design error, so actually the design error and not a mistake adhesive clamping of the workpiece is determined. A Mandrel, which is a very precise tension of a work piece with a cylindrical bore is allowed from the DE-OS 36 39 871 known.

Dieser Spanndorn enthält einen zylindrischen Grundkörper, auf dem mit Hilfe einer Ku gelbüchse eine Zentrierbüchse vorgespannt und damit spielfrei beweglich geführt ist. An einem Ende des zylindrischen Grundkörpers sitzt starr eine radiale Ringschulter, während an dem gegenüberliegenden Ende, ebenfalls spielfrei mit Hilfe einer Kugelbüchse ge führt, ein rohrförmiges Druckstück vorhanden ist. Das rohrförmige Druckstück trägt ebenfalls eine ra diale Ringschulter, die der feststehenden Ringschul ter gegenübersteht, wobei zwischen beiden Ringschul tern die Zentrierhülse liegt. Die Zentrierhülse ist an beiden Enden kegelstumpfförmig zugespitzt, so daß zu der Bohrung der Zentrierhülse koaxiale Spreizflächen entstehen, die in entgegengesetzte Richtung weisen.This mandrel contains a cylindrical body on which a Ku yellow rifle a centering rifle biased and thus is guided free of play. At one end of the cylindrical basic body rigidly sits a radial Ring shoulder while at the opposite end, also free of play with the help of a ball bushing leads, a tubular pressure piece is present. The tubular pressure piece also carries a ra diale ring shoulder, that of the fixed ring school ter faces, between the two ring school ters the centering sleeve. The centering sleeve is tapered at both ends so that coaxial expansion surfaces to the bore of the centering sleeve arise that point in the opposite direction.

Die eigentlichen Klemmglieder zum Festlegen des Werk stücks auf dem Spanndorn sind Kugeln, die auf den Spreizflächen aufliegen und mit Hilfe der radialen Ringschultern auf den Spreizflächen verschoben wer den. Damit die Kugeln an dem Spanndorn bleiben, wenn kein Werkstück aufgesetzt ist, sind sie mit Hilfe von Stabfedern fixiert, die ein Stück weit in Umfangs richtung der jeweiligen Spreizfläche verlaufen und sodann in Richtung auf die unmittelbar benachbarte Ringschulter abgeknickt sind. Mit dem abgeknickten Ende sind die Spreizfedern in entsprechenden Bohrungen der Ringschultern verankert. Aufgrund dieser Anbrin gung können sich die Kugeln auf den Spreizflächen etwa parallel zur Erzeugenden der Spreizfläche bewegen. Eine Bewegung der Kugeln in Umfangsrichtung ist aus geschlossen. The actual clamping elements for setting the work pieces on the mandrel are balls that are on the Spread surfaces and use the radial Ring shoulders moved on the spreading areas the. So that the balls stay on the mandrel, if no workpiece is placed, they are with the help of Rod springs fixed, which are a bit wide in circumference direction of the respective spreading surface and then towards the immediately adjacent one Ring shoulder are kinked. With the kinked The end of the spreading springs is in the corresponding holes anchored to the ring shoulders. Because of this attachment the balls can spread on the spreading surfaces move parallel to the generatrix of the spreading surface. A movement of the balls in the circumferential direction is over closed.

Da bei dem bekannten Spanndorn alle dem Spannen die nenden Teile einfache rotationssymmetrische Körper sind, können sie mit sehr großer Genauigkeit herge stellt werden, was die Genauigkeit der Spannung günstig beeinflußt. Allerdings lassen sich mit dem bekannten Spanndorn nur Gegenstände mit zylindrischer Bohrung besonders gut spannen. Weist das zu vermessen de Werkstück dagegen in der Bohrung eine Verzahnung auf, läßt die Genauigkeit der Spannung mit dem be kannten Spanndorn etwas zu wünschen übrig, wenn die Teilung der Kugeln längs dem Umfang der Spreizflächen nicht mit der Teilung der Verzahnung übereinstimmt.Because with the well-known mandrel all the clamping parts simple rotationally symmetrical body are, they can be very precise represents what the accuracy of the voltage favorably influenced. However, with the known mandrel only objects with cylindrical Clamp the hole particularly well. Know how to measure it de workpiece, however, a toothing in the hole on, the accuracy of the voltage with the be knew mandrel something to be desired if the Division of the balls along the circumference of the spreading surfaces does not match the pitch of the gearing.

Sinngemäß das gleiche gilt für das Spannfutter nach der DE-OS 36 39 871, das in ähnlicher Weise wie der Spanndorn ausgeführt ist.The same applies analogously to the chuck after DE-OS 36 39 871, which in a similar manner as the Mandrel is executed.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, einen Spanndorn bzw. ein Spannfutter zu schaffen, die es gestatten, auch Werkstücke zu spannen, die eine prismatische Fläche aufweisen, beispielsweise eine Profilverzahnung oder ähnliches.Based on this, it is an object of the invention to Mandrel or a chuck to create the allow workpieces to be clamped, one have prismatic surface, for example a Profile teeth or the like.

