EP0132567A1 - Spannvorrichtung für einen Schleifring - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
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- B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
- B24D5/16—Bushings; Mountings
Definitions
- the invention relates to a clamping device for a slip ring with a clamping flange and a supporting flange, the supporting part of which has a plurality of radially projecting wedges running over its length, which are assigned to corresponding grooves in the bore of the slip ring.
- Slip rings usually have circular bores, and accordingly the support pins of the clamping flanges also have a circular cross section. Because of the very high speeds at which slip rings rotate, eccentricities in the slip ring bearings generate dangerously large mass forces. Therefore, when clamping a slip ring, care must be taken to avoid unbalance, i.e. to ensure exact centering. In the known slip rings, the play between the slip ring bore and the trunnion is therefore kept extremely low. This avoids an imbalance, but at the cost of the disadvantage that it is very difficult to slide the slip ring onto the trunnion.
- a tensioning device for a slip ring with the above-mentioned disadvantages is known (FR-PS 445,807), in which wedges in the supporting flange and grooves in the slip ring are to be used to produce such a connection between these parts that the slip ring is prevented from bursting.
- the object of the invention is to develop a tensioning device for a slip ring in such a way that it is possible in a simple manner to place the slip ring, which is cheaper to manufacture than before, with a large amount of play and thus easily onto the supporting flange, but to set a small amount of play before tightening to achieve a good centering and a perfect concentricity.
- the radius surrounding the wedges is only slightly smaller than the bore radius of the slip ring.
- three wedges are provided that are evenly distributed over the circumference.
- the maximum tolerance between the radii is 5 pm.
- the main advantage of this clamping device according to the invention for, in particular, slip rings with cubic boron nitride is that given the tolerance of the grinding wheel bore to the diameter of the supporting part in the range of 5 pm, the grinding wheel can no longer be mounted using conventional methods with which Proposal according to the invention, however, is an easy one to slide the slip ring onto the support part if the grooves of the slip ring are aligned with the wedges on the circumference of the support part. After the slip ring has reached the position perpendicular to the axis, the slip ring then only needs to be rotated so that the required fit is produced. In this position, the slip ring is clamped in the usual way between the support and clamping flange.
- the centering takes place in that the wedges with their outer contours rising in cross-sectional profile, like wedge-like sliding levels, lie against the groove edges of the slip ring, whereby this, controlled by the wedge-like inclined levels, slips into the exactly centered position. Because this type of centering without a narrow concentric If the wedges fit into the slip ring bore, there is no need to use slip rings with narrow radial tolerances. Slip rings with relatively wide radial tolerances can be manufactured comparatively cheaply.
- Each wedge expediently has a contour increasing from the smaller radius to the larger radius in the form of a circular arc with the radius whose center of curvature is offset laterally by an eccentricity from the center of the supporting part of the supporting flange.
- the contour advantageously increases against the direction of rotation of the supporting part.
- preferably three wedges are evenly distributed over the entire circumference of the supporting part of the supporting flange.
- a supporting part with three evenly spaced wedges can rest on three and only three equally spaced locations on the slip ring.
- a slip ring 1 is shown, which sits with its bore 10 on the support part 3 of a clamping device on a drive shaft 4.
- the support part 3 is part of the support flange 5, which has a flat annular surface as a clamping surface 6, which is arranged exactly at right angles to the longitudinal axis of the drive shaft 4.
- the slip ring 1 is held on the support part 3 with the aid of a clamping flange 2 which is screwed to the support flange 5.
- a bore 10 with the inner radius B 1 has, as is clearly shown in FIGS. 2 to 4, three axially parallel grooves 8 which are arranged at the same distance from one another, while on the circumference of the support part 3 there are likewise equally spaced wedges 9 which are somewhat narrower than the grooves 9 of the slip ring 1 are.
- the slip ring 1 can thus be pushed onto the support part 3 with such great play that the slip ring and the support part hardly touch.
- the tensioning device shown in FIGS. 5 and 6 also serves to tension the slip ring 1, which is formed from boron nitride with a suitable bond and, according to experience, is very sensitive to imbalance.
- the clamping device consists of the drive shaft 2, the supporting flange 3, the supporting pin 4, the bearing pin 5 and the clamping flange 6.
