DE9314821U1

DE9314821U1 - Konusspannanordnung

Info

Publication number: DE9314821U1
Application number: DE9314821U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2003-10-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Konusspannanordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art.

Eine derartige Konusspannanordnung ist aus der WO 92/12355 bekannt. Bei der bekannten Ausführungsform trägt eines der die Spiralflächen aufweisenden Teile einen Sechskant, an welchem ein entsprechender Schraubenschlüssel angreifen kann. Das von dem Schraubenschlüssel ausgeübte Drehmoment muß am anderen Teil irgendwie abgefangen werden, so daß Mittel zum Gegenhalten vorhanden sein müssen. Der Sechskant ist ziemlich groß und manchmal konstruktiv schwer unterzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mittel zum Anziehen der Konusspannanordnung der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst.

Das zum Verspannen der Konusspannanordnung über die Spiralflächen notwendige Drehmoment wird nunmehr nicht über eine Verdrehung um die Achsen der Spiralflächen aufgebracht, was ein entsprechendes Gegenhalten erforderte,

&squ;-40239 DÜSSELDORF * MULVANYSfRASSE 2·' TELSFOf* 48 / 2« 1 /«&bgr; 27 27 · TELEFAX 49 / 211 / 63 79 15

sondern durch eine Verdrehung um eine senkrecht zu den Achsen der Spiralflächen verlaufende Achse, wobei die Abstützung gegen das Drehmoment an den Bauteilen selbst erfolgt und kein äußeres Gegenhalten mehr erforderlich ist.

Das Ritzel ermöglicht eine Drehmomentübersetzung, so daß an dem Drehwerkzeug kein so großes Drehmoment von Hand aufzubringen ist, wie es bei der Betätigung des Sechskantschlüssels erforderlich war.

Das unmittelbar an den die Spiralflächen tragenden Teilen angreifende "Werkzeug", nämlich das Ritzel, ist unverlierbar an dem Gewindezapfen gehalten und wird an der Drehung durch den Eingriff in die Stirnverzahnung des festgezogenen Teils mit der Spiralfläche gehindert.

Ein wichtiger Aspekt ist derjenige der durch die Erfindung ermöglichten Festlegung eines Grenzdrehmoments. Wenn nämlich das Ritzel so weit verdreht wird, daß es mit seiner einen Flanke auf dem Rand der Gewindebohrung aufsitzt, ist eine bestimmte Verspannungsstellung des die eine Spiralfläche tragenden Teil definiert. Je nach dem welche Anfangsverspannung die beiden die die zusammenwirkenden Spiralflächen tragenden Teile aufweisen, bevor das Ritzel eingesetzt wird, lassen sich verschiedene Werte des bei der seitlichen Anlage des Ritzels sich einstellenden Grenzdrehmoments bestimmen.

Eine Konusspannanordnung, deren Teile gegeneinander zu verdrehen sind, mittels eines Ritzels und eines an diesem angreifenden Werkzeugs zu betätigen, ist für sich aus der EP 364 764 Al bekannt.

In der einfachsten Ausführungsform ist das zylindrische Zahnteil gemäß Anspruch 2 das die eine Spiralflächen tragende Teil selbst und als drehbare Büchse auf dem die andere Spiralfläche tragende Teil angeordnet, welches die radiale Gewindebohrung für das Ritzel trägt. Eine besondere Weiterentwicklung dieser Ausführungsform ist Gegenstand des Anspruchs 3. Diese doppelte Konusspannanordnung bildet eine kompakte leicht zu betätigende Wellenkupplung, wobei

die an den beiden Wellenenden übertragbaren Grenzdrehmomente je nach Wahl der Anfangsverspannungen der Spiralflächen unabhängig voneinander eingestellt werden können und beide Wellenenden durch die Betätigung des einen Ritzels gleichzeitig verspannt werden.

Eine besondere Ausführungsform, bei der das zylindrische Zahnteil ein separates Teil und somit nicht durch einen der die Spiralflächen tragenden Teile gebildet ist, ist Gegenstand des Anspruchs 4.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform in Gestalt einer Konusspannanordnung zur Verbindung eines Werkstücks oder Werkzeugs mit einer Antriebsspindel, teilweise im Schnitt durch eine durch die Achse gehende Ebene;

Fig. 2 zeigt einen Schnitt senkrecht zu der Achse nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Konusspannanordnung an einer Wellenkupplung mit herausgenommenen Ritzel;

Fig. 4 zeigt eine besondere Konusspannanordnung mit einem als Segment ausgebildeten zylindrischen Zahnteil.

