DE10237041B4

DE10237041B4 - Auswuchtsystem zum Unwuchtausgleich eines rotierenden Maschinenteils

Info

Publication number: DE10237041B4
Application number: DE10237041.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Fischer
Original assignee: Rego Fix AG
Current assignee: Rego Fix AG
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2022-08-08
Also published as: US20030033873A1; US6810733B2; DE10237041A1; CH695324A5

Abstract

System zum Unwuchtausgleich eines rotierenden Maschinenteils mit zwei gegeneinander verdrehbaren und in gewünschten Winkelpositionen feststellbaren, mit einer Unwucht versehenen Auswuchtringen (5), gekennzeichnet durch Ringnuten (6) in der Innenfläche der Auswuchtringe (5) und diesen gegenüberliegende Ringnuten (3) in einer zylindrischen Außenfläche (2) des rotierenden Maschinenteils, einen elastischen Ring (4) in den Ringnuten (3, 6) und eine nach außen nicht durchgängige, radiale Gewindebohrung (7) in den Auswuchtringen (5) zur Aufnahme einer Stiftschraube (8) zum Feststellen der Auswuchtringe (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Unwuchtausgleich eines rotierenden Maschinenteils, insbesondere eines Werkzeughalters in einer Werkzeugmaschine.
Durch den Einsatz von immer leistungsfähigeren Schneidstoffen und Maschinen können Werkstoffe wie Metall, Kunststoffe, Hölzer usw., mit immer höheren Schnittgeschwindigkeiten bearbeitet werden. Dadurch sind Drehzahlen über 10.000 U/min heute durchaus üblich. Bei diesen hohen Drehzahlen müssen die eingesetzten Werkzeuge sehr gut ausgewuchtet sein.
Möglich Folgen einer zu großen Restunwucht sind beispielsweise Lagerschäden an der Spindellagerung, schlechte Schnittleistung, ungenügende Oberflächengüte und massive Verschlechterung der Standzeit der Werkzeugschneiden.
Werden mehrere Werkzeugkomponenten zu einem Werkzeug zusammengesetzt, muss das Ganze ausgewuchtet.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik werden Werkzeughalter ausgewuchtet, indem auf einer Auswuchtmaschine die Größe und die Winkel der Restunwucht ermittelt und diese dann durch Materialabtrag mittels Bohren, Fräsen oder Schleifen und/oder durch Anbringen von Ausgleichsgewichten, z. B. Einschrauben von Gewindestiften in dafür vorgesehene Bohrungen, ausgeglichen wird.
Diese Methoden zum Auswuchten sind aufwendig und führen trotzdem häufig nur zu unbefriedigenden Ergebnissen.
Alternativ zu diesen Auswuchtmethoden sind auch Systeme bekannt, bei denen zum Unwuchtausgleich zwei Ringe mit exzentrischer Massenverteilung winkelversetzt positioniert werden. Die Ringe werden mit radial geführten Stiftschrauben oder durch spezielle ringförmige Haltevorrichtungen mit axial geführten Stiftschrauben befestigt. Diese Systeme haben den Nachteil, dass sich durch Vibrationen die Schrauben lösen können und wie Geschosse wegfliegen. Dadurch werden die Ringe frei auf dem Werkzeughalter und können ebenfalls weggeschleudert werden.
Aus der DE 297 09 273 U1 sind entsprechende Auswuchtringe bekannt, die über Taschen verfügen, die je nach Bedarf mit Material gefüllt werden können. Auf diese Weise können die einzelnen Unwuchten der Auswuchtringe gezielt beeinflusst werden.
Die EP 0 953 404 A2 hingegen offenbart einen rotierenden Werkzeughalter, bei dem kreisabschnittförmige Auswuchtgewichte in eine umlaufende Nut des Werkzeughalters eingesetzt werden.
Aus der EP 1 080 832 A1 ist ein Werkzeughalter bekannt, bei dem die Ausrichtung des Werkzeuges so beeinflusst werden kann, dass die Spitze des Werkzeugs, die als erstes mit dem zu bearbeitenden Werkstück in Kontakt kommt, in der Rotationsachse des Werkzeughalters liegt.
Die DE 199 20 698 A1 beschreibt eine Auswuchteinrichtung, bei der an einem Grundkörper des Werkzeugabschnittes Vertiefungen vorgesehen sind, in denen jeweils eine nach außen federbelastete Kugel enthalten ist, die in entsprechende Vertiefungen im Auswuchtring einrasten kann. Dadurch wird die Verwendung von Stiftschrauben bei dieser speziellen Ausgestaltung überflüssig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Auswuchten von rotierenden Maschinenteilen zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Auswuchtsystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1
Im Folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigen:
1 – eine axiale Teilansicht eines Werkzeughalters, teilweise im Schnitt;
2 – dieselbe Ansicht wie 1, aber mit positionierten Aus-Wuchtringen
3 – je eine radiale