- the slip ring 1 has, in the bore 10, three likewise axially parallel grooves 8, which are evenly distributed, that is to say offset from one another by 120 ° in each case.
- the support part 3 of the support flange 5 carries three wedges 11, 12 and 13, which are also equally spaced from each other by 120 °.
- the cross-sectional profile of each wedge 11, 12 and 13 increases continuously from a smaller radius R1, which is smaller than the bore radius B1, to a larger radius R2, which is larger than that Bore radius B 1 is.
- the contour of the wedge 11 becomes a wedge-like, inclined plane which runs up to the edge of the groove 8 when the slip ring 1 rotates clockwise.
- the direction of rotation of the tensioning device is indicated by an arrow 15 in FIG. 6. It is expedient that the contour of the wedges increases counter to the direction of rotation according to arrow 15, e.g. with the wedge 11 the smaller radius R1 runs ahead.
- the wedge contour can be increased from the smaller radius R1 to the larger radius R2 in various ways. In principle, a linear increase is even possible.
- a solution that is particularly simple in terms of production technology is shown in FIG. 6. Then the contour of the wedge 11 circular arc shaped, however, the center of curvature M2 of the circular arc with the radius R is offset laterally by the eccentricity x from the center M1 of the supporting part 3 of the supporting flange 5.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Schleifring mit einem Spann- und einem Tragflansch, dessen Tragteil mehrere über seine Länge verlaufende, radial vorspringende Keile aufweist, welche entsprechenden Nuten in der Bohrung des Schleifringes zugeordnet sind.
- Schleifringe haben meist kreisrunde Bohrungen, und dementsprechend haben auch die Tragzapfen der Spannflansche meist kreisrunden Querschnitt. Wegen der sehr hohen Drehzahlen, mit denen Schleifringe umlaufen, erzeugen Exzentrizitäten in der Schleifringlagerung gefährlich große Massenkräfte. Darum ist beim Einspannen eines Schleifringes sorgfältig auf die Vermeidung von Unwucht, also auf genaue Zentrierung zu achten. Bei den bekannten Schleifringen wird deshalb das Spiel zwischen der Schleifringbohrung und dem Tragzapfen äußerst gering gehalten. Zwar wird dadurch eine Unwucht vermieden, doch dies um den Preis des Nachteils, daß das Aufschieben des Schleifrings auf den Tragzapfen sehr schwierig wird. Wegen des sehr engen Spiels verkantet nämlich der Schleifring beim Aufschieben leicht, und es erfordert dann jedesmal viel Fingerspitzengefühl, die Verkantung, wenn dies überhaupt möglich ist, ohne Beschädigung des Schleifrings zu lösen und das Aufschieben auf den Tragzapfen erneut zu versuchen. Viele Arbeitsunfälle beim Schleifen sind auf praktisch unsichtbare Defekte am Schleifring zurückzuführen, die dieser erst beim Einspannen in die Spannvorrichtung erlitten hat.
- Bislang wurden Schleifscheiben für ihren Einsatz auf Schleifmaschinen auf den Dorn bzw. Tragteil eines Tragflansches geschoben und in ihrer Endlage mit Hilfe beispielsweise eines Spannflansches festgelegt (US-PS 2 497 217). Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Schleifscheibenspannvorrichtung besteht darin, daß das Aufsetzen der Schleifscheibe auf den Tragteil wegen der geringen Toleranz schwierig ist, zumal dann, wenn die Schleifscheibe etwas schräg auf den Tragteil aufgesetzt und dabei verkantet, wonach ein weiteres Aufsetzen unmöglich und darüber hinaus bei einem Verkanten auch die Bohrung der Schleifscheibe beschädigt wird. Hieraus ergibt sich als weiterer Nachteil ein nichtzentrischer Lauf der Schleifscheibe.
- Weiterhin ist eine Spannvorrichtung für einen Schleifring mit den vorstehend genannten Nachteilen bekannt (FR-PS 445,807), bei welcher mit Keilen im Tragflansch und Nuten im Schleifring eine solche Verbindung zwischen diesen Teilen hergestellt werden soll, daß ein Bersten des Schleifringes vermieden wird.
- Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Spannvorrichtung für einen Schleifring so weiterzubilden, daß es in einfacher Weise gelingt, den billiger als bisher herstellbaren Schleifring mit großem Spiel und damit leicht auf den Tragflansch aufzusetzen, vor dem Festspannen jedoch ein geringes Spiel einzustellen, um eine gute Zentrierung und einen einwandfreien Rundlauf zu erzielen.
- Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung dadurch gelöst, daß der die Keile umschließende Radius nur wenig kleiner als der Bohrungsradius des Schleifringes ist. Vorzugsweise sind jeweils drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Keile vorgesehen.
- Zweckmäßig ist die Toleranz zwischen den Radien maximal 5 pm.
- Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für insbesondere Schleifringe mit kubischem Bornitrid besteht darin, daß bei der hier in Rede stehenden Toleranz von bohrung der Schleifscheibe zum Durchmesser des Tragteils im Bereich von 5 pm die Schleifscheibe mittels herkömmlicher Verfahren zwar nicht mehr montiert werden kann, mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag es indessen ein leichtes ist, den Schleifring auf das Tragteil aufzuschieben, wenn die Nuten des Schleifringes mit den Keilen am Umfang des Tragteils ausgerichtet sind. Nach Erreichen der achsensenkrechten Lage des Schleifringes braucht dann der Schleifring lediglich gedreht zu werden, so daß die geforderte Passung hergestellt wird. In dieser Lage wird der Schleifring in der üblichen Weise zwischen Trag- und Spannflansch eingespannt.
- Gemäß einem weiteren Lösungsvorschlag für die obengenannte Aufgabe kann zweckmäßig so vorgegangen werden, daß das Querschnittsprofil jedes Keiles von einem kleineren Radius, der kleiner als der Bohrungsradius des Schleifrings ist, stetig auf einen größeren Radius ansteigt, der größer als der Bohrungsradius ist.
- Das Zentrieren erfolgt dadurch, daß sich die Keile mit ihren im Querschnittsprofil ansteigenden Außenkonturen wie keilartig schiebe Ebenen an Nutränder des Schleifrings anlegen, wodurch dieser, von den keilartig schiefen Ebenen gesteuert, in die genau zentrierte Stellung rutscht. Da diese Zentrierungsart ohne einen engen konzentrischen Sitz der Keile in der Schleifringbohrung auskommt, entfällt hier die Notwendigkeit, Schleifringe mit engen Radialtoleranzen zu verwenden. Schleifringe mit relativ weiten Radialtoleranzen lassen sich vergleichsweise billig herstellen.
- Zweckmäßig hat jeder Keil eine vom kleineren Radius auf den größeren Radius ansteigende Kontur in Form eines Kreisbogens mit dem Radius, dessen Krümmungsmittelpunkt um eine Exzentrizität vom Mittelpunkt des Tragteiles des Tragflansches seitlich versetzt ist. Das hat die weiteren Vorteile, daß die Zentrierung mit größer werdenden Schleifringtoleranzen etwas weicher wird und die Fertigung der im Querschnitt ansteigenden Keilprofile auf den in der Fertigung gebräuchlichen Fräsmaschinen ohne komplizierte Spezialvorrichtungen möglich ist.
- Vorteilhaft steigt bei jedem Keil die Kontur entgegen der Drehrichtung des Tragteiles an.
- Auch bei der so ausgebildeten Spannvorrichtung wird das Drehmoment reibschlüssig vom Tragflansch auf den fest dagegen gespannten Schleifring übertragen. Deshalb sind diejenigen Stellen, an denen die Keile noch vom Zentrieren her an den Nuträndern anliegen, von der Drehkraftübertragung entlastet, und der Schleifring könnte insoweit in beiden Drehrichtungen laufen. In dem normalerweise nicht auftretenden Fall jedoch, daß sich aus irgendwelchen Gründen die Anpressung des Schleifrings an den Tragflansch lockert, würde eine Ablösung der Keile von den Nuträndern die Zentrierung aufheben, so daß die sofort auftretende große Unwucht zu schweren Schäden oder gar Unfällen führen müßte. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung verhindert dies, weil auch in einem solchen Notfall die Zentrierung aufrechterhalten und damit das Auftreten einer gefährlichen Unwucht vermieden wird.