Die in den Fig. 1 und 2 wiedergegebene Konus spannanordnung 100 stellt ein Spannfutter dar, mittels welchem ein Werkstück oder Werkzeug 2,2' konzentrisch mit einer Spindel 1 verbindbar ist. Die Spindel 1 hat eine zylindrische Außenumfangs fläche 5 und an dem in Fig. 1 linken Ende eine zur Achse 6 konzentrische zylindrische Ausnehmung 3 mit einer Umfangsflache 4, die sich in Achsrichtung bis etwa zu der Stelle 7 erstreckt. Das Werkstück oder Werkzeug 2,2' paßt mit seiner zylindrischen Außenumfangsflache 42 genau in die Ausnehmung 3. Die Außenumfangsfläche 42 kann mit der Außenumfangs fläche des außerhalb der Spindel 1 befindlichen Teils des Werkstück oder Werkzeugs 2 übereinstimmen, wie es in Fig. 1 oberhalb der Achse dargestellt ist, oder aber einen im Durchmesser abgesetzten Teil bilden, wie es bei dem unteren Werkstück oder Werkzeug 2' der Fall ist. In dem der Stirnseite 8 benach-

barten Bereich trägt die Spindel 1 auf ihrem Außenumfang eine Spiralfläche 12 aus zur Achse 6 parallelen Erzeugenden, die sich in dem Ausführungsbeispiel über den ganzen Umfang erstreckt und an einer Stelle 10 (Fig. 2) um einen der Steigung der Spiralfläche 12 auf einem Winkel von etwa 360° entsprechenden Betrag zurückspringt. Der radiale Abstand der Spiralfläche 12 von der Achse 6 nimmt also proportional dem um die Achse 6 zurückgelegten Winkel zu. Die Steigung ist so bemessen, daß die Spiralflächen im Selbsthemmungsbereich liegen, d.h. sich bei einer durch gegenseitige Verdrehung erfolgten Verspannung sich nicht von selbst wieder lösen. Wichtig ist, daß die Spiralflächen 9,12 bei einer Verspannung ganzflächig aufeinander anliegen und es somit keine lokal überhöhten Flächenpressungen gibt.

Auf der zylindrischen Außenumfangsfläche 5 der Spindel 1 ist eine zylindrische Büchse 11 angeordnet, die am rechten Ende eine zylindrische, unmittelbar am Außenumfang 5 anliegende Innenumfangsfläche 13 und an dem in Fig. 1 linken Ende eine Spiralfläche 9 aufweist, die der Spiralfläche 12 komplementär ist und unmittelbar auf dieser anliegt. Durch das Verdrehen der die Spiralflächen tragenden Teile 1 und 11 in Umfangsrichtung gegeneinander werden radiale Kräfte ausgeübt, die zu einer radialen Zusammendrückung des die Ausnehmung 3 aufweisenden Endes der Spindel 1 führen, was durch zwei einander gegenüberliegende, in einer durch die Achse 6 gehenden Ebene gelegenen durch die Wandstärke durchgehende Schlitze 15 in der Wandung der Ausnehmung 3 erleichtert wird. Durch die Verdrehung der Büchse 11 in Umfangsrichtung gegenüber der Spindel 1 wird also das Werkstück oder Werkzeug 2,2' mit seinem in Fig. 1 rechten, in die Ausnehmung 3 eingesteckten Ende festgespannt.

Die Büchse 11 sitzt auf dem Außenumfang 5 der Spindel 1 außen darauf und weist an ihrer in Fig. 1 rechten Stirnseite eine über den Umfang verlaufende Stirnverzahnung 16 auf. Die die Spiralfläche 12 aufweisende Büchse 11 ist

hier also selbst das "Zahnteil". Axial außerhalb der Stirnverzahnung 16 ist in der Spindel 1 eine radiale Gewindebohrung 17 vorgesehen, in die der Gewindezapfen 18 eingreift, der auf einer Seite eines stirnverzahnten, mit der Stirnverzahnung 16 kämmenden Ritzels 20 vorgesehen ist, welches auf der gegenüberliegenden Seite (in seiner Achsrichtung gesehen) einen ein Mittel zum Angriff eines Drehwerkzeugs bildenden Vierkant 19 trägt. Statt des Vierkants könnte natürlich in dem Ritzel 20 auch ein Innenmehr kant vorgesehen sein.