Infolge der begrenzten Beweglichkeit der Kugeln in Umfangsrichtung der Spreizfläche hat jede Kugel die Möglichkeit, sich geringfügig in Umfangsrichtung zu verlagern, um die Verteilung der Kugeln längs dem Umfang der Spreizflächen exakt an den polygonalen Querschnitt des zu spannenden Werkstücks anzupassen, das mit dem Spanndorn bzw. dem Spannfutter aufgenommen werden soll. Beispielsweise im Falle eines Zahnrades, dessen Bohrung profilverzahnt ist, können sich die Kugeln an die Verzahnung anpassen, so daß beide an einer jeweiligen Kugel anliegendenFlanken der Profilver zahnung gleichen Druck ausüben. Wären die Kugeln starr gefesselt, könnte ein solcher Ausgleich nicht statt finden und die Teilung der Kugel müßte exakt mit der Teilung der Profilverzahnung übereinstimmen, was nur mit sehr großem Aufwand zu erreichen wäre. Die Beweg lichkeit der Kugeln in Umfangsrichtung eliminiert dieses Problem, so daß nach wie vor einfache rotations symmetrische Teile zur Anwendung kommen, die hochgenau zu fertigen sind.Due to the limited mobility of the balls in Each sphere has the circumferential direction of the expansion surface Possibility of becoming slightly circumferential shift to the distribution of the balls along the Extent of the spreading areas exactly at the polygonal Adapt the cross section of the workpiece to be clamped, that with the mandrel or chuck shall be. For example, in the case of a gear, whose bore is serrated, the balls can adjust to the toothing, so that both on one flanks of the profile ver apply the same pressure to the teeth. If the balls were rigid tied up, such compensation could not take place find and the division of the ball should be exactly with the Division of the profile toothing match what only could be achieved with great effort. The movement circumference of the balls eliminated this problem, so that still simple rotations symmetrical parts are used that are highly precise are to be manufactured.

Die begrenzte Beweglichkeit der Kugeln in Umfangsrich tung der Spreizfläche läßt sich am einfachsten dadurch verwirklichen, daß die betreffende Stabfeder parallel zu der Achse des zylindrischen Körpers bzw. der zylindri schen Bohrung verlaufenden Abschnitt enthält. Dabei wird die Nachgiebigkeit umso größer, je länger dieser Abschnitt ist. Ein Abschnitt möglichst großer Länge läßt sich erreichen, wenn die Stabfedern mit ihrem von der Kugel abliegenden Ende in der Zentrierhülse verankert sind.The limited mobility of the balls in the circumferential direction The easiest way to expand the spreading surface realize that the relevant bar spring parallel to the axis of the cylindrical body or the cylindri section. Here the longer the flexibility, the greater the flexibility Section is. A section of the greatest possible length can be achieved if the bar springs with their end away from the ball in the centering sleeve are anchored.

Aus Platzersparnisgründen lassen sich die in Umfangs richtung verlaufenden Abschnitte der Stabfedern in Nuten unterbringen, die in der Zentrierhülse in Umfangs richtung verlaufen und von denen in Achsrichtung sich erstreckende Nuten ausgehen, die die entsprechenden Spreizflächen durchsetzen, um so Platz zum Durchtritt des in Achsrichtung verlaufenden Abschnittes der Stab federn zu schaffen.To save space, they can be expanded in scope Directional sections of the bar springs in Accommodate grooves in the centering sleeve in circumference direction and of which in the axial direction extending grooves that correspond to the corresponding Push through spreading areas to make room for passage of the axial section of the rod to create feathers.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen standes der Erfindung dargestellt: Es zeigen:In the drawing are exemplary embodiments of the counter State of the Invention: Shown:

Fig. 1 einen Spanndorn gemäß der Erfindung in einer Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt, Fig. 1 shows a mandrel according to the invention in a side view and partially in longitudinal section;

Fig. 2 den Spanndorn nach Fig. 1, geschnitten entlang der Linie II-II nach Fig. 1 und Fig. 2 shows the mandrel of Fig. 1, cut along the line II-II of Fig. 1 and

Fig. 3 ein Spannfutter gemäß der Erfindung in einem Längsschnitt. Fig. 3 shows a chuck according to the invention in a longitudinal section.

In Fig. 1 ist ein Spanndorn 1 veranschaulicht, mit dessen Hilfe es möglich ist, Werkstücke mit kreis runder Bohrung ebenso zu spannen wie Werkstücke, bei denen die Bohrung eine Profilverzahnung enthält. Der Spanndorn 1 weist einen bolzenförmigen zylindri schen Grundkörper 2 auf, der über seine gesamte Länge einen konstanten Durchmesser aufweist. An seinem in Fig. 1 unteren Ende geht der Grundkörper 2 einstückig in eine scheibenförmige Platte 3 über, an der eine Plane, radial nach außen wegstehende Ringschulter 4 ausgebildet ist. Die Ringschulter 4 liegt in einer Ebene, auf der die Längsachse des Grundkörpers 2 senk recht steht.In Fig. 1, a mandrel 1 is illustrated, with the help of which it is possible to clamp workpieces with a circular bore as well as workpieces in which the bore contains a profile toothing. The mandrel 1 has a bolt-shaped cylindri's body 2 , which has a constant diameter over its entire length. At its lower end in FIG. 1, the base body 2 merges in one piece into a disk-shaped plate 3 , on which a tarpaulin, ring shoulder 4 projecting radially outward is formed. The annular shoulder 4 lies in a plane on which the longitudinal axis of the base body 2 is perpendicular.

Auf dem zylindrischen Grundkörper 2 läuft eine Kugel büchse 5, von der der Übersichtlichkeit halber nur ihre auf der zylindrischen Außenfläche des Grundkör pers 2 laufenden Kugeln 6 veranschaulicht sind. Die Kugelbüchse 5 dient der spielfreien Lagerung einer rohrförmigen Zentrierhülse 7, die eine zylindrische glatte Innenbohrung 8 enthält. Die Abmessungen der Innenbohrung 8 sowie der Außendurchmesser des Grund körpers 2 sind derart bemessen, daß die Zentrierhül se 7 unter geringer Vorspannung mit Hilfe der Kugel büchse 5 gelagert ist, so daß sie insgesamt spielfrei auf dem Grundkörper 2 beweglich ist.On the cylindrical base body 2 , a ball bush 5 runs , of which, for the sake of clarity, only their balls 6 running on the cylindrical outer surface of the base body 2 are illustrated. The ball bushing 5 is used for the play-free mounting of a tubular centering sleeve 7 which contains a cylindrical smooth inner bore 8 . The dimensions of the internal bore 8 and the outer diameter of the body 2 are dimensioned such that the Zentrierhül se 7 under low pretension by means of the ball bushing 5 is mounted so that it is movable in total play on the base body. 2

