DE4330738A1 - Nachstelleinrichtung für hydraulische Spannhülsen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nachstelleinrichtung für hydraulische Spannhülsen, bestehend aus einem in einer Dichtungshülse mit einer Kolbenstange geführten, in einen Hydraulik-Füllraum hineinragenden Verdrängerkolben und einer auf die Kolbenstange wirkenden Verschlußschraube.

Bei bekannten hydraulischen Spanndornen oder Spannfuttern werden zum Spannen hydraulische Spannhülsen verwendet. Bei diesen Spannhülsen wird das zum Weiten der Spannhülsen erforderliche Hydraulik-Volumen durch Anziehen einer Spanneinrichtung verdrängt, indem hierbei ein Kolben in den das Hydraulik-Volumen aufweisenden Füllraum eingeführt wird. Mit dem hierdurch erzeugten hydraulischen Druck wird die Spannhülse radial geweitet und das auf dem Spanndorn oder in dem Spannfutter angeordnetes Werkzeug oder Werkstück gespannt. Durch Undichtigkeiten im Bereich der Abdichtung der Spannhülse tritt über die Benutzungsdauer ein Verlust an Hydraulik-Medium auf, wodurch das zum Spannen zur Verfügung stehende Hydraulik-Volumen reduziert wird, so daß durch das Anziehen der Spanneinrichtung nicht mehr die erforderliche Spannkraft erzeugt werden kann. Um diesen Effekt auszugleichen, ist eine zusätzliche Nachstelleinrichtung vorgesehen, die in ihrem Aufbau der Spanneinrichtung gleicht. Zum Ausgleich des Verlustes des Hydraulik-Mediums wird mittels dieser Nachstelleinrichtung ein Verdrängerkolben in den Füllraum hineinbewegt. Bei diesem Nachstellen von Hand besteht nun die Gefahr, daß der Verdrängerkolben zu weit in den Füllraum hinein verschoben wird, so daß der Volumenverlust überkompensiert wird. Dies hat zur Folge, daß hierdurch bereits eine Vorspannung der Spannhülse erfolgt, wodurch eine radiale Weitung der Spannhülse bedingt ist, so daß eine Werkzeug- oder Werkstückmontage nicht mehr möglich ist. Weiterhin besteht das Risiko, daß beim anschließenden Spannen mittels der Spanneinrichtung eine Überdehnung der Spannhülse erfolgt, die zur Zerstörung derselben führen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehenden Nachteile zu vermeiden und eine Möglichkeit zu schaffen, wodurch ein automatischer, insbesondere dosierter Ausgleich des Volumenverlustes erfolgt, und zwar mittels einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Lösung.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen der Kolbenstange und der Verschlußschraube eine unter Federkraft gegen die Kolbenstange anliegende Hubstange derart angeordnet ist, daß im angezogenen Zustand der Verschlußschraube in Abhängigkeit von im Füllraum befindlichem Hydraulik-Volumen eine Nachstellung des Verdrängerkolbens durch die federbelastete Hubstange erfolgt. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Hubstange im angezogenen Zustand der Verschlußschraube nur in Richtung der auf sie wirkenden Federkraft verschiebbar und in Gegenrichtung arretiert ist. Erfindungsgemäß kann demnach über die federbelastete Hubstange der Verdrängerkolben der Nachstelleinrichtung bei einer Verringerung des Hydraulik-Volumens im Füllraum selbsttätig nachgeführt werden, und zwar solange bis die auf den Verdrängerkolben wirkende Hydraulik-Kraft im Füllraum gleich der über die Hubstange auf den Verdrängerkolben wirkenden Federkraft ist. Hierdurch wird eine Überkompensierung des Volumenverlustes vermieden. Da die Hubstange in Gegenrichtung zur Federkraft arretiert ist, ist gewährleistet, daß der Verdrängerkolben stets in der einmal erreichten Stellung verbleibt, so daß insofern Volumenveränderungen nicht mehr möglich sind.

Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Spanndorn mit einer erfindungsgemäßen Nachstelleinrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Nachstelleinrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2 und

Fig. 4 eine Einzelheit bei Z in Fig. 3 in vergrößerter Darstellung.

Wie es sich aus Fig. 1 ergibt, weist ein beispielsweise dargestellter Spanndorn 1 eine radial-dehnbare Spannhülse 2 auf, die einen ein Hydraulik-Medium enthaltenden Füllraum 3 umfaßt. Ausgehend von diesem Füllraum 3 verlaufen im Spanndornkörper Radialkanäle 4, die in einen Axialkanal 5 einmünden. Dieser Axialkanal 5 verläuft im dargestellten Ausführungsbeispiel in axialer Richtung durch den gesamten Spanndorn 1 hindurch und ist jeweils an den gegenüberliegenden Enden offen. In das eine offene Ende ist eine Spanneinrichtung 7 eingebracht und in das gegenüberliegende offene Ende eine erfindungsgemäße Nachstelleinrichtung 8. Mittels der Spanneinrichtung 7, die aus einer Spannschraube 9, einem Spannkolben 11 und einer zwischen Spannkolben 11 und Spannschraube 9 angeordneten Kolbenstange 12 besteht, wobei die Kolbenstange 12 durch eine Dichtungshülse 13 verläuft, wird der im Füllraum 3 herrschende Spanndruck erzeugt, indem der Spannkolben 11 derart durch das Anziehen der Spannschraube 9 axial verschoben wird, daß das Hydraulik-Medium im Füllraum 3 komprimiert wird. Hierdurch wird eine geringe radiale Weitung der Spannhülse 2 bewirkt, wodurch ein auf der Spannhülse 2 sitzendes Werkzeug oder Werkstück auf der Spannhülse 2 radial gespannt und fixiert wird. In das andere offene Ende des axialen Kanals 5 ist die Nachstelleinrichtung 8 eingebracht, die dazu dient, einen Volumenverlust des im Füllraum 3 befindlichen Hydraulik-Mediums auszugleichen, indem ein Verdrängerkolben 14 der Nachstelleinrichtung 8 derart axial in Richtung auf die Spanneinrichtung 7 im Axialkanal 5 verschoben wird, daß das Füllvolumen des Füllraumes 3 einschließlich der Radialkanäle 4 und des Axialkanals 5 verringert wird, und zwar entsprechend dem Volumenverlust des im Füllraum 3 und den Kanälen 4, 5 befindlichen Hydraulik-Mediums. An dem Verdrängerkolben 14 ist eine Kolbenstange 15 ausgebildet, die durch eine Dichtungshülse 16 verläuft. Die Dichtungshülse 16 wird, wie die Dichtungshülse 13, mittels einer Außengewindemutter 17 innerhalb des Axialkanals 5 axial fixiert. Insoweit entspricht die Ausbildung der Nachstelleinrichtung 8 derjenigen der Spanneinrichtung 7.

