DE7004923U

DE7004923U - Vorrichtung zum einspannen und zentrieren von werkstuecken, beispielsweise in einer werkzeugmaschine.

Info

Publication number: DE7004923U
Application number: DE7004923U
Authority: DE
Original assignee: BERGMANS MOTORIND AB
Current assignee: BERGMANS MOTORIND AB
Priority date: 1969-02-24
Filing date: 1970-02-12
Publication date: 1973-09-20
Also published as: SE328174B; US3704640A; FR2035704A5; GB1272537A; DE2006441A1

Description

I)H. ING. K. HOFFMANN ■ I)II¹L. ING. W. EITLIi · DR. HER. NAT. K. HOFFMANN ^

PATK N T ANW A I-' V K J

D-8000 ,\ONCHEN 8) · ARAUtUASTRASSE 4 · TE LE FO N (0811) 911087

Bergmans Motorindustri AB, Kalmar (Schweden)

Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren von Werkstücken, z.B. in einer Werkzeugmaschine

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren von Werkstücken mit im Querschnitt kreisförmiger Innen- und/oder Außenfläche in beispielsweise einer Werkzeugmaschine, umfassend zwei oder mehrere auf einer Welle oder Hülse ausgebildete, gleichförmige Kegelflächen, die je einen Satz Kugeln oder ähnliche Glieder tragen, die zur Vermittlung des Eingriffs mit der kreisförmigen Fläche des Werkstücks durch relative axiale Verschiebung zwischen der Welle oder Hülse und einem oder mehreren, mit den Kugeln zusammenwirkenden Abstandgliedern radial auf den Kegelflächen verschiebbar sind.

-2-

70049232ft9.73

Beim Einspannen eines Werkstückes, z.B. in einer Werkzeugmaschine,, ist es oft wesentlich, daß das Werkstück sehr genau in der Maschine zentriert wird. Dies ist besonders wichtig ζ.B- bei der Herstellung von hülsenförmigen Erzeugnissen, wenn die Achsen der beiden im Querschnitt kreisförmigen Flächen mit großer Genauigkeit zusammenfallen sollen, so daß keine Exzentrizität entsteht. Die Vorrichtung zum Einspannen des Werkstückes soll somit das Werkstück in bezug auf die Achse einer bearbeiteten Umlauffläche zentrieren können. Sie soll das Werkstück einfach und rasch derart zentrieren können, daß die Achse der früher bearbeiteten Fläche mit der Achse der Vorrichtung zusammenfällt und die zweite Fläche des Werkstücks derart bearbeitet v/erden kann, daß auch deren Achse mit der Achse der Vorrichtung und somit mit der Achse der ersten Werkstückfläche zusammenfällt. Die Vorrichtung soll außerdem einfacher und zuverlässiger Bauart sein und von der Maschinenbedienung einfach zu handhaben sein.

Zweck der Neuerung ist, eine schonende Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren eines Werkstücks in beispielsweise einer Werkzeugmaschine zu erzeugen, die die oben genannten Bedingungen erfüllt.

Dies wird neuerungsgemäß dadurch erreicht, daß die Kugeln über die Außenfläche oder Innenfläche der Abstandsglieder geringfügig hinausragen und von einem dünnen, mit die Kugeln aufnehmenden Rinnen ausgestatteten Blech umschlossen sind.

Die mit den Kugeln zusammenwirkenden Abstandsglieder können als axial verschiebbare, lose oder miteinander zusammenhängende Abstandshülsen ausgebildet werden, die mit der Welle oder Hülse gleichachsig angeordnet sind.

-3-

Durch eine derartige Einrichtung mit um den Umkreis genau bearbeiteter Kegelflächen gleichmäßig verteilten Kugeln oder dergleichen wird eine sehr genaue Zentrierung erhalten, und die Einstellung des Eingriffs mit dem Werkstück erfolgt in einfacher Weise durch axiale Verschiebung der Abstandshülsen. Die Kegelflächen können in gleicher Richtung abnehmen, wobei die Kugeln in den Zwischenräumen zwischen den losen oder miteinander verbundenen Abstandshülsen aufgenommen werden und der Eingriff oder die radiale Verschiebung der Kugeln durch axiale Verschiebung der Abstandshülsen erzeugt wird. Die Kugeln werden dabei den Kegelflächen entlang verschoben oder gerollt und in den Zwischenräumen zwischen den Abstandhülsen radial auswärts verschoben.