Die Zentrierhülse 7 ist an ihren beiden Enden mit rota tionssymmetrischen Spreizflächen 11, 12 versehen, die zueinander und zu der Innenbohrung 8 koaxial sind. Die beiden Spreizflächen 11, 12 sind Außenkegelflächen, d. h. ihre Erzeugende ist eine Gerade und sie sind so orientiert, daß sie sich in Richtung von der Mitte der Zentrierhülse 7 weg verjüngen. Zwischen den bei den Spreizflächen 11 und 12, die ansonsten die gleiche Geometrie aufweisen, erstreckt sich ein im we sentlichen zylindrischer Abschnitt 13 der Zentrierhül se, dessen Außendurchmesser so groß ist wie der maxi male Durchmesser der beiden gleich dimensionierten Spreizflächen 11 und 12.The centering sleeve 7 is provided at both ends with rotation-symmetrical spreading surfaces 11 , 12 , which are coaxial to one another and to the inner bore 8 . The two expansion surfaces 11 , 12 are outer conical surfaces, ie their generatrix is a straight line and they are oriented so that they taper away in the direction away from the center of the centering sleeve 7 . Between the spreading surfaces 11 and 12 , which otherwise have the same geometry, extends an essentially cylindrical section 13 of the centering sleeve, the outer diameter of which is as large as the maximum diameter of the two equally dimensioned spreading surfaces 11 and 12 .

In dem zylindrischen Abschnitt 13 befinden sich zwei in Umfangsrichtung verlaufende, im Querschnitt recht eckige Nuten 14 und 15, die mit Abstand voneinander konzentrisch um die Innenbohrung 8 herumliegen; sie weisen beide einen geraden Nutengrund auf. Von jeder der beiden in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 14, 15 gehen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel je weils drei, etwa äquidistant verteilte und in Längs richtung der Zentrierhülse 7 verlaufende gerade Nuten 16 aus, die in die jeweils benachbarte Spreizfläche 11, 12 einmünden und diese schneiden. Die genaue Lage und die Anzahl der Längsnuten 16 richtet sich nach der Profilverzahnung des mit dem Spanndorn 1 zu spannenden Werkstücks.In the cylindrical section 13 there are two grooves 14 and 15 which run in the circumferential direction and are rectangular in cross section and which are concentrically spaced around the inner bore 8 ; they both have a straight groove bottom. From each of the two circumferential grooves 14 , 15 go in the illustrated embodiment, each three, approximately equidistantly distributed and extending in the longitudinal direction of the centering sleeve 7 straight grooves 16 , which open into the adjacent spreading surface 11 , 12 and cut it. The exact position and the number of longitudinal grooves 16 depend on the profile toothing of the workpiece to be clamped with the mandrel 1 .

Die eigentlichen Klemmkörper zum Festlegen eines Werk stücks sind gehärtete Kugeln 17, die auf den Spreiz flächen 11, 12 gleiten. Die Anzahl der Kugeln 17 je Spreizfläche 11, 12 entspricht der Anzahl der Nuten 16, d. h. beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind je Spreizfläche 11, 12 drei und damit insgesamt sechs Kugeln 17 vorhanden, die im Falle einer Profilverzah nung des Werkstücks, die eine durch drei teilbare An zahl von Zähnen aufweist, jeweils um 120° gegeneinan der versetzt sind. Jede dieser Kugeln 17, die unter einander alle denselben Durchmesser aufweisen, ist mittels einer aus Federdraht bestehenden Stabfeder 18 gefesselt. Die Stabfedern 18 sind ebenfalls untereinan der gleich, so daß es genügt, die Gestalt einer der Stabfedern 18 ausführlich zu erläutern. The actual sprags for setting a work piece are hardened balls 17 , the surfaces 11 , 12 slide on the expansion. The number of balls 17 per expansion surface 11 , 12 corresponds to the number of grooves 16 , ie in the exemplary embodiment shown there are three and thus a total of six balls 17 per expansion surface 11 , 12 , which, in the case of a profile toothing of the workpiece, can be divided by three Has a number of teeth, each offset by 120 °. Each of these balls 17 , which all have the same diameter, is tied by means of a rod spring 18 made of spring wire. The bar springs 18 are also mutually the same, so that it is sufficient to explain the shape of one of the bar springs 18 in detail.

Jede Stabfeder 18 weist einen Schenkel 19 auf, der ra dial bezüglich der Zentrierhülse 7 verläuft und in einer Bohrung 21 in der Zentrierhülse steckt. Die Bohrung 21 befindet sich in dem Grund der betreffen den Nut 14 oder 15, wobei die Anzahl der Bohrungen mit der Anzahl der Kugeln 17 übereinstimmt. Im Anschluß an den Schenkel 19 ist die Stabfeder 18 in Umfangs richtung umgebogen und bildet einen der betreffen den Nut 14, 15 folgenden Abschnitt 22, der innerhalb der betreffenden Nut 14, 15 verläuft und nicht über die Außenkontur der Zentrierhülse 7 übersteht. Der Durchmesser der Stabfeder 18 ist deutlich kleiner als die lichte Weite der Nuten 14, 15, so daß der Ab schnitt 22 in der Nut 14, 15, bezogen auf die Achs richtung der Zentrierhülse 7, viel Spiel hat. An einer mit der Längsnut 16 fluchtenden Stelle ist jede Stab feder 18 in Richtung auf die benachbarte Spreizfläche 11 oder 12 umgebogen, so daß ein Abschnitt 23 ent steht, der etwa parallel zu der Mantellinie des zylindrischen Abschnitts 13 der Zentrierhülse 7 liegt. Auf diesem Abschnitt 23 jeder Stabfeder 18 steckt auf dem freien Ende eine der Kugeln 17, die hierzu eine durch die Kugelmitte führende Bohrung enthält und an dem Ende des Abschnitts 23 festgeklebt ist.Each bar spring 18 has a leg 19 which extends ra dial with respect to the centering sleeve 7 and is inserted in a bore 21 in the centering sleeve. The hole 21 is located in the bottom of the relevant groove 14 or 15 , the number of holes corresponding to the number of balls 17 . Following the leg 19 , the bar spring 18 is bent in the circumferential direction and forms one of the relevant groove 14 , 15 following section 22 which extends within the relevant groove 14 , 15 and does not protrude beyond the outer contour of the centering sleeve 7 . The diameter of the bar spring 18 is significantly smaller than the inside width of the grooves 14 , 15 , so that the section 22 in the groove 14 , 15 , based on the axis direction of the centering sleeve 7 , has a lot of play. At one point aligned with the longitudinal groove 16 , each rod spring 18 is bent in the direction of the adjacent spreading surface 11 or 12 , so that a section 23 is formed which is approximately parallel to the surface line of the cylindrical section 13 of the centering sleeve 7 . On this section 23 of each bar spring 18 is one of the balls 17 on the free end, which for this purpose contains a bore through the center of the ball and is glued to the end of section 23 .

