DE8112190U1 - Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren spannhuelse - Google Patents

Description

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PATENTANWALT DIPL.-PHYS. DR. HERMANN FAY

Günter Horst Röhm
Heinrich-Röhm-Straße 50
7927 Sontheim

7900 Ulm, 13.04.1981 Akte PG/5503 sr

- 1 Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren Spannhülse.

Die Erfindung betrifft einen Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren Spannhülse, wobei die Spannhülse auf einem Dornkörper angeordnet ist und beide zwischen sich eine Druckkammer für das die Spannhülse dehnende hydraulische Druckmedium bilden.

Derartige Spanndorne sind bekannt und dienen bei Drehmaschinen zur Innenspannung hohler Werkstücke. Bei den bekannten Spanndornen ist die Spannhülse eine dünnwandige Stahlhülse, die an beiden Enden längs ihrer Ränder dicht mit dem ebenfalls aus Stahl bestehenden Dornkörper verschweißt ist. Es ist auch bekannt, die Spannhülse unter Verzicht auf solche Schweißverbindungen nur mit Hilfe elastischer Dichtringe gegen den Dornkörper abzudichten, um sie einfacher auswechseln zi können. - In jedem Fall ermöglichen die aus Stahl bestehenden Spannhülsen nur verhältnismäßig geringe radiale Dehnbewegungen, so daß das Werkstück an der zu spannenden Innenfläche entsprechend genau gearbeitet sein muß, damit von Werkstück zu Werkstück gleichbleibende Spannverhältnisse gewährleistet sind. Auch ist der Bereich zulässiger Spanndurchmesser entsprechend gering. So-

Adresse: 79 Ulm/Donau, Teltfen ·· · ·!. ·! >TeI(«Kruaft' *. ■' Postscheckkonto Bankkonto Postfach Β«», Ensingcrstraße 21 (0731) 6 49 «6 Prospat Ulmdonau Stuttgart 73231 Deutsche Bank AG Ulm IM

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weit auf Schweißverbindungen zwischen der Spannhülse und dem Dornkörper verzichtet ist, bereitet die Abdichtung zwischen der Spannhülse und dem Dornkörper Schwierigkeiten. Je stärker die Spannhülse dehnbar ist, destomehr wird die Verbindung ihrer Ränder mit dem Dornkörper beansprucht und desto größer wird die Gefahr, daß diese Verbindung durch die ständigen Wechselbeanspruchungen im Betrieb schadhaft und undicht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spanndorn der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die Spannhülse über einen größeren Spanndurchmesserbereich dehnbar ist und trotzdem an ihren Enden einfach und zuverlässig gegen den Dornkörper abgedichtet werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spannhülse aus faserverstärktem Kunststoff (mit Faserverlauf in Umfangsrichtung) besteht und an beiden Rändern außenseitig einen Ringfalz aufweist, daß auf dem Dornkörper beidseits der Spannhülse je ein im Vergleich zur Spannhülse starrer und gegen den Dornkörper abgedichteter Stirnring angeordnet ist, und daß die Stirnringe je einen formschlüssig in den Ringfalz greifenden und dadurch das Ende der Spannhülse axial überlappenden Kragen aufweisen, der zumindest an der Überlappungsfläche mit der Spannhülse verklebt ist.

Der faserverstärkte Kunststoff verleiht der Spannhülse

bei größter Festigkeit eine hohe elastische Dehnfähig- > keit, so daß der Durchmesserbereich für die Werkstückspannung entsprechend groß ist und größere Werkstücktoleranzen aufgenommen werden können. An den Enden der Spannhülse werden die beim Spannvorgang auftretenden Radialkräfte über die den Hülsenrand außenseitig überlappenden Kragen zuverlässig von den Stirnringen aufgenommen, wobei sich eine sehr kraftgünstige Beanspruchung der Klebverbindungen zwischen der Spannhülse und den Stirnringen ergibt. Die Stirnringe selbst nehmen an der radialen Dehnung der Spannhülse praktisch nicht teil, so daß sie ohne Probleme gegen den Dornkörper abgedichtet werden können. Es genügt, nur noch die Stirnringe aus Stahl zu fertigen; der Dornkörper selbst kann aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen. Die Spannhülse aus faserverstärktem Kunststoff bietet im übrigen den Vorteil', daß ihre Außenfläche mit einer Beschichtung, beispielsweise Verchromung oder Keramikbeschichtung, versehen werden kann, so daß die Möglichkeit besteht, die Spannhülse durch geeignete Oberflächenbeschichtung speziellen Einsatzzwecken anzupassen. Hinsichtlich der Faserart haben sich insbes. Spannhülsen aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen bewährt; möglich sind jedoch ohne weiteres beispielsweise auch glasfaserverstärkte Kunststoffe.

In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft die Überlappungsfläche zwischen der Spannhülse und dem Kragen der Stirnringe leicht konisch mit zum Kragenrand hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser. Dadurch können die Stirnringe an den Uberlappungsflächen

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in einfacher Weise mit der Spannhülse verpresst werden, was die Herstellung einwandfreier Klebverbindungen an den Überlappungsflächen erleichtert.