In Fig. 2 ist nun die erfindungsgemäße Nachstelleinrichtung 8 im einzelnen dargestellt. Hieraus ist zu erkennen, daß zwischen der Kolbenstange 15 und einer Verschlußschraube 18 eine Hubstange 19 angeordnet ist. Die Verschlußschraube 18 ist mit einem Außengewinde 21 versehen und in den Axialkanal 5 eingeschraubt. Zwischen der Verschlußschraube 18 und einem Ringbund 22 an der Hubstange 19 ist eine vorzugsweise als Spiralfeder ausgebildete Druckfeder 23 angeordnet. Durch die Druckfeder 23 wird die Hubstange 19 gegen die Kolbenstange 15 angedrückt, so daß die Kolbenstange 15 stets gegen die Hubstange 19 anliegt. Am an der Kolbenstange 15 anliegenden Ende der Hubstange 19 besitzt diese einen kegelförmigen Anlagekörper 24, wobei dessen größere Kegelgrundfläche an der Kolbenstange 15 anliegt. Der Anlagekörper 24 wird im Bereich seiner Kegelmantelfläche von einem Haltekörper 25 umfaßt. Der Haltekörper 25 besitzt an seiner äußeren Umfangsfläche ein Rillenprofil 26, siehe Fig. 4, das mit einem entsprechenden Rillenprofil 27 einer hohlzylindrischen Distanzhülse 28 im Eingriff ist. Die Distanzhülse 28 umfaßt den Haltekörper 25 und ist zwischen der Verschlußschraube 18 und der Außengewindemutter 17 axial festgelegt. Der Haltekörper 25 ist federbelastet mittels einer insbesondere als Spiralfeder ausgebildeten Druckfeder 29, die zwischen der Verschlußschraube 18 und dem Haltekörper 25 angeordnet ist und im dargestellten Ausführungsbeispiel die Druckfeder 23 koaxial umgibt. Der Haltekörper 25 ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß er in seinem Außendurchmesser veränderbar ist. Dies ist vorteilhafterweise dadurch realisiert, daß der Haltekörper 25 aus zwei einander gegenüberliegenden Schalen 31 besteht. An ihrer inneren Umfangsfläche, mit der die Schalen 31 des Haltekörpers 25 den Anlagekörper 24 an seiner Kegelmantelfläche umgeben, weisen diese eine der Kegelmantelfläche angepaßte innere Anlagefläche auf. Hierdurch ist zwischen dem Haltekörper 25 und dem Anlagekörper 24 in der in Fig. 2 dargestellten Anlagestellung ein Form- und Kraftschluß gegeben. Wie es sich aus Fig. 3 ergibt, sind die beiden Schalen 31 durch sie verbindenden Führungsstifte 30 gegeneinander verschiebbar geführt. Das Rillenprofil 26, das an den Umfangsflächen der Schalen 31 ausgebildet ist, ist als Sägezahnprofil hergestellt, wie dies aus Fig. 4 zu erkennen ist. Dieses Sägezahnprofil besteht aus einzelnen, in axialer Richtung hintereinanderliegenden Zähnen 32, zwischen denen Rillen 23 mit einem den Zähnen 32 entsprechenden Negativprofil ausgebildet sind. Der Zahnspitzen-Abstand zwischen den einzelnen Zähnen 32 entspricht dabei einem bestimmten Abstandsmaß Δ. Das Rillenprofil 26 ist dabei derart ausgebildet, daß die Zähne 32 senkrechte Zahnflächen 34 besitzen, die der Verschlußschraube 18 zugekehrt sind und schräg verlaufende Zahnflächen 35 die dem Verdrängerkolben 14 zugeneigt sind. Der Neigungswinkel der schräg verlaufenden Zahnflächen 35 beträgt vorzugsweise 30°. In der inneren Umfangsfläche der Distanzhülse 28 ist das Rillenprofil 27 ausgebildet, das ebenfalls aus einzelnen sägezahnförmigen Zähnen 36 und entsprechenden Rillen 37 besteht, wobei die Zähne 36 und die Rillen 37 jeweils das Negativprofil der Zähne 32 und Rillen 33 aufweisen, so daß in dem Fig. 2 bzw. 4 dargestellten Zustand zwischen den beiden Rillenprofilen 26, 27 eine formschlüssige Verbindung gegeben ist.