Infolge dieser Form der Halterung der Kugeln 17 kön nen diese auf den entsprechenden Spreizflächen 11, 12 gleiten, wobei sie infolge der Rücksprungkraft der zugehörigen Stabfeder 18 gegen die betreffende Spreiz fläche 11,12 federnd vorgespannt sind.As a result of this form of retention of the balls 17 Kgs NEN this on the proper expansion surfaces 11, 12 slide while being resiliently biased due to the return force of the associated rod spring 18 against the respective spreading surface 11,12.

Um die Beweglichkeit der Kugeln 17 in Umfangsrichtung der Spreizfläche 11, 12 nicht zu behindern, haben auch die in Längsrichtung verlaufenden Nuten 16 eine Weite, die deutlich größer ist als der Durchmesser des Ab schnittes 23. In order not to impede the mobility of the balls 17 in the circumferential direction of the expansion surface 11 , 12 , the grooves 16 running in the longitudinal direction also have a width which is significantly larger than the diameter of the section 23 .

Um die Kugeln 17 zu spreizen, ist schließlich ein rohrförmiges Druckstück 24 vorhanden, das ebenfalls auf dem zylindrischen Grundkörper 2 spielfrei ge führt ist. Hierzu befindet sich im Bereich des Druck stücks 24 auf dem Grundkörper 2 eine weitere Kugel büchse, die von der Kugelbüchse 5 unabhängig ist und von der lediglich ihre Kugeln 25 veranschaulicht sind. Das Druckstück 24 läuft auf den Kugeln 25 mit seiner Bohrung 26 spielfrei und radial vorgespannt. Es trägt an seiner der Ringschulter 4 gegenüberlie genden Stirnseite ebenfalls eine Ringschulter 27, die in einer auf der Längsachse des Grundkörpers 2 senkrecht stehenden Ebene liegt.In order to spread the balls 17 , there is finally a tubular pressure piece 24 , which is also free of play on the cylindrical base body 2 . For this purpose, in the area of the pressure piece 24 on the base body 2 there is another ball bushing which is independent of the ball bushing 5 and of which only its balls 25 are illustrated. The pressure piece 24 runs on the balls 25 with its bore 26 without play and radially preloaded. It also carries an annular shoulder 27 on its end face opposite the annular shoulder 4 , which lies in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the base body 2 .

Mit Hilfe einer Druckschraube 28 kann das Druckstück 24 in Richtung auf die Ringschulter 4 vorgeschoben werden. Die Druckschraube 28 trägt an einem Kopf 29 einen Zylinderbund 31, der in einen konzentrischen Gewindeschaft 32 übergeht. Der Gewindeschaft 32 ist in eine konzentrische Gewindebohrung 33 des Grund körpers 2 eingedreht. Die Gewindebohrung 33 befin det sich an dem der Ringschulter 4 gegenüberliegen den Ende des Grundkörpers 2. Zwischen der Schulter des Zylinderbundes 31 und der benachbarten Stirnfläche des Druckstücks 24 liegt eine Druckscheibe 34, die die Druckkraft überträgt.With the help of a pressure screw 28 , the pressure piece 24 can be advanced in the direction of the ring shoulder 4 . The pressure screw 28 carries on a head 29 a cylinder collar 31 which merges into a concentric threaded shaft 32 . The threaded shaft 32 is screwed into a concentric threaded bore 33 of the basic body 2 . The threaded bore 33 is located on the ring shoulder 4 opposite the end of the base body 2 . Between the shoulder of the cylinder collar 31 and the adjacent end face of the pressure piece 24 is a thrust washer 34 which transmits the pressure force.