Bei stärkerer radialer Dehnung der Spannhülse ändert sich der Abstand zwischen den Hülsenrändern. Um dadurch bedingte Spannungsbeanspruchungen der Klebverbindung zwischen der Spannhülse und den Stirnringen möglichst zu vermeiden, ist erfindungsgemäß einer der Stirnringe auf dem Dornkörper axial verschiebbar. Diese Verschiebbarkeit braucht die Abdichtung zwischen dem Stirnring und dem Dornkörper nicht zu erschwerden. Sie ist besonders einfach in der Weise möglich, daß die Stirnringe an ihrer dem Dornkörper anliegenden Innenfläche gegen Dichtringe abgedichtet sind, die in je eine Ringnut des Dornkörpers eingelegt sind. Im einzelnen empfiehlt es sich, daß sich der verschiebbare Stirnring am freien Ende des Spanndorns befindet und daß dort am Dornkörper eine Ringscheibe befestigt ist, zwischen der und dem Stirnring ein dessen axiales Verschiebungsspiel ermöglichender axialer Ringspalt vorgesehen ist. Im entspannten Zustand der Spannhülse kann sich dann der verschiebbare Stirnring axial an der Ringscheibe abstützen. Zweckmäßig besitzt die Ringscheibe einen den Stirnring in einem außenseitigen Ringfalz axial übergreifenden Kragen.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch einen Spanndorn nach der Erfindung,

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Fig. 2 das in Fig. 1 mit II bezeichnete Detail in einer gegenüber Fig. 1, stark vergrößerten Darstellung.

In der Zeichnung ist der Dornkörper mit 1 bezeichnet. Er trägt in der Zeichnung am linken Ende einen Spannflansch 2 zur Befestigung am Kopf einer nicht dargestellten hohlen Drehmaschinenspindel. In eine zentrale Bohrung 3 des Dornkörpers T ist eine Zylinderhülse 4 eingesetzt, die axial durch einen am linken Ende den Hülsenrand übergreifenden und am Dornkörper 1 ver- ■ schraubten hohlen Zylinderkopf 5 gehalten v/ird. In der Zylinderhülse 4 ist ein Kolben 6 verschiebbar, der ein sich durch den Zylinderkopf 5 erstreckendes Rohr aufweist, das mit einem Längsschlitz 8 versehen ist, in den ein radial im Zylinderkopf 5 sitzender Bolzen greift, so daß der Kolben 6 gegen Drehungen gesichert ist. Der Kolben 6 wird von einer Zugstange 10 verschoben, die in geeigneter Weise durch die hohle Drehmaschinenspindel hindurch verlängert und von einem für solche Zwecke bekannten Spannzylinder betätigt wird. Im Ergebnis besteht zwischen dem Zylinderkopf 5 und dem Kolben 6 in der Zylinderhülse 4 ein mit hydraulischer Druckflüssigkeit gefüllter Zylinderraum 11, dessen Volumen sich verringert, wenn der Kolben 6 mit der Zugstange 10 in der Zeichnung nach links gezogen wird.

Auf dem Dornkörper 1 ist eine hydraulisch dehnbare Spannhülse 12 angeordnet. Beide zusammen bilden zwischen sich eine Druckkammer 13 für das die Spannhülse 12 dehnende hydraulische Druckmedium. Dazu steht die Druck-

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kammer 13 über Kanäle 14 mit dem Zylinderraum 11 in Verbindung, so daß bei Bewegung des Kolbens 6 in der Zeichnung nach links Druckflüssigkeit aus dem Zylinderraum 11 in die Druckkammer 13 verdrängt und dadurch die Spannhülse 12 gedehnt wird. Die Spannhülse 12 besteht aus carbonfaserverstärktem Kunststoff, wobei die Fasern in Umfangsrichtung der Spannhülse ausgerichtet sind. Die Spannhülse 12 besitzt an beiden Rändern an ihrer radialen Außenseite je einen Ringfalz 15. Beidseits der Spannhülse 12 sind auf dem Dornkörper 1 je ein im Vergleich zur Spannhülse 12 praktisch starrer und gegen den Dornkörper 1 abgedichteter Stirnring 16, 17 angeordnet. Jeder Stirnring 16, 17 besitzt einen Kragen 18, der formschlüssig in den Ringfalz 15 der Spannhülse 12 greift und dadurch das Ende der Spannhülse 12 außenseitig axial überlappt, wobei die äußeren Umfangsflachen der Spannhülse 12 und des Stirnringes 16, 17 bündig miteinander abschließen. In der Überlappungsfläche 19 sind die Spannhülse 12 und die Stirnringe 16, 17 miteinander verklebt. Die Uberlappungsflache 19 verläuft leicht konisch mit zum Kragenrand 20 hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser, so daß jedenfalls an der Überlappungsfläche 19 Formschluß zwischen den Dichtringen 16, 17 und der Spannhülse 12 verwirklicht und dadurch eine einwandfreie Klebverbindung gewährleistet werden kann.