Die axiale Verschiebung der Abstandhülsen kann in einfacher Weise dadurch erzeugt werden, daß am einen Ende des mit den Kegelflächen versehenen Gliedes ein mit Schraubengewinde versehener Teil mit aufgeschraubter Mutter vorgesehen wird. Die Mutter wirkt mit dem Ende der dem mit Schraubengewinde versehenen Teil am nächsten liegenden Abstandhülse zusammen, und die axiale Verschiebung wird durch Drehen der Mutter erzeugt.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die neuerungsgemäfie Vorrichtung mit zwei entgegengesetzt gerichteten Kegelflächen versehen. Ein Satz Abstandhülsen ist für jede Kegelflache vorgesehen und die radiale Verschiebung der Kugeln wird dadurch erzeugt, daß die Abstandhülssätze aufeinander zu verschoben werden, und zwar gegen die Wirkung von Federn, z.B. Schraubenfedern, die je zwischen dem Abstandhülsensatz und dem Ende des mit Kegelflächen versehenen Gliedes eingespeinnt sind. Die Schraubenfedern sichern einen gleichförmigen

-4-

Eingriff der beiden Kugelsätze mit dem Werkstück dadurch, daß das mit Kegelflächen versehene Glied sich selbsttätig zwischen den Federn so einstellt, daß die beiden Kugelsätze mit der gleichen radialen Kraft beaufschlagt werden. Um zu verhindern, daß die Abstandhülsen im entlasteten Zustand unter Einwirkung der Federn von dem mit Kegelflächen versehenen Teil abgeschoben werden und um die Verschiebung in der Wirkungsrichtung der Federn zu begrenzen, sind zweckmäßig Glieder in Form von Anschlägen an den inneren Enden der Abstandhülsensätze vorgesehen. Vorzugsweise sind auch Glieder in Form von Stiften und Nuten vorgesehen, die eine Relativdrehung zwischen den Abstandhülsen und den Kegelflächen verhindern.

-,ie neuerungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise an den Enden mit in der Mittelachse der Vorrichtung angeordneten Ausnehmungen für die Aufnahme von Zentrierspitzen oder dergleichen z.B. auf einer Werkzeugmaschine versehen.

Die neuerungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung besitzt im Bereich der Kugeln Übertragungsglieder in der Form von dünnen, geschlitzten Blechen., die die Abstandhülsen umschließen und mit dem Querschnitt der Kugeln entsprechenden, in Umfangsrichtung verlaufenden Rinnen versehen sind. Bei der radialen Auswärtsverschiebung der Kugeln erfolgt dann der Eingriff mit dem Werkstück unter Zwischenlage der Bleche auf schonende Weise.

Die Neuerung wird im Nachstehenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt einer Ausführungsform der Neuerung.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Seiterir.v:. ;j_f .it, teilweise int Schnitt einer anderen Ausführungsrorm der Neuerung mit entgegengesetzt gerichteten Kegelflächen.

Fig. 4 zeigt einen Axialschnitt durch eine Form der neuerungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Kegelflächen auf der Innenseite einer Hülse ausgebildet sind.

Fig. 5 und 6 zeigen Radial- bzw. Axialschnitte durch die neuerungsgemäße Vorrichtung, die mit die Abstandhülsen umschließenden Blechen versehen ist.