Der insoweit beschriebene Spanndorn 1 arbeitet wie folgt: Zunächst wird die Druckschraube 28 gelockert, damit sich das Druckstück 24 von der Ringschulter 4 entfernen kann. Hierdurch wird die Zentrierhülse 7 auf dem Grundkörper 2 beweglich und sie kann auch von der Ringschulter 4 geringfügig zurückbewegt werden. Dadurch können sich die Kugeln 17, die nun nicht mehr an den Ringschultern 27 und 4 anliegen, infolge der Vorspannkraft der sie tragenden Federstäbe 18 zu dem verjüngten Ende der betreffenden Spreiz fläche 11, 12 bewegen. In dieser Stel lung befinden sie sich innerhalb eines imaginären Zylinders, der einen kleineren Durchmesser hat als ein gedachter Zylinder, auf dem die Anlageflächen beim Spannen des Werkstücks liegen. Das Werkstück ist beispielsweise ein Zahnrad, dessen Innenbohrung mit einer Profilverzahnung mit einer durch drei teil baren Anzahl von Zähnen versehen ist. Dieses Zahnrad wird mit seiner Bohrung auf den entspannten Spanndorn 1 aufgeschoben, bis es eine Lage einnimmt, in der sich sowohl die Kugeln 17 der Spreizfläche 11 als auch die Kugeln 17 der Spreizfläche 12 innerhalb der Bohrung befinden. Sodann wird die Druckschraube 29 angezogen, wobei unter ihrer Wirkung die beiden Ringschultern 4 und 27 aufeinander zu bewegt werden. Im Verlauf dieser Bewegung des Druckstücks 24 auf dem Grundkörper 2 kommt eine der Ringschultern 4 oder 27 mit den benachbarten Kugeln 17 in Berührung. Da durch werden einerseits die betreffenden Kugeln 17 etwa parallel zur Erzeugenden der betreffenden Spreiz fläche 11, 12 verschoben und gleichzeitig bewegt sich die Zentrierhülse 7 in Richtung auf die Ring schulter 4. Beim weiteren Anziehen der Druckschraube 29 werden die inzwischen an beiden Ringschultern 4, 27 anliegenden Kugeln 17 auf den Spreizflächen 11, 12 in axialer Richtung entlanggeschoben, wodurch sie zunehmend nach außen gespreizt werden. Bei diesem Auseinanderspreizen dringen die Kugeln 17 in die In nenverzahnung des Werkstückes ein und legen sich an die entsprechenden Zahnflanken an. Wenn dabei die Teilung der Verzahnung nicht exakt mit der Lage der Kugeln 17 übereinstimmt, können die Kugeln sich infolge des in Umfangsrichtung federnden Abschnittes 23 geringfügig in Umfangsrichtung auf ihrer zugehörigen Spreizfläche 11, 12 bewegen, um sich an die Lage der Zahnflanken in dem Werkstück anzupassen. Sie kön nen sich frei auf die Zahnflanken einstellen, so daß beide Zahnflanken, die an einer Kugel 17 anlie gen, mit derselben Kraft beaufschlagt werden.The mandrel 1 described so far works as follows: First, the pressure screw 28 is loosened so that the pressure piece 24 can move away from the annular shoulder 4 . As a result, the centering sleeve 7 is movable on the base body 2 and it can also be moved back slightly from the annular shoulder 4 . As a result, the balls 17 , which are no longer in contact with the annular shoulders 27 and 4 , can move as a result of the pretensioning force of the spring rods 18 carrying them to the tapered end of the spreading surface 11 , 12 in question . In this position, they are located within an imaginary cylinder that has a smaller diameter than an imaginary cylinder on which the contact surfaces lie when the workpiece is clamped. The workpiece is, for example, a gear wheel, the inner bore of which is provided with a profile toothing with a number of teeth that can be divided by three. This gear wheel is pushed with its bore onto the relaxed mandrel 1 until it assumes a position in which both the balls 17 of the expansion surface 11 and the balls 17 of the expansion surface 12 are located within the bore. Then the pressure screw 29 is tightened, the two ring shoulders 4 and 27 being moved towards one another under their action. In the course of this movement of the pressure piece 24 on the base body 2 , one of the ring shoulders 4 or 27 comes into contact with the adjacent balls 17 . Since by the one hand, the balls concerned about 17 to the generatrix of the respective spreading surface parallel 11, 12 displaced and at the same time, the centering sleeve 7 moves in the direction of the annular shoulder. 4 When the pressure screw 29 is further tightened, the balls 17 , which are now in contact with both annular shoulders 4 , 27, are pushed along the spreading surfaces 11 , 12 in the axial direction, as a result of which they are increasingly spread outward. During this spreading apart, the balls 17 penetrate into the internal toothing of the workpiece and lie against the corresponding tooth flanks. If the pitch of the toothing does not exactly match the position of the balls 17 , the balls can move slightly in the circumferential direction on their associated spreading surface 11 , 12 due to the resilient section 23 in order to adapt to the position of the tooth flanks in the workpiece . You can adjust yourself freely to the tooth flanks, so that both tooth flanks, which lie against a ball 17 , are acted upon with the same force.

In gespanntem Zustand liegt jede Kugel 17 an vier Be rührungspunkten an. Ein Berührungspunkt ergibt sich aus der Anlage der Kugel 17 an der benachbarten Ring schulter 4 oder 27, ein weiterer Anlagepunkt befin det sich auf der zugehörigen Spreizfläche 11 bzw. 12, während die letzten beiden Anlagepunkte in der Ver zahnung, d. h. auf den Zahnflanken der Innenverzahnung des Prüflings liegen.In the tensioned state, each ball 17 rests on four contact points. A point of contact results from the contact of the ball 17 on the adjacent ring shoulder 4 or 27 , another contact point is located on the associated spreading surface 11 or 12 , while the last two contact points in the toothing, ie on the tooth flanks of the internal toothing of the examinee.

Da die Federstäbe 18 ohne weiteres in Achsrichtung in den Nuten 14, 15 bewegbar sind, können die Kugeln 17 beim Anziehen der Druckschraube 29 längs den Spreizflächen 11, 12 in Richtung auf die Längsnuten 16 bewegt werden.Since the spring bars 18 are easily movable in the axial direction in the grooves 14 , 15 , the balls 17 can be moved along the expansion surfaces 11 , 12 in the direction of the longitudinal grooves 16 when the pressure screw 29 is tightened.