Durch die erfindungsgemäße konstruktive Ausgestaltung der Nachstelleinrichtung 8 wird folgende Funktion erreicht. Im gefüllten Zustand des Füllraumes 3 herrscht in diesem ein bestimmter hydraulischer Druck, der gegen den Verdrängerkolben 14 wirkt und auf diesen eine Kraft ausübt, die größer/gleich der Anlagekraft der Hubstange 19 gegen die Kolbenstange 15 ist, die durch die Druckfeder 23 erzeugt wird. Fällt nun im Füllraum 3, bedingt durch einen Verlust an Hydraulik-Medium, der im Füllraum 3 herrschende Druck ab, so wird durch die von der Druckfeder 23 erzeugte Kraft der Verdrängerkolben 14 über die Hubstange 19 axial in Richtung des Pfeiles Y verschoben, und zwar soweit bis durch den hierdurch bedingten Volumenausgleich im Füllraum 3 wieder ein Druck aufgebaut ist, der dem ursprünglichen Füllraumdruck vor dem Volumenverlust entspricht. Aufgrund dieser axialen Verschiebung in Richtung der Pfeiles Y wird auch der Anlagekörper 24 in dieselbe Richtung verschoben, wodurch er außer Anlage zum Haltekörper 25 kommt, so daß sich zwischen diesen beiden Körpern 24, 25 ein Umfangsspalt ergibt. Dieser Umfangsspalt bewirkt, daß nunmehr, bedingt durch die auf den Haltekörper 25 wirkende Federkraft, der Haltekörper über die schrägen Zahnflächen 35, die als schiefe Ebene wirken, im Sinne einer Durchmesserverringerung unter gleichzeitiger Bewegung in Richtung des Pfeiles Y solange verschoben wird, bis ein Weg zurückgelegt ist, der dem Abstandsmaß Δ entspricht. Bedingt durch Ausbildung des Anlagekörpers 24 mit einer Kegelmantelfläche, die eine Neigung von vorzugsweise 15° bis 30° haben kann, insbesondere aber eine Neigung von 30°, wird bei der axialen Verschiebung des Haltekörpers 25 dieser beim Auflaufen auf die Kegelmantelfläche des Anlagekörpers 24 radial zwangsweise gespreitzt, so daß die Zahnprofile 26, 27 wieder in Eingriff kommen und eine weitere axiale Verschiebung des Haltekörpers 25 verhindert wird. Durch die Ausbildung der Zähne 32, 36 mit senkrechten Zahnflächen 34 wird verhindert, daß eine Verschiebung des Haltekörpers 25 in zur Pfeilrichtung Y entgegengesetzten Richtung erfolgen kann, sobald die Eingriffstellung der Rillenprofile 26, 27 gegeben ist. Durch Bestimmung des Abstandes Δ in Abhängigkeit von demjenigen Verdrängungsvolumen des Verdrängerkolbens 14, das eine Verschiebung des Verdrängerkolbens 14 um das Maß Δ zulassen soll, kann jeweils die Empfindlichkeit der erfindungsgemäßen Nachstelleinrichtung 8 bestimmt werden. Ist nämlich das im Füllraum 3 auszugleichende Volumen kleiner als das Volumen, das durch den Verdrängerkolben 14 bei einer Bewegung desselben in axialer Richtung um das Maß Δ verdrängt wird, so kann keine axiale Verschiebung des Verdrängerkolbens 14 erfolgen.

Die Distanzhülse 28 ist innerhalb einer Bohrung des Spanndornkörpers vorzugsweise mit Gleitpassung angeordnet. Die Verschlußschraube 18 ragt mit einem Ansatz 38 aus dem Spanndornkörper heraus, und weist an diesem Ansatz 38 Schlüsselflächen auf. Innerhalb dieses Ansatzes 38 ist an der Hubstange 19 ein Anzeigestift 39 vorgesehen, der dadurch sichtbar ist, daß in der Verschlußschraube 18 im Bereich des Ansatzes 38 ein Segment freigeschnitten ist. Hierdurch ist es möglich, mittels des Anzeigestiftes 39 jeweils festzustellen, ob und inwieweit bereits eine Nachstellung erfolgt ist. Wenn der maximale Nachstellweg zurückgelegt worden ist, muß die erfindungsgemäße Nachstelleinrichtung gelöst werden. Hierzu wird dann die Verschlußschraube 18 herausgeschraubt und die Distanzhülse 28 herausgezogen. Dies ermöglicht, daß der Haltekörper 25 wieder in seine Ausgangsstellung am Anfang des Rillenprofils 27 zurückverschoben werden kann. Danach wird dann die Distanzhülse 28 zusammen mit dem Haltekörper 25 und der Hubstange 19 in den Spanndornkörper eingebracht und mittels der Verschlußschraube 18 axial festgelegt.

