SE530537C2

SE530537C2 - Hydromekanisk fastspänningsanordning

Info

Publication number: SE530537C2
Application number: SE0602320A
Authority: SE
Inventors: Niclas Rosberg
Original assignee: Etp Transmission Ab
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2008-07-01
Also published as: SE0602320L; WO2008054295A1

Description

20 25 30 530 537 2 Ovanstående ändamål uppnås helt eller delvis med en fastspänningsanordning enligt det bifogade självständiga patentkravet.

Utföringsformer framgår av de bifogade osjälvständiga patentkraven, av den följande beskrivningen samt av de bifogade ritningarna.

Således åstadkoms en hydromekanisk fastspänningsanordning, innefattande en infästningsdel, utformad att monteras i bearbetningsmaskin, och en hållardel utformad att lösgörbart fixera ett verktygsskaft. Hållardelen innefattar en innerhylsa med en axiell urtagning, utformad att motta verktygs- skaftet. lnnerhylsan samt en ytterhylsa definierar en kammare, i vilken en ringformad kolv är axiellt förskjutbar, varvid den ringformade kolven och en av innerhylsan och ytterhylsan har samverkande konytor, anordnade att vid axiell förskjutning av kolven i en första riktning åstadkomma radiell kom- pression av innerhylsan, och att vid axiell förskjutning av kolven i en andra riktning, motsatt den första riktningen, tillåta innerhylsan att expandera radiellt. Fastspänningsanordningen innefattar även aktiveringsorgan, utformat att åstadkomma en förskjutning av den ringformade kolven i nämnda första riktning, och avaktiveringsorgan, utformat att åstadkomma en förskjutning av den ringformade kolven i nämnda andra riktning. Nämnda aktiveringsorgan och nämnda avaktiveringsorgan befinner sig, sett i axiell riktning, på samma sida, och vid samma ände, av den ringformade kolven.

Genom att anordna aktiverings- och avaktiveringsorganen på samma sida, eller vid samma ände, av kolven, elimineras behovet av att åstadkomma förbindelse för styrning av ett på kolvens andra sida anordnat aktiverings- eller avaktiveringsorgan genom innerhylsan eller ytterhylsan, varvid en tunnare, lättare och/eller starkare fastspänningsanordning kan åstadkommas.

Genom att aktiverings- och avaktiveringsorganen anordnas på samma sida av kolven, begränsas inte deras storlek av kolvens storlek, vilket möjliggör anpassning av de ytor som tar uppkrafterna för överföring till kolven.

Avaktiveringsorganet kan innefatta en avaktiveringstryckkammare, vilken när den trycksätts åstadkommer nämnda förskjutning av den ringformade kolven för upplåsning av fastspänningsanordningen. 10 15 20 25 30 530 537 3 Vidare kan aktiveringsorganet innefatta en aktiveringstryckkammare, vilken när den trycksätts åstadkommer nämnda förskjutning av den ringformade kolven för låsning av fastspänningsanordningen.

Med "tryckkammare" avses ett sådant utrymme som vid trycksättning påverkar fastspänningsanordningens verksamgöring.

Fastspänningsanordningen kan vidare innefatta en med den ringformade kolven förbunden flåns, vilken separerar nämnda aktiveringstryckkammare från nämnda avaktiveringstryckkammare. Flänsens utsträckning radiellt från en centrumaxel kan väljas så att den erhåller monterings- respektive demonteringsytor av lämplig storlek.

Enligt en utföringsform kan flänsen vara integrerad med den ringformade kolven. Exempelvis kan flänsen vara utformad i ett stycke med den ringformade kolven.

F länsen kan ha en monteringsyta, vilken avgränsar aktiveringstryckkammaren och en demonteringsyta, vilken avgränsar avaktiveringstryckkammaren. Monteringsytan och demonteingsytan har båda en utsträckning radiellt från centrumaxeln, och kan sammanfalla med flänsens utsträckning i samma riktning.

Enligt en utföringsform är demonteringsytan större än monteringsytan, vilket medför större demonteringskraft än monteringskraft vid samma tryck, och vilket möjliggör demontering vid ett lägre tryck. Dessutom åstadkoms på detta sätt en större marginal, eftersom tryckkällan inte behöver utnyttjas maximalt vid demontering.

Monteringsytan kan ha en area som är större än en första tvärsnittsarea hos kolven, vilken första tvärsnittsarea beﬁnner sig vid en första ände av ett mot innerhylsan och ytterhylsan aktivt parti hos kolven, och är vänd i samma axiella riktning som monteringsytan.