Wenn die Teilung der Verzahnung des Prüflings nicht durch drei teilbar ist, werden die Bohrungen 21 in der Zentrierhülse 7 so angebracht, daß sie ungefähr um 120° gegeneinander versetzt sind, aber mit der Teilung der Innenverzahnung übereinstimmen. Hierdurch werden zwei benachbarte Bohrungen 21 einen Abstand kleiner als 120° und andere einen Abstand etwas größer als 120° erhalten. Gleichwohl ist eine exakt zentri sche Einspannung gewährleistet. Falls der Teilungs fehler hinreichend klein ist, genügt zur Kompensation auch die in Umfangsrichtung bestehende Beweglichkeit der Kugeln 17, um Werkstücke aufzunehmen, bei denen die Verzahnung kein ganzzahliges Vielfaches von drei ist. If the pitch of the toothing of the test specimen is not divisible by three, the holes 21 are made in the centering sleeve 7 so that they are offset by approximately 120 ° to each other, but match the pitch of the inner toothing. As a result, two adjacent bores 21 are given a distance of less than 120 ° and others a distance of slightly greater than 120 °. Nevertheless, an exact centric clamping is guaranteed. If the pitch error is sufficiently small, the circumferential mobility of the balls 17 is sufficient for compensation to accommodate workpieces in which the toothing is not an integral multiple of three.

Die Federstäbe 18 erzeugen bezüglich der axialen Rich tung des Spanndorns 1 nur eine sehr geringe Kraft. Die Kraft reicht nicht aus, um bei gelöster Druck schraube 29 das Druckstück 24 so weit zurückzudrücken, daß die Kugeln 17 ihre am weitesten innenliegende radiale Stellung einnehmen können. Deshalb kann es, um ein selbsttätiges Zurückdrücken der Zentrierhülse 7 in die entsprechende Stellung zu ermöglichen, zweckmäßig sein, zwischen der betreffenden Ring schulter 4 und 27 und der Zentrierhülse 7 einen O- Ring einzulegen, wie bei 35 für die Ringschulter 4 schematisch gezeigt ist.The spring bars 18 produce with respect to the axial direction Rich the mandrel 1 only a very small force. Not from the force sufficient to at solved pressure screw 29, the pressure member 24 to press back so far that the balls can assume their innermost radial position of the seventeenth Therefore, it can order an automatic pushing back the centering sleeve 7 in the appropriate position to permit, be appropriate between the respective annular shoulder 4 and 27 and the centering sleeve 7 an O-ring insert, as shown at 35, schematically, for the annular shoulder. 4

Die O-Ringe 35, die selbstverständlich, obwohl dies nicht ausdrücklich gezeigt ist, an beiden Enden der Zentrierhülse 7 vorhanden sind, dichten gleichzeitig den Innenraum gegen Verschmutzung ab.The O-rings 35 , which, of course, although this is not expressly shown, are present at both ends of the centering sleeve 7 , simultaneously seal the interior against dirt.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Zentrier hülse 7 gegen Mitdrehen zu sichern. In diesem Falle steckt in einer Bohrung der Platte 3 ein zylindrischer Bolzen 36, der längsverschieblich in eine Bohrung 37 an der benachbarten Stirnseite der Zentrierhülse 7 eingreift.Under certain circumstances, it may be appropriate to secure the centering sleeve 7 against rotation. In this case, a cylindrical bolt 36 is inserted in a bore of the plate 3 and engages longitudinally displaceably in a bore 37 on the adjacent end face of the centering sleeve 7 .

In Fig. 3 ist ein Spannfutter veranschaulicht, das in ähnlicher Weise aufgebaut ist wie der Spanndorn nach Fig. 1 und dazu dient, Werkstücke zu spannen, die eine polygonale Außenseite haben, beispielsweise Wel len u. dgl. Die homologen Bauteile des in Fig. 3 gezeig ten Spannfutters 40 sind deswegen auch mit denselben Bezugszeichen versehen wie sie bei dem Spanndorn 1 verwendet sind. In Fig. 3, a chuck is illustrated, which is constructed in a similar manner to the mandrel according to Fig. 1 and serves to clamp workpieces that have a polygonal outside, for example Wel len u. The homologous components of the chuck 40 shown in FIG. 3 are therefore also provided with the same reference numerals as are used in the mandrel 1 .

Der Grundkörper 2 des Spannfutters 40 ist eine rohrför mige Hülse mit einer zylindrischen durchgehenden glat ten Bohrung 41.The base body 2 of the chuck 40 is a tubular sleeve with a cylindrical continuous bore 41 .