- Bei beiden Lösungsvorschlägen sind vorzugsweise drei Keile über den gesamten Umfang des Tragteiles des Tragflansches gleichmäßig verteilt. So wie Stühle mit drei Beinen niemals wackeln, kann sich auch ein Tragteil mit drei gleichmäßig verteilten Keilen an drei und nur drei gleichmäßig verteilte Stellen des Schleifrings anlegen.
- Der besondere Vorteil dieser Ausbildung der Spannvorrichtung besteht darin, daß sie nicht nur das leichte Aufschieben und genaue Zentrieren, sondern auch die billigere Herstellung der Schleifringe gestattet, nämlich solcher mit weiteren Radialtoleranzen.
- Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Anordnung von Schleifring und Spannvorrichtung,
- Fig. 2 eine Detailansicht des Bereiches "x" in Fig. 3,
- Fig. 3 eine im Schnitt gezeigte Relativlage von Schleifscheibe zum Tragteil des Tragflansches während der Montage des Schleifringes,
- Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, wobei jedoch der Schleifring gegenüber dem Tragteil gedreht worden ist,
- Fig. 5 einen Schnitt durch die Spannvorrichtung nach einem weiteren Vorschlag längs der Linie A-A in Fig. 1, in Zentrierposition und
- Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 5, jedoch in Aufschiebeposition, in größerem Maßstab.
- In Fig. 1 ist ein Schleifring 1 gezeigt, welcher mit seiner Bohrung 10 auf dem Tragteil 3 einer Spannvorrichtung auf einer Antriebswelle 4 sitzt. Das Tragteil 3 ist Teil des Tragflansches 5, welcher eine ebene Ringfläche als Spannfläche 6 aufweist, die genau rechtwinklig zur Längsachse der Antriebswelle 4 angeordnet ist.
- Nach Fig. 1 wird der Schleifring 1 auf dem Tragteil 3 mit Hilfe eines Spannflansches 2 gehalten, der mit dem Tragflansch 5 verschraubt ist.
- Eine Bohrung 10 mit dem Innenradius B1 weist, wie dies deutlich in Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, drei in gleichem Abstand voneinander angeordnete achsparallele Nuten 8 auf, während am Umfang des Tragteils 3 ebenfalls gleichmäßig beabstandete Keile 9 vorgesehen sind, die etwas schmaler als die Nuten 9 des Schleifringes 1 sind. Die Zylinderflächen darstellenden Außenflächen der Keile 9 liegen auf dem Radius D1, der nur wenig kleiner als der Radius B1 ist. Der Schleifring 1 kann zunächst also mit so großem Spiel auf das Tragteil 3 geschoben werden, daß sich Schleifring und Tragteil kaum berühren. Bei Anliegen des Schleifringes 1 mit seiner Stirnfläche 7 an dem Tragflansch 5 ist die Rechtwinkligkeit des Schleifringes zur Drehachse exakt gegeben. Danach wird der Schleifring 1 gegenüber dem Flansch 5 mit seinem Tragteil 3 gedreht, bis die in Fig. 4 gezeigte Lage erreicht ist. Schließlich erfolgt die als solche bekannte Fixierung des Schleifringes an der Spannvorrichtung, beispielsweise mit Hilfe des in Fig. 1 gezeigten Spannflansches 2.
- Damit ist gewährleistet, daß der Schleifring genau rund läuft und auch bei seiner Montage nicht beschädigt werden kann, da die Montage äußerst einfach ist, andererseits der Radius D1 der Keile 9 (siehe Fig. 2) nahezu gleich dem Radius B1 der Schleifscheiben Bohrung ist, und somit die Zentrierung vom Schleifring am Tragteil im pm-Bereich erfolgt.
- Die in Fig. 5 und 6 gezeigte Spannvorrichtung gemäß einem weiteren Lösungsvorschlag dient ebenfalls zum Spannen des Schleifrings 1, der aus Bornitrid mit geeigneter Bindung gebildet ist und erfahrungsgemäß sehr empfindlich gegenüber Unwucht ist. Die Spannvorrichtung besteht aus der Antriebswelle 2, dem Tragflansch 3, dem Tragzapfen 4, dem Lagerzapfen 5 und dem Spannflansch 6.