Demonteringsytan kan ha en area som är större än en andra tvärsnittsarea hos kolven, vilken andra tvärsnittsarea befinner sig vid en andra ände av ett mot innerhylsan och ytterhylsan aktivt parti hos kolven, och är vänd i samma axiella riktning som demonteringsytan.

Alternativt kan aktiveringsorganet innefatta ett elastiskt komprimerbart aktiveringsorgan, vilket är anordnat att åstadkomma nämnda förskjutning av 10 15 20 25 30 530 53? 4 den ringformade kolven för låsning av fastspänningsanordningen. På så vis kan en självlåsande fastspänningsanordning åstadkommas.

Enligt en utföringsform kan innerhylsan ha minst en i nämnda axiella riktning sig sträckande slits. Med sådana slitsar kan den nödvändiga kraften för åstadkommande av innerhylsans- kompression reduceras.

En friktionsmodifierad yta kan föreligga på minst en av en med innerhylsan samverkande yta på den ringformade kolven, en med ytterhylsan samverkande yta på den ringformade kolven, en med kolven samverkande yta på ytterhylsan och en med kolven samverkande yta på innerhylsan.

En smörjkanal kan vara anordnad på minst en av en med innerhylsan samverkande yta på den ringformade kolven, en med ytterhylsan samverkande yta på den ringformade kolven, en med kolven samverkande yta på ytterhylsan och en med kolven samverkande yta på innerhylsan.

Konytan kan utgöras av en kontaktyta mellan innerhylsan och den ringformade kolven.

Alternativt, eller som komplement, kan konytan utgöras av en kontaktyta mellan ytterhylsan och den ringformade kolven.

Exempel på utföringsformer kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till de bifogade ritningarna.

Kort beskrivninq av ritninqarna F ig 1 visar en schematisk snittvy av en första utföringsform av en fastspänningsanordning 1.

Fig 2 visar en schematisk snittvy av en andra utföringsform av en fastspänningsanordning 1”.

Fig 3 visar en schematisk snittvy av en tredje utföringsform av en fastspänningsanordning 1”.

Fig 4 visar en schematisk snittvy längs linjen A-A i fig 3 av fastspänningsanordningen enligt den tredje utföringsformen.

Beskrivninq av utföringsformer I fig 1 visas en schematisk snittvy av en utföringsform av ett fastspänningsanordning 1, vilken är anordnad att monteras i en 10 15 20 25 30 530 53? 5 verktygsmaskin och att hålla fast ett skaftverktyg V.

Fastspänningsanordningen 1 har således en infästningsdel P1 samt en hållardel P2, vilken innefattar en innerhylsa 2, vilken har en verktygs- kontaktyta 22 samt en kolvkontaktyta 14; en ytterhylsa 3, vi|ken har en kolvkontaktyta 13. Mellan innerhylsan 2 och ytterhylsan 3 är en axiellt för- skjutbar ringformad kolv 12 anordnad. lnfästningsdelen P1 och hållardelen P2 kan vara axiellt skiljda från varandra, exempelvis genom att beﬁnna sig vid varsin ände av fastspänningsanordningen. För närmare detaljer avseende utformning av infästningsdelen P1 hänvisas till WO2004/0O7129A1.

De i fig 1 visade godstjocklekarna är endast schematiska. Tjockleken hos innerhylsan 2, ytterhylsan 3 och kolven 12 kan dimensioneras med hänsyn till den tillämpning fastspänningsanordningen skall användas för.

Enligt den ifig 1 visade utföringsformen är kontaktytan 14 mellan innerhylsan 2 och kolven 12 en konyta, så att en förskjutning av kolven 12 i riktningen D2 (åt vänster i fig 1) åstadkommer en expansion av ytterhylsan 3 och en kompression av innerhylsan 2. l syfte att förtydliga framställningen, uppvisar den ifig 1 visade konytan en betydligt större konvinkel än vad som är fallet i en verklig tillämpning. Konytorna ges vanligen en sådan konvinkel att de är självlåsande. För detaljer kring val av konytans konicitet hänvisas till ovan nämnda WO2004/007129A1.

Kolven 12 har en fläns 17, vilken skjuter ut radiellt från kolvens 12 ena ände, och vilken har en monteringsyta 7 samt en på en motstående sida av flänsen 17 belägen demonteringsyta 6. Monteringsytan 7 utgör en del av en begränsningsyta hos en aktiveringstryckkammare 5. En radiellt utskjutande del 16 av ytterhylsan 3 bildar ännu en avgränsande del av aktiveringstryckkammaren 5. Även ett parti av kolven bildar begränsningsyta för aktiveringstryckkammaren 5. Demonteringsytan 6 utgör en del av en begränsningsyta hos en avaktiveringstryckkammare 4. En radiellt utskjutande del 15 av innerhylsan 2 bildar ännu en avgränsande del av avaktiveringstryck- kammaren 4. Även ett vid flänsen beläget parti av ytterhylsan bildar begränsningsyta för avaktiveringstryckkammaren 4.