In der zylindrischen Bohrung 41 läuft die Kugelbüchse 5, deren Kugeln 6 die Zentrierhülse 7 spielfrei und gering fügig vorgespannt in dem Grundkörper 2 führen. Die Zentrier hülse 7 ist hierzu mit einer zylindrischen glatten Außen umfangsfläche 42 versehen, zu der koaxial die beiden Spreizflächen 11 und 12 liegen. Die beiden Spreizflächen 11 und 12 münden in eine zu der Außenumfangsfläche 42 koaxiale innere Bohrung 43, die der Aufnahme des zu ver messenden Werkstücks dient. Die Spreizflächen 11 und 12 sind folglich Innenkegelflächen, die, abgesehen von der unterschiedlichen Orientierung, gleiche Geometrie auf weisen. Die lichte Weite der zylindrischen Bohrung 43 entspricht dem kleinsten Durchmesser der beiden Kegel flächen 11 und 12. Der zwischen den beiden Kegelflächen 11 und 12 befindliche Abschnitt der zylindrischen Bohrung 43 ist mit zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 14 und 15 versehen, die parallel und im Abstand zueinan der angeordnet sind. Sie entsprechen funktionsmäßig den Nuten 14 und 15 der Anordnung aus Fig. 1 und dienen der Aufnahme der Stabfedern 18, die endseitig in den Umfangsnuten 14 und 15 verankert sind, von dort ausgehend ein Stück weit in Umfangsrichtung der Zentrierhülse 7 verlaufen, ehe sie an einer in Längsrichtung der Zentrier hülse 7 verlaufenden geraden Nut 16 in Richtung auf die benachbarte Spreizfläche 11, 12 abgewinkelt sind. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind in jeder der Umfangsnut drei Stabfedern 18 enthalten und dement sprechend gibt es auch je Umfangsnut 14, 15 drei Längs nuten 16, die die Umfangsnut 14, 15 mit der unmittelbar benachbarten Spreizfläche 11 bzw. 12 verbindet. Auf dem durch die Nut 16 laufenden Schenkel 23 jeder Stabfeder 19 sitzt, wie vorher beschrieben, jeweils eine Kugel 17; alle Kugeln 17 haben,wie auch bei dem Aufspanndorn nach Fig. 1, untereinander denselben Durchmesser, so daß die beiden von jeweils drei Kugeln 17 gebildeten Kränze eindeutig eine Zylinderfläche definieren können.In the cylindrical bore 41 , the ball bushing 5 runs , the balls 6 of which guide the centering sleeve 7 in the base body 2 free of play and slightly biased. The centering sleeve 7 is provided with a cylindrical smooth outer peripheral surface 42 to which the two spreading surfaces 11 and 12 are coaxial. The two spreading surfaces 11 and 12 open into an inner bore 43 which is coaxial with the outer peripheral surface 42 and serves to receive the workpiece to be measured. The spreading surfaces 11 and 12 are consequently inner conical surfaces which, apart from the different orientation, have the same geometry. The inside diameter of the cylindrical bore 43 corresponds to the smallest diameter of the two cone surfaces 11 and 12 . The portion of the cylindrical bore 43 located between the two conical surfaces 11 and 12 is provided with two circumferential grooves 14 and 15 which are arranged parallel and at a distance from one another. Functionally, they correspond to the grooves 14 and 15 of the arrangement from FIG. 1 and serve to receive the rod springs 18 , which are anchored at the ends in the circumferential grooves 14 and 15 , starting from there extending a little in the circumferential direction of the centering sleeve 7 before they run on one in the longitudinal direction of the centering sleeve 7 extending straight groove 16 are angled in the direction of the adjacent expansion surface 11 , 12 . In the illustrated embodiment, three rod springs 18 are contained in each of the circumferential groove and accordingly there are also three longitudinal grooves 16 per circumferential groove 14 , 15 , which connects the circumferential groove 14 , 15 with the immediately adjacent spreading surface 11 and 12 , respectively. On the leg 23 running through the groove 16 of each bar spring 19 , as previously described, there is in each case a ball 17 ; all balls 17 , as in the mandrel according to FIG. 1, have the same diameter among one another, so that the two rings formed by three balls 17 can clearly define a cylindrical surface.

Ein Ende des rohrförmigen Grundkörpers ist mit Hilfe der scheibenförmigen Platte 3 abgeschlossen, die eine Bohrung 44 zum Durchtritt des zu vermessenden Prüflings enthält. Der scheibenförmigen Platte 3 gegenüber ist in dem rohrförmigen Grundkörper 2 das Druckstück 24 ge lagert, und zwar wiederum mit Hilfe einer weiteren von der Kugelbüchse 5 unabhängigen Kugelbüchse, von der lediglich ihre Kugeln 25 im einzelnen gezeigt sind. Das Druckstück 24 enthält eine koaxiale Sackbohrung 45, die sich in Richtung auf die Zentrierbüchse 7 öff net, um es zu ermöglichen, daß der Prüfling tief ge nug in das Spannfutter eingesteckt werden kann.One end of the tubular base body is closed off with the aid of the disk-shaped plate 3 , which contains a bore 44 for the passage of the test specimen to be measured. The disc-shaped plate 3 opposite is in the tubular base body 2, the pressure piece 24 ge, again with the help of another ball bushing 5 independent ball bushing, of which only their balls 25 are shown in detail. The pressure piece 24 contains a coaxial blind hole 45 , which opens in the direction of the centering bushing 7 to enable the test specimen to be inserted deeply enough into the chuck.

Die Betätigung des Druckstücks 24 geschieht mit Hilfe eines Stabes 47, der quer zu der Längsachse des Grund körpers 2 an der Rückseite des Druckstückes 24 ver läuft. Der Grundkörper 2 enthält hierzu zwei miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen 46 durch die der Stab 46 hindurchgesteckt ist. An der Außenseite ist der Grundkörper 2 mit einem Außengewinde 48 versehen, auf das eine entsprechend große Mutter 49 aufgeschraubt ist, auf deren zu der scheibenförmigen Platte 3 weisen den Stirnseite 50 der Stab 47 aufliegt. Durch Drehen der Mutter 49 kann sie in Richtung auf die scheiben förmige Platte 3 vor- oder von dieser zurückbewegt werden. Wenn die Mutter 49 so gedreht wird, daß sie sich in Richtung auf die scheibenförmige Platte 3 be wegt, drückt der Stab 47 das Druckstück 24 in Richtung auf die scheibenförmige Platte 3. Dadurch legt sich die plane Anschlagfläche 27 an die benachbarten Kugeln 17 an. Diese übertragen die Längsbewegung auf die Zentrierhülse 7, wodurch auch die Kugeln 17, die der scheibenförmigen Platte 3 benachbart sind, sich an deren Anlagefläche 4 anlegen.The actuation of the pressure piece 24 is done with the help of a rod 47 which runs transversely to the longitudinal axis of the basic body 2 at the rear of the pressure piece 24 ver. For this purpose, the base body 2 contains two aligned through openings 46 through which the rod 46 is inserted. On the outside, the base body 2 is provided with an external thread 48 , onto which a correspondingly large nut 49 is screwed, on the end face 50 of which the bar 47 rests, facing the disk-shaped plate 3 . By turning the nut 49 , it can be moved in the direction of the disk-shaped plate 3 or moved back therefrom. When the nut 49 is rotated so that it moves in the direction of the disk-shaped plate 3 , the rod 47 presses the pressure piece 24 in the direction of the disk-shaped plate 3 . As a result, the flat abutment surface 27 bears against the adjacent balls 17 . These transmit the longitudinal movement to the centering sleeve 7 , as a result of which the balls 17 , which are adjacent to the disk-shaped plate 3 , also rest on their contact surface 4 .