Der in der Zeichnung rechte, am freien Ende des Spanndorns befindliche Stirnring 17 ist axial auf dem Dornkörper 1 verschiebbar. Der Dornkörper 1 trägt am freien Ende eine Ringscheibe 21, zwischen der und dem Stirnring 17 ein axialer Ringspalt 22 vorge-

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sehen ist, der das axiale Verschiebungsspiel des Stirnringes 17 erlaubt, wenn sich die Spannhülse 12 dehnt und sich dadurch der axiale Abstand zwischen den Stirnringen 16, 17 verringert. Durch die Dehnung der Spannhülse 12 "wird daher die Klebverbindung nicht unnötig belastet. Im übrigen besitzt die Ringscheibe 21 einen den Stirnring 17 in einem außenseitigen Ringfalz axial übergreifenden Kragen 23.

Die Stirnringe 16, 17 nehmen an der radialen Dehnung der Spannhülse 12 nicht teil, fangen also die beim Dehnvorgang ausgeübten radialen Kral'tbeanspruchungen praktisch ohne Verformung auf. Sie bestehen dazu beispielsweise aus Stahl und können mangels eigener Dehnung gegen den Dornkörper 1 in der V/eise sehr einfach abgedichtet werden, daß sie an ihrer dem Dornkörper 1 anliegenden Innenfläche 24 gegen elastische Dichtringe 25 abgedichtet sind, die in je eine Ringnut 26 des Dornkörpers 1 eingelegt sind. Diese Art der Abdichtung beeinträchtigt im übrigen nicht die axiale Verschiebbarkeit des in der Zeichnung rechten Stirnringes 17.

Zusamme nfassung

Bei dem Spanndorn bilden ein Dornkörper (1) und eine darauf angeordnete, hydraulisch dehnbare Spannhülse (12) zwischen sich eine Druckkammer (13) für das die Spannhülse (12) dehnende hydraulische Druckmedium. Die Spannhülse (12) besteht aus faserverstärktem Kunststoff (mit Faserverlauf in Umfangsrichtung) und besitzt an beiden Rändern außenseitig einen Ringfalz ■ (15). Auf dem Dornkörper (1) ist beidseits der Spannhülse (12) je ein im Vergleich zur Spannhülse starrer und gegen den Dornkörper abgedichteter Stirnring (16, 17) angeordnet. Die Stirnringe (16, 17) besitzen je einen formschlüssig in den Ringfalz (15) greifenden und dadurch das Ende der Spannhülse (12) axial überlappenden Kragen (18), der zumindest an der Überlappungsfläche (19) mit der Spannhülse verklebt ist. Die Überlappungsfläche (19) verläuft leicht konisch mit zum Kragenrand (20) hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser.

Claims (6)

• •1 9 ■ * · · · Ansprüche:

1. Spanndorn mit einer hydraulisch dehnbaren Spannhülse, wobei die Spannhülse auf einem Dornkörper angeordnet ist und beide zwischen sich eine Druckkammer für das die Spannhülse dehnende hydraulische Druckmedium bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (12) aus faserverstärktem Kunststoff (mit Faserverlauf in Umfangsrichtung) besteht und an beiden Rändern außenseitig einen Ringfalz (15) aufweist, daß auf dem Dornkörper (1) beidseits der Spannhülse (12) je ein im Vergleich zur Spannhülse starrer und gegen den Dornkörper abgedichteter Stirnring (16, 17) angeordnet ist, und daß die Stirnringe (16, 17) je einen formschlüssig in den Ringfalz (15) greifenden und daduröh das Ende der Spannhülse (12) axial überlappenden Kragen (18) aufweisen, der zumindest an der Überlappungsfläche (19) "äer Spannhülse verklebt ist.

2. Spanndorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungsfläche (19) leicht konisch mit zum Kragenrand (20) hin sich verkleinerndem Konusdurchmesser verläuft.

3. Spanndorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Stirnringe (17) auf dem Dornkörper (1) axial verschiebbar ist.

4. Spanndorn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnringe (16, 17) an ihrer dem Dornkörper (1) anliegenden Innenfläche (24) gegen Dichtringe (25) abgedichtet sind, die in je eine Ringnut (26) des Dornkörpers (1) eingelegt sind.

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5. Spanndorn nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der verschiebbare Stirnring (17) am freien Ende des Spanndorns befindet und daß dort am Dornkörper (1) eine Ringscheibe (21) befestigt ist, zwischen der und dem Stirnring (17) ein dessen axia les Verschiebungsspiel ermöglichender axialer Ringspalt (22) vorgesehen ist.

6. Spanndorn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringscheibe (21) einen den Stirnring (17) in einem außenseitigen Ringfalz axial übergreifenden Kragen (23) aufweist.