Anslutningsdon 10, 11 för tryckmedium är via kanaler 8, 9 förbundna med aktiveringstryckkammaren 5 respektive avaktiveringstryckkammaren 4. 10 15 20 25 30 530 53? 6 l fig 1 indikerar hänvisningsbeteckning P kolvens mot både innerhylsan 2 och ytterhylsan 3 aktiva parti, dvs det parti av kolven som är verksamt för kraftöverföring mellan verktyget och fastspänningsanordningen. Hänvisnings- beteckningarna E1 och E2 indikerar partiets P respektive ändar. Partiet Pv indikerar hela det parti av kolven som verkar mot innerhylsan 2 och därmed även mot verktyget V.

Beskrivningen kommer nu att inriktas på fastspänningsanordningens 1 funktion. lnfästningsdelen är anordnad att infästas i en bearbetningsmaskin på i sig känt sätt. l fastspänningsanordningen 1 anordnas verktyget V så att litet spel (ej visat) föreligger mellan fastspänningsanordningen 1 och verktyget V.

Genom att trycksätta aktiveringstryckkammaren 5, åstadkoms en kraft på monteringsytan 7, vilken bringar den ringformade kolven 12 att förskjutas i riktningen D2 (åt vänster i fig 1), varvid samverkan vid kolvens 12 och innerhylsans 2 kontaktyta 14 bringar innerhylsan 2 att komprimeras och därmed åstadkomma ett kontakttryck i kontaktytan 22 mellan innerhylsan 2 och verktyget V. Eventuellt kan avaktiveringstryckkammaren 4 dräneras eller på annat sätt avlastas vid trycksättning av aktiveringstryckkammaren 5.

Kontakttrycket i kontaktytan 22 åstadkommer tillsammans med friktionen i kontaktytorna en fasthållning av verktyget V i fastspänningsanordningen 1, så att relativrörelse mellan dessa motverkas eller förhindras.

Genom att istället trycksätta avaktiveringstryckkammaren 4, åstadkoms en kraft på demonteringsytan 6, vilken bringar den ringformade kolven 12 att förskjutas i riktningen D1 (åt höger i fig 1), varvid trycketi kontaktytorna 13, 14 mellan kolven 12 och ytterhylsan 3 respektive innerhylsan 2 avlastas, och därmed även trycket l kontaktytan 22 mellan innerhylsan 2 och verktyget V avlastas, så att verktyget V kan tas loss.

Den ena, eller båda, kontaktytorna 13, 14 mellan kolven 12 och ytter- hylsan 3 respektive innerhylsan 2 kan vara modifierade med avseende på friktionskoefficienten. Sådan modiﬁering kan syfta till att åstadkomma en låg, jämn friktionskoefficient, och/eller att åstadkomma så liten skillnad som 10 15 20 25 30 530 53? 7 möjligt mellan kontaktytornas 13, 14 statiska och dynamiska friktionskoefficienter.

Som ett icke-begränsande exempel på friktionsreducerande beläggning kan nämnas ytbeläggning med s k kemisk nickel.

Enligt en alternativ utföringsform av en fastspänningsanordning 1', vilken visas i fig 2, är istället kontaktytan 14 mellan ytterhylsan 3 och kolven 12 en konyta.

I den i ﬁg 2 visade utföringsformen är således aktiveringstryckkammaren 5 och avaktiveringstryckkammaren 4, monteringsytan 7 och demonteringsytan 6 omkastade, varvid konytan istället är avsmalnande i riktningen D1, så att aktivering eller montering sker genom att den vänstra tryckkammaren (hänvisningsbeteckning 5 i fig 2) trycksätts och avaktivering eller demontering sker genom att den högra tryckkammaren (hänvisningsbeteckning 4 i fig 2) trycksätts. Denna utföringsform medför att monteringsytan 7 blir större än demonteringsytan 6.

Enligt en annan alternativ utföringsform (ej visad) är både kontaktytan 14 mellan innerhylsan 2 och kolven 12, och kontaktytan 13 mellan ytterhylsan och kolven 12, konytor.

Enligt ytterligare en utföringsform är den ena, eller båda, av kontaktytorna 13, 14 försedda med sådana smörjkanaler som visas i US 4,616,948.