Auf einer Welle 1 (Fig. 1 und 2) sind drei axial getrennte, gleichgerichtete Kegelflächen 1a vorgesehen. Diese Flächen tragen Kugeln 2, derer Lagen von Abstandhülsen 3a, 3b, 3c, 3d bestimmt werden. Die Abstandhülsen können lose getrennt auf der Welle 1 aufgezogen sein oder durch Verbindungsteile 3e derart miteinander verbunden sein, daß sie eine zusammenhängende Einheit bilden. Die Welle hat einen mit Schraubengewinde versehenen Endteil 4, auf dem eine Mutter 5 aufgeschraubt ist. Die Mutter 5 liegt gegen eine Scheibe 6 mit einem Innendurchmesser an, der genügend groß ist, um ein freies Verschieben der Scheibe-^ auf dem Schraubenendteil 4 zuzulassen. Die Scheibe ist mittels zweckmäßiger Glieder 7 an der dem Schraubenendteil am nächsten liegenden Abstandhülse 3a festgeschraubt. Die Vorrichtung ist an ihren Enden mit Bohrungen versehen, die zur Aufnahme von Zentriergliedern wie Zentrierspitzen einer Werkzeugmaschine, Indizierungsmaschine oder dergleichen vorgesehen sind.

Die Zentrierung eines rohrförmigen Werkstückes erfolgt derart, daß das Werkstück auf der Vorrichtung aufgezogen wird, während sich die Kugeln in der in Fig. 1 und 2 gezeigten Lage befinden, d.h. an den radial innersten Teilen der Kegelflächen

-6-

f I it

Il 1

I · t

anliegen. Dann wird die Mutter 5 gedreht, so daß sie sich nach links in Fig. 1 und 2 verschiebt, wobei auch die Abstandhülsen 3a, 3b, 3c und 3d nach links verschoben werden. Die Kugeln 2 werden dabei unter Einwirkung der Abstandhüisen auf die radial äußeren Teile der Kegelflächen 1a abrollen oder gleiten und durch die Zwischenräume zwischen den Abstandhülsen herausragen, so daß das Werkstück festgespannt wird. Dadurch, daß die Kegelflächen eine sehr genaue Kegelforin besitzen, werden sich alle Kugeln 2 gleich viel nach außen bewegen. Dadurch wird eine genaue Zentrierung des Werkstückes in bezug auf die Mittelachse der Vorrichtung erhalten. Mit dem Werkstück in dieser Weise aufgespannt kann die Vorrichtung z.B. zwischen den Zentrierspitzen einer Werkzeugmaschine eingespannt werden, wobei die Spitzen in den Bohrungen auf der Mittelachse der Vorrichtung eingreifen.

Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind auf der Welle 1 zwei einander entgegengerichtete Kegelflächen 1b vorgesehen. Zu jeder Kegelfläche 1b gehört ein Satz Abstandhülsen 3a, 3b, der die Lage der Kugeln 2 bestimmt. Die Abstandhülsen 3a sind hier an ihrem einen Ende durch Teile 9 abgeschlossen, in denen die Bohrungen 8 angebracht sind. Zwischen jedem Ende der Welle 1 und dem benachbarten Teil 9 ist eine Schraubenfeder 10 eingespannt, deren eines Ende gegen die Innenseite des Teiles 9 anliegt und deren anderes Ende sich gegen den Boden einer Bohrung im Wellenende abstützt. Anschläge, z.B. in Form von Stiften 17, sind an den einander zugewandten Enden der Abstandhülsen 3b angeordnet, um die Bewegung in Richtung der Federwirkung zu begrenzen. Die Abstandhülsen 3a und 3b sind durch nicht dargestellte Verbindunsteile miteinander verbunden. Stifte 12 und Nuten 13 sind in den Abstandhülsen bzw. in der Welle vorgesehen und greifen ineinander ein, um eine Relativdrehung zu verhindern .

-7-

Beim Einspannen der Vorrichtung mit aufgesetztem Werkstück, z.B. zwischen den Spitzen einsr Werkzeugmaschine, werden die Abstandhülsen 3a, 3b gegen die Wirkung der Federn gegeneinander gedrückt, wobei sich die Kugeln 2 radial nach außen bewegen und das Werkstück festspannen. Die Federn to besorgen, daß die radial nach außen gerichtete Kraft bei beiden Kugelsätzen gleich groß ist, so daß eine genaue Zentrierung erhalten wird.