Durch Verdrehung des Ritzels 20 wird die Büchse 11 in Umfangsrichtung gegenüber der Spindel 1 verdreht. Dabei braucht die Spindel 1 in Umfangsrichtung nicht fixiert zu werden. Das auf die Büchse 11 ausgeübte Drehmoment wird vielmehr an der Gewindebohrung 17 und damit direkt an der Spindel 1 abgestützt, so daß keine äußere Gegenhaltung erforderlich ist.

Das Ritzel 20 wird in der Gewindebohrung 17 gehalten und kann sich, wenn die Spannstellung erreicht ist auch nicht verdrehen, weil die Spiralflächen 9,12 in ihrer Steigung so bemessen sind, daß sich eine Selbsthemmung ergibt, was gleichzeitig eine optimale Umsetzung des auf das Ritzel 20 mit dem Werkzeug ausgeübten Drehmoments in radiale Spannkraft an dem Umfang 42 des Werkstücks oder Werkzeugs 2,2' einstellt.

Die Konusspannanordnung 200 der Fig. 3 stellt eine Wellenkupplung dar. Soweit die Teile einander funktionell entsprechen sind gleiche Bezugszahlen vorgesehen.

Statt der Spindel 1 mit einer Ausnehmung 3 an einem Ende ist eine durchgehende innere Büchse 21 vorgesehen, die die Ausnehmungen 3 gewissermaßen an beiden Enden aufweist. Ebenso sind die Spiralflächen 9 an beiden Enden der Büchse 21 vorgesehen. Es sind zwei äußere Büchsen 11 vorhanden, die die Stirnverzahnungen 16 auf den einander zugewandten Seiten tragen. Die ganze Anordnung ist zu der Längsmittelebene 47 symmetrisch ausgebildet. Das mit dem Gewindezapfen 18 in die radiale Gewindebohrung 17 einzu-

schraubende Ritzel 20 kämmt gleichzeitig mit beiden Stirnverzahnungen 16, so daß die Enden beider in Fig. 3 strichpunktiert angedeuteter Wellen 22,23 gleichzeitig verspannt werden. Je nach dem wie weit die Büchsen 11 vor dem Einsetzen des Ritzels 20 schon vorgespannt werden, lassen sich an den Enden der beiden Wellen 22,23 unterschiedliche übertragbare Drehmomente einstellen. Durch Anziehen des Ritzels 20 bis zur Anlage seiner in Fig. 3 unteren Flanke an der Außenumfangsfläche 5 am Rand der Gewindebohrung 17 ergeben sich definierte Grenzdrehmomente an den beiden Welle 22 und 23. Die Durchmesser der beiden Wellen 22,23 sind zwar gleich dargestellt, können aber auch verschieden sein.

Die Ausführungsform 300 der Fig. 4 und 5 stellt einen Werkzeughalter dar, der einen Lagerbock 25 umfaßt, der mit einer Fußplatte 26 auf einem Support oder einem ähnlichen Tragteil aufspannbar ist. Auf der Fußplatte 26 ist ein außen zylindrischer Lagerteil 27 mit einer zylindrischen Bohrung 28 vorgesehen, in welches ein Werkzeug 30 mit dem außen zylindrischen Ansatz 29 seines Schaftes eingreift.

Der Ansatz weist an seinem eingreifenden Ende eine zur Außenumfangsfläche 31 koaxiale Ausnehmung 32 auf, die nur eine relativ geringe radiale Wandstärke aufweist und auch an den Umfang gleichmäßig verteilten Stellen in durch die Achse gehenden Ebenen geschlitzt sein kann. Der Schaft des Werkzeuges bildet eine Stufe 33, die gegen die in Fig. 4 linke Flanke des Lagerteils 27 anliegt. In der Stufe 33 kann ein achsparalleler Sicherungsstift vorhanden sein.

In die Ausnehmung 32 greift von der dem Werkzeug 30 gegenüberliegenden Seite her ein Spannbolzen 40 ein, der an seinem Außenumfang eine Spiralfläche 12 entsprechend der Spiralfläche 12 in den Fig. 1 und 2 aufweist. Die Spiralfläche 12 wirkt in der im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 geschilderten Weise mit einer inneren Spiralfläche 9 an einem in die Ausnehmung 32 eingesetzten Ring 41 zusammen. Der Ring 41 kann von dem Ansatz 29 getrennt sein; es ist aber auch möglich, die Spiralfläche 9 am Innenumfang des

Ansatzes 29 direkt auszubilden.