Trycksättning av aktiverings- respektive avaktiveringstryckkamrarna 5, 4 kan åstadkommas genom inkoppling av en hydraulpump. Alternativt kan i flänsar i innerhylsan 2 och/eller ytterhylsan 3 anordnade förskjutbara kolvar (ej visade) användas för att åstadkomma trycksättning av respektive tryckkammare 4, 5.

I den i fig 3 och 4 visade utföringsformen av en fastspänningsanordning 1" är aktiveringstryckkammaren (hänvisnings- beteckning 5 iﬁg 1 och fig 2) ersatt av ett elastiskt fjädrande aktiveringsorgan 18, vilket är anordnat att förspänna kolven i riktningen D2, dvs åstadkomma låsning av fastspänningsanordningen 1” utan inverkan av något yttre organ, såsom en hydraulpump. 10 15 20 25 30 530 537 8 Aktiveringsorganet 18 kan vara ett fjäderorgan, såsom en tallriksfjäder, en spiralfjäder, en gastjäder, ett kompressibelt material eller liknande.

Den i samband med fig 1 beskrivna avaktiveringstryckkammaren 4 kvarstår och fungerar precis som beskrivits i samband med fig 1, dvs när avaktiveringstryckkammaren 4 trycksätts åstadkoms en förskjutning av kolven i riktningen D1, varvid fastspänningsanordningen 1" låses upp. l fig 3 visas även hur innerhylsan 2 kan vara försedd med en eller flera längsgående slitsar 25a, 25bvi|ka underlättar den kontraktion av hylsan som uppstår när kolven 12 förskjuts och fastspänningsanordning 1” låses, och därmed reducerar den kraft som behövs för låsning/upplåsning av fastspänningsanordningen 1". Slitsarna är anordnade i den del av innerhylsan 2 som samverkar med kolven 12, och sträcker sig i radiell riktning genom hela innerhylsan 2.

Enligt en alternativ utföringsform är även kolven, analogt med ovan beskrivna slitsade innerhylsa, försedd med en eller flera slitsar (ej visade).

De ovan beskrivna slitsarna 25a, 25b är särskilt lämpliga för användning tillsammans med ett elastiskt fjädrande aktiveringsorgan 18, vilket inte har förmåga att åstadkomma lika stor kraft som exempelvis den med hänvisning till fig 1 beskrivna aktiveringstryckkammaren 5.

Enligt ytterligare alternativa utföringsformer kan även innerhylsorna 2 i de med hänvisning till ﬁg 1 och fig 2 beskrivna fastspänningsanordningarna 1, 1' förses med en eller ﬂera sådana slitsar.

Vidare kan den spalt mellan innerhylsan 2 och ytterhylsan 3, där kolven 12 befinner sig vara helt eller delvis öppen i riktningen D1, vilket medför att fastspänningsanordningens 1, 1', 1" axiella utsträckning kan begränsas och därmed bidrar till att åstadkomma en i axiell riktning mera kompakt fastspänningsanordning.

På motsvarande sätt kan den i fig 2 visade utföringsformen modiﬁeras (visas ej) i enlighet med vad som visas i fig 3 och 4, varvid aktiveringstryckkammaren 5 kan ersättas av ett elastiskt fjädrande aktiveringsorgan.

Fackmannen inser att det i fig 1 eller 2 vore möjligt att istället ersätta avaktiveringstryckkammaren 4 med ett elastiskt fjädrande avaktiveringsorgan 10 15 20 530 537 9 (motsvarande det elastiskt fjädrande aktiveringsorganet 18) för att därmed åstadkomma en självupplåsande fastspänningsanordning (ej visad).

Flänsen 17 kan vara integrerad med kolven 12. Enligt en utföringsform är den flänsen och kolven bildade i ett materialstycke, och i en annan utföringsform är de bildade av separata materialstycken som sedermera sammanfogats, exempelvis genom ett gängförband eller genom svetsfog. lnnerhylsan och ytterhylsan kan vara fästa vid varandra, exempelvis med hjälp av bultar eller svetsfogar. Ett flertal packningar kan på i sig känt sätt anordnas för att förhindra läckage.

Konytorna kan i samtliga utföríngsformer föreligga mellan innerhylsan 2 och kolven 12, mellan ytterhylsan 3 och kolven 12 eller både och.

Ovan visade chuck kan utformas som en spindel, såsom beskrivs i fig 6 i WO2004/007129A1. Vidare kan ovan visade chuck integreras med en infästningsdel P1, dvs en maskinkona, såsom visas i fig 4 i WO2004/007129A1 _ För närmare beskrivning av ovan visade chuck eller spindel, hänvisas till WO2004/007129A1.