In Fig. 4 ist eine Ausführung«forn der Erfindung dargestellt, bei der die Welle durch eine Hülse 14 mit Kegelflächen 1a ersetzt ist. Die Vorrichtung ist hier zum Festspannen des Werkstückes auf ihrer im Querschnitt kreisförmigen Außenfläche bestimmt. Die Wirkungsweise unterscheidet s..ch grundsätzlich nicht von derjenigen der früher beschriebenen Ausführungsformen, und die Verschiebung der Abstandhülsien 3ε., 3b, 3c kann beispielsweise mittels einer Gehraube und einer Mutter in oben angegebener Weise erfolgen. Bei dieser Ausführungsform der Vorrichcung ist das geschlossene Ende der Vorrichtung bestimmt,mit der Spindel einer Werkzeugmaschine oder dergleichen mittels bekannter, nicht dargestellter Mittel, z.B. Bolzen, verbunden zu werden.

Um den Verschleiß der Kugeln 2 zu vermindern, können die Abstandhülsen im Pereich der Kugeln von axial geschützen, dünnen Blechen 15 mit die Kugeln aufnehmenden Rinnen 16 umschlossen sein, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt wird. Die Bleche schützen auch das Werkstück, was von Bedeutung sein kann, wenn das Werkstück aus verhältnismäßig weichem Stoff besteht.

— ft —

Claims

1. Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren von Werkstücken mit im Querschnitt kreisförmiger Innen- und/oder Außenfläche in beispielsweise einer Werkzeugmaschine, umfassend zwei oder mehrere auf einer Welle oder Hülse ausgebildete, gleichförmige Kegelflächen, die je einen Satz Kugeln oder ähnliche Glieder tragen, die zur Vermittlung des Eingriffs mit der kreisförmigen Fläche des Werkstückes durch relative axiale Verschiebung zwischen der Welle oder Hülse und ei.iem oder mehreren, mit den Kugeln zusammenwirkenden Abstar.dgliedern radial auf den Kegelflächen verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (2) über die Außenfläche oder Innenfläche der Abstandsglieder (3) geringfügig hinausragen und von einem dünnen, mit die Kugeln (2) aufnehmenden Rinnen (16) ausgestatteten Blech (15) umschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Kugeln (2) zusammenwirkenden Abstandglieder aus axial verschiebbaren, losen oder miteinander verbundenen Abstandhülsen (3a, 3b, 3c, 3d) bestehen, die auf der Welle (1) oder in der Hülse (14) gleichachsig angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kegelflächen (1a) in der gleichen Richtung verjüngt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandhülsen (3a, 3b, 3c, 3d) durch Drehung einer Mutter (5) axial verschiebbar sind, die auf einem mit Schraubengewinde versehenen Teil (4) des einen Endes der Welle (1) oder Hülse (14) aufgesetzt ist und die mit dem einen

-9-

Ende der, dem mit Schraubengewinde versehenen Teil am nächsten liegenden Abstandhülse (3a) zusammenwirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, -.rekennzeichnet durch zwei einander entgegengesetzte Kegelflächen (1b) und einem Satz Abstandhülsen (3a, 3b) für jede Kegelfläche, wobei die Relativdrehung zwischen den Abstandhülsen und den Kegelflächen durch an den Abstandhülsen befestigte, in Nuten (13) der Welle eingreifende Stifte (12) verhindert wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugein (2) dadurch radial verschiebbar sind, daß die Abstandhülsen (3a, 3b) gegen die Wirkung von Federn (10) aufeinander zu axial verschiebbar sind, wobei die Federn je zwischen dem Ende des Abstandhülsensatzes und dem Ende des mit den Kege.lf lachen versehenen Gliedes angeordnet sind und daß die einander zugewandten Enden der Abstandhülsensätze mit Anschlägen (12) versehen sind, die die Verschiebung der Abstandhülsen inRichtung der Federwirkung begrenzen.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie an beiden Enden mit Ausnehmungen (8) in der Achse des mit den Kegelflächen versehenen Gliedes versehen ist, welche Ausnehmungen zur Aufnahme von Zentrierspitzen oder dergleichen beispielsweise einer Werkzeugmaschine bestimmt sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (15)aus einem flexiblen Material besteht.