- Beim Einsetzen eines Schleifrings 1 wird dieser auf den Tragteil 3 des Tragflansches 5 geschoben, bis der Schleifring 1 an der Spannfläche 6 zur Anlage kommt. Dann wird der Spannflansch 2 auf einen Zapfen des Tragflansches 5 geschoben, bis er am Schleifring 1 zur Anlage kommt. Schließlich wird der Schleifring 1 zentriert und der Spannflansch 6 mittels (in Fig. 1 strichpunktiert angedeuteter) Schrauben fest gegen den Tragflansch 5 gezogen. Dadurch wird der Schleifring 1 festgespannt und bei Drehung der Antriebswelle 4 durch seinen Reibschluß zwischen den Flanschen 2 und 5 mitgenommen.
- Der Schleifring 1 weist nach Fig. 5 und 6 in der Bohrung 10 drei ebenfalls achsparallele Nuten 8 auf, die gleichmäßig verteilt sind, also um jeweils 120° gegeneinander versetzt liegen. Der Tragteil 3 des Tragflansches 5 trägt drei Keile 11, 12 und 13, die ebenfalls gleichmäßig verteilt um jedes 120° gegeneinander versetzt liegen. Das Querschnittsprofil eines jeden Keils 11, 12 und 13 (vgl. Keil 11 in Fig. 5 und 6) steigt von einem kleineren Radius R1, der kleiner als der Bohrungsradius B1 ist, st etig auf einen größeren Radius R2 an, der größer als der Bohrungsradius B1 ist. Dadurch wird die Kontur des Keiles 11 zu einer keilartig wirkenden schiefen Ebene, die bei Drehung des Schleifrings 1 im Uhrzeigersinn an den Rand der Nut 8 anläuft. So verhält es sich bei allen drei Keilen 11, 12 und 13. Eine Drehung des Schleifrings 1 im Uhrzeigersinn führt deshalb dazu, daß der Schleifring 1 sich an alle drei Keilkonturen anlegt und, von diesen gesteuert, in die in Fig. 5 gezeigte zentrierte Position rutscht. In dieser Position wird der Schleifring durch Anziehen des Spannflanschs 2 fixiert.
- Der in Fig. 5 und 6 dargestellte weitere Lösungsvorschlag ermöglicht also, wie Fig. 6 zeigt, ein leichtes Aufschieben mit weitem Spiel, während er eine genaue Zentrierung ermöglicht, ohne daß der Tragteil 3 des Tragflansches 5 einen engen konzentrischen Sitz in der Schleifringbohrung 7 haben müßte. Vielmehr stellt sich der für das Zentrieren erforderliche enge "Sitz" zwischen den ansteigenden Konturen der Keile 11, 12 und 13 sowie den Rändern der Nuten 8-ein. So wird die Verwendung von Schleifringen 1 mit relativ großen Radialtoleranzen in den Schleifringbohrungen 7 möglich. Solche Schleifringe sind, weil ihre Bohrungen eine große Radialtoleranz haben dürfen, in der Herstellung billiger als bisher übliche Schleifringe.
- Die Drehrichtung der Spannvorrichtung ist in Fig. 6 mit einem Pfeil 15 bezeichnet. Es ist zweckmäßig, daß die Kontur der Keile entgegen der Drehrichtung gemäß dem Pfeil 15 ansteigt, daß also z.B. beim Keil 11 der kleinere Radius R1 voranläuft.
- Das Ansteigen der Keilkontur vom kleineren Radius R1 auf den größeren Radius R2 kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Im Prinzip ist sogar ein lineares Ansteigen möglich. Eine fertigungstechnisch besonders einfache Lösung zeigt Fig. 6. Danach ist die Kontur des Keils 11 kreisbogenförmig, wobei jedoch der Krümmungsmittelpunkt M2 des Kreisbogens mit dem Radius R um die Exzentrizität x vom Mittelpunkt M1 des Tragteiles 3 des Tragflansches 5 seitlich versetzt ist.
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