Der Spannbolzen 40 durchgreift mit einem im Durchmesser gegenüber den Spiralflächen 9,12 verringerten zylindrischen Teil 43 eine auf der im Werkzeug 30 abgelegenen Seite an dem Lagerkörper 27 angebrachte Deckelplatte 35 und weist außerhalb derselben einen Außenseckskant 44 auf, auf welchen ein Verbindungsteil 36 mit einem Innensechskant 37 aufgeschoben ist, welches sich radial erstreckt und eine sich nach außen segmentförmig erweiternde Gestalt aufweist. Das Verbindungsteil 36 ist durch eine außen aufgesetzte Unterlagscheibe 38 und eine in das dortige Ende des Spannbolzens 40 eingeschraubte Schraube 39 gesichert.

Das Verbindungsteil 36 ragt radial bis außerhalb des zylindrischen Außenumfangs 45 des Lagerteils 27 nach außen und geht dort ein Zylindersegment 46 über, welches den Außenumfang 45 übergreift und sich diesem anschmiegt sowie an seiner dem Werkzeug 30 zugewandten Stirnseite die Stirnverzahnung 14 trägt, die in der bereits beschriebenen Weise mit dem Ritzel 20 zusammenwirkt, welches mit seinem Gewindezapfen 18 in die Radialbohrung 17 des Lagerteils 27 einschraubbar ist und dabei das Zylindersegment 46, das Verbindungsteil 36 und den Spannzapfen 40 in Umfangsrichtung verlagert und dadurch die Spiralflächen 39,42 gegeneinander verdreht und radial verspannt. Das "Zahnteil", nämlich das Zylindersegment 46, ist hier also zwar mit dem die Spiralfläche 12 tragenden Spannbolzen 40 drehverbunden, jedoch ein davon getrenntes Teil.

Claims

Schutzansprüche

1. Konusspannanordnung mit zwei gegeneinander verdrehbaren, aufeinander angeordnete zusammenwirkende, aus zu einer Achse parallelen Erzeugenden gebildete und in Umfangs richtung eine im Selbstheinmungsbereich liegende Steigung aufweisende Spiralflächen (9,12) aufweisenden Teilen (11,1; 11,21; 40,41), dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdrehen der die Spiralflächen (9,12) tragenden Teile (11,1; 11,21; 40,41) gegeneinander ein auf dem im wesentlichen zylindrischen Außenumfang (5; 45) eines der Teile angeordneter, mit dem anderen Teil (11; 40) drehverbundener zylindrischer Zahnteil (11,46) vorgesehen ist, der an einer Stirnseite radial über den zylindrischen Außenumfang (5; 45) vorsteht und dort eine Stirnverzahnung (16) aufweist, daß axial außerhalb der Stirnverzahnung (16) in dem Außenumfang (5,45) eine radiale Gewindebohrung (17) angeordnet ist und daß ein zum Eingriff in die Stirnverzahnung (16) bestimmtes Ritzel (20) vorgesehen ist, welches bezüglich seiner Achse (20') auf einer Seite einen konzentrischen, zum Eingriff in die Gewindebohrung (17) bestimmten Gewindezapfen (18) geringeren Durchmessers und auf der anderen Seite eine Gestaltung (19) zum Angriff eines Drehwerkzeugs aufweist.

D-45133 ESSEN

FtUHFSPAT

2. Konusspannanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Zahnteil das eine eine Spiralfläche (9) tragende Teil (11) selbst und als drehbare Büchse auf dem anderen eine Spiralfläche (12) tragenden Teil (1/21) angeordnet ist.

3. Konusspannanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Teil (21) zwei in Achsrichtung Abstand aufweisende Spiralflächen (12,12) trägt und zu der durch die zur Achse der Gewindebohrung (17) gehende, zur Achse (6) senkrechten Mittelebene (47) symmetrisch ausgebildet ist und daß zwei andere Teile (11,11) mit den Stirnverzahnungen (16) einander zugewandt derart vorgesehen sind, daß das Ritzel (20) in beide Stirnverzahnungen (16,16) eingreift und beide Spiralflachenpaarungen (9,12) bei einer Drehung des Ritzels (20) in eine Richtung, entweder beide verspannt oder beide gelockert werden.

4. Konusspannanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Zahnteil (46) ein Zylindersegment ist, welches über ein radial nach innen weisenden Verbindungsteil (36) mit einem (40) der eine Spiralfläche (12) tragenden Teile drehverbunden ist.