Claims

10 15 20 25 30 530 53? l O PATENTKRAV

1. Hydromekanisk fastspänningsanordning, innefattande: en infästningsdel (P1), utformad att monteras i bearbetningsmaskin, och en hållardel (P2), utformad att lösgörbart fixera ett verktygsskaft (V), varvid hållardelen (P2) innefattar en innerhylsa (2) med en axieli urtagning, utformad att motta verktygsskaftet (V), varvid innerhylsan (2) samt en ytterhylsa (3) definierar en kammare, i vilken en ringformad kolv (12) är axiellt förskjutbar, varvid den ringformade kolven och minst en av innerhylsan och ytterhylsan har samverkande konytor (13, 14), anordnade att vid axiell förskjutning av kolven i en första riktning (D1; D2) åstadkomma radiell kompression av innerhylsan, och att vid axiell förskjutning av kolven i en andra riktning (D2; D1), motsatt den första riktningen, tillåta innerhylsan att expandera radiellt, varvid fastspänningsanordningen (1) vidare innefattar: aktiveringsorgan (5, 18), utformat att åstadkomma en förskjutning av den ringformade kolven (12) i nämnda första riktning, och avaktiveringsorgan (4), utformat att åstadkomma en förskjutning av den ringformade kolven (12) i nämnda andra riktning, kännetecknat av att nämnda aktiveringsorgan (5, 18) och nämnda avaktiveringsorgan (4), sett i axiell riktning, befinner sig på samma sida, och vid samma ände, av den ringformade kolven (12).

2. Fastspänningsanordning (1, 1', 1") enligt krav 1, varvid nämnda avaktiveringsorgan innefattar en avaktiveringstryckkammare (4), vilken när den trycksätts åstadkommer nämnda förskjutning av den ringformade kolven (12) för upplåsning av fastspänningsanordningen (1).

3. Fastspänningsanordning (1, 1') enligt krav1 eller 2, varvid nämnda aktiveringsorgan innefattar en aktiveringstryckkammare (5), vilken när den 10 15 20 25 30 530 53? 1 1 trycksätts åstadkommer nämnda förskjutning av den ringformade kolven (12) för låsning av fastspänningsanordningen (1).

4. Fastspänningsanordning (1, 1') enligt krav 2 i kombination med krav 3, vidare innefattande en med den ringformade kolven (12) förbunden fläns (17), vilken separerar nämnda aktiveringstryckkammare (5) från nämnda avaktiveringstryckkammare (4).

5. Fastspänningsanordning (1, 1') enligt krav 4, varvid flänsen (17) har en monteringsyta (7), vilken avgränsar aktiveringstryckkammaren (5) och en demonteringsyta (6), vilken avgränsar avaktiveringstryckkammaren (4), och varvid demonteringsytan (6) är större än monteringsytan (7).

6. Fastspänningsanordning (1") enligt krav 1 eller 2, varvid nämnda aktiveringsorgan innefattar ett elastiskt komprimerbart aktiveringsorgan (18), vilket är anordnat att åstadkomma nämnda förskjutning av den ringformade kolven (12) för låsning av fastspänningsanordningen (1).

7. Fastspänningsanordning (1, 1', 1") enligt något av föregående krav, varvid innerhylsan (2), har minst en i nämnda axiella riktning sig sträckande slits (25a, 25b).

8. Fastspänningsanordning (1, 1', 1") enligt något av föregående krav, varvid en friktionsmodiﬁerad yta föreligger på minst en av en med innerhylsan samverkande yta på den ringformade kolven, en med ytterhylsan sam- verkande yta på den ringformade kolven, en med kolven samverkande yta på ytterhylsan (3) och en med kolven samverkande yta på innerhylsan (2).

9. Fastspänningsanordning (1, 1', 1") enligt något av föregående krav, varvid en smörjkanal är anordnad på minst en av en med innerhylsan samverkande yta på den ringformade kolven (12), en med ytterhylsan samverkande yta på den ringformade kolven (12), en med kolven 10 530 53? 12 samverkande yta på ytterhylsan (3) och en med kolven samverkande yta på innerhylsan (2).

10. Fastspänningsanordning (1, 1”) enligt något av föregående krav, varvid nämnda konyta utgörs av: en kontaktyta mellan innerhylsan (2) och den ringformade kolven (12), och/eller en kontaktyta mellan ytterhylsan (3) och den ringformade kolven (12).