Wenn in das Spannfutter 40 ein Prüfling eingesetzt ist, werden durch diese Bewegung der Zentrierhülse 7 und des Druckstückes 24 die Kugeln 17 mit Hilfe der beiden Spreizflächen 11 und 12 an den Prüfling angedrückt. Infolge der Halterung der Kugeln 17 an den von den Federstäben 18 gebildeten Stielen können sich die Ku geln 17 an das Profil des Prüflings anpassen.If a test specimen is inserted into the chuck 40 , the balls 17 are pressed onto the test specimen by means of this movement of the centering sleeve 7 and the pressure piece 24 with the aid of the two expansion surfaces 11 and 12 . As a result of the mounting of the balls 17 on the stems formed by the spring bars 18 , the Ku gels 17 can adapt to the profile of the test specimen.

Im übrigen ist die Handhabung des Spannfutters 40 nach Fig. 3 sinngemäß dieselbe wie die Handhabung des Spann dorns 1 aus den Fig. 1 und 2.Incidentally, the handling of the chuck 40 according to FIG. 3, as the same as the handling of the clamping mandrel 1 from FIGS. 1 and 2.

Claims

1. mandrel ( 1 ) for clamping workpieces with a prismatic opening, with a cylindrical base body ( 2 ), which at one end carries a radially projecting annular shoulder ( 4 ), with one with its cylindrical bore ( 8 ) without play on the cylindrical base body ( 2 ) axially displaceable centering sleeve ( 7 ), which carries both ends of the bore ( 8 ) coaxial, rotationally symmetrical spreading surfaces ( 11 , 12 ), the generators of which intersect outside the centering sleeve ( 7 ), with a radial annular shoulder ( 27 ) having tubular pressure piece ( 24 ) which is guided without play on the cylindrical base body ( 2 ) and can be preloaded by means of a pre-tensioning device ( 28 ) in the direction of the ring shoulder ( 4 ) located on the cylindrical base body ( 2 ), the centering sleeve ( 7 ) between the annular shoulder ( 4 ) of the base body ( 2 ) and the annular shoulder ( 27 ) of the pressure piece ( 24 ), as well as with Stabfe deres ( 18 ) gefes rare balls ( 17 ), which rest on the expansion surfaces ( 11 , 12 ) of the centering sleeve ( 7 ) and are to be brought into contact with the respectively adjacent annular shoulder ( 4 , 27 ), characterized in that the least a spreader (11, 12) associated balls (17) independently of one another in the circumferential direction of the expanding surface (11, 12) are limitedly movable.

2. Chuck ( 40 ) for clamping workpieces with a prismatic outer contour, with a basic body ( 2 ) having a cylindrical bore ( 41 ), which carries a radially inward standing annular shoulder ( 4 ) at one end, with a cylindrical outer circumferential surface ( 42 ) backlash-free in the cylindrical base body ( 2 ) axially displaceable centering sleeve ( 7 ) which on both ends of the cylindrical outer peripheral surface ( 42 ) carries coaxial, rotationally symmetrical spreading surfaces ( 11 , 12 ), the generatrix of which produces the axis of the base body ( 2 ) within the Centering sleeve ( 7 ) cuts with a pressure piece ( 24 ) having a radial annular shoulder ( 27 ), which is guided without play in the cylindrical bore ( 41 ) of the base body ( 2 ) and by means of a pretensioning device ( 46 , 49 ) in the direction of the the base body (2) annular shoulder (4) located can be prestressed, with the centering sleeve (7) between the annular shoulder ( 4 ) of the base body ( 2 ) and the annular shoulder ( 27 ) of the pressure piece ( 24 ) be, as well as with rod springs ( 18 ) bound balls ( 17 ) which rest on the expansion surfaces ( 11 , 12 ) of the centering sleeve ( 7 ) and to be brought into contact with the respective adjacent annular shoulder ( 3 , 27 ), characterized in that the at least one spreading surface ( 11 , 12 ) associated balls ( 17 ) move independently of one another in the circumferential direction of the spreading surface ( 11 , 12 ) to a limited extent are.

3. mandrel or chuck according to claim 1 or 2, characterized in that each a ball ( 17 ) captivating rod spring ( 18 ) has an approximately in the direction parallel to the axis of the base body ( 2 ) extending portion ( 23 ), at least at one end in the circumferential direction, relative to an adjacent bar spring ( 18 ), is movable.

4. mandrel or chuck according to claim 3, characterized in that at least the rod springs ( 18 ) which bind the balls ( 17 ) which are associated with an expansion surface ( 11 , 12 ) are anchored at one end to the centering sleeve ( 7 ).

5. mandrel or chuck according to claim 1 or 2, characterized in that each bar spring ( 18 ) binds only one ball ( 17 ).

6. mandrel or chuck according to claim 4, characterized in that each bar spring ( 18 ) a in the circumferential direction of the centering sleeve ( 7 ) extending portion ( 22 ) and an approximately in the direction parallel to the axis of the base body ( 2 ) extending portion ( 23 ) has, and that at the free end of this angle ( 23 ) the associated ball ( 17 ) is attached.

7. mandrel or chuck according to claim 6, characterized in that the centering sleeve ( 7 ) contains at least one circumferential groove ( 14 , 15 ) in which the circumferential portion ( 22 ) of at least some rod springs ( 18 ) is located, that for each one ball (17) bearing section (23) comprises a communication groove (16) is present, from the running in the circumferential direction groove (14, 15) extends and the adjacent expanding surface (11, 12) intersect, and in that the ball ( 17 ) supporting section ( 23 ) in the associated connecting groove ( 16 ).