Bezugszeichenliste

 1 Spanndorn
 2 Spannhülse
 3 Füllraum
 4 Radialkanäle
 5 Axialkanal
 6 -
 7 Spanneinrichtung
 8 Nachstelleinrichtung
 9 Spannschraube
10 -
11 Spannkolben
12 Kolbenstange
13 Dichtungshülse
14 Verdrängerkolben
15 Kolbenstange
16 Dichtungshülse
17 Außengewindemutter
18 Verschlußschraube
19 Hubstange
20 -
21 Außengewinde
22 Ringbund
23 Druckfeder
24 Anlagekörper
25 Haltekörper
26 Rillenprofil
27 Rillenprofil
28 Distanzhülse
29 Druckfeder
30 Führungsstifte
31 Schalen
32 Zähne
33 Rillen
34 Zahnfläche, senkrecht
35 Zahnfläche, schräg
36 Zähne
37 Rillen
38 Ansatz
39 Anzeigestifte
40 -
41 -
42 -
43 -
44 -

Claims (12)

1. Nachstelleinrichtung für hydraulische Spannhülsen, bestehend aus einem in einer Dichtungshülse mit einer Kolbenstange geführten in einem Hydraulik-Füllraum hineinragenden Verdrängerkolben und einer auf die Kolbenstange wirkende Verschlußschraube, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kolbenstange (15) und der Verschlußschraube (18) eine unter Federkraft gegen die Kolbenstange (15) anliegenden Hubstange (19) derart angeordnet ist, daß im angezogenen Zustand der Verschlußschraube (18) in Abhängigkeit von im Füllraum (3) befindlichen Hydraulik-Volumen eine Nachstellung des Verdrängerkolbens (14) durch die federbelastete Hubstange (19) erfolgt.

2. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubstange (19) im angezogenen Zustand der Verschlußschraube (18) nur in Richtung der auf sie wirkenden Federkraft verschiebbar und in Gegenrichtung arretiert ist.

3. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am an der Kolbenstange (15) anliegenden Ende der Hubstange (19) ein kegelförmiger Anlagekörper (24) angeordnet ist, dessen größere Kegelgrundfläche an der Kolbenstange (15) anliegt, und der im Bereich seiner Kegelmantelfläche von einem federbelasteten Haltekörper (25) umfaßt ist.

4. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (25) an seiner äußeren Umfangsfläche ein Rillenprofil (26) aufweist, das mit einem entsprechenden Rillenprofil (27) einer hohlzylindrischen Distanzhülse (28) im Eingriff ist, die den Haltekörper (25) umfaßt.

5. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rillenprofile (26, 27) als Sägezahn-Profile ausgebildet sind, und die einzelnen Zähne (32, 36) und die dazwischenliegenden Rillen (33, 37) jeweils eine schräg zur Längsachse X-X und eine senkrecht zur Längsachse X-X verlaufende Zahnfläche (34, 35) besitzen, wobei die senkrecht verlaufende Zahnfläche (34) der Zähne (32) des Rillenprofils (26) des Haltekörpers (25) in axialer Richtung betrachtet der Verschlußschraube (18) zugekehrt sind.

6. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die schräg zur Längsachse X-X verlaufenden Zahnflächen (35) unter einem Neigungswinkel von ca. 30° verlaufen.

7. Nachstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (25) in radialer Richtung in seinem Durchmesser veränderlich ist.

8. Nachstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (25) eine der Kegelmantelfläche des Anlagekörpers (24) angepaßte innere Anlagefläche aufweist.

9. Nachstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekörper (25) aus zwei den Anlagekörper (24) umfassenden, einander gegenüberliegenden Schalen (31) besteht, die auf sie verbindende Führungsstifte (30) verschiebbar geführt sind.

10. Nachstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Haltekörper (25) und der Verschlußschraube (18) eine Druckfeder (29) angeordnet ist.

11. Nachstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verschlußschraube (18) und einem Ringbund (22) der Hubstange (19) eine Druckfeder (23) angeordnet ist.

12. Nachstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Kegelmantelfläche 15° bis 30°, insbesondere 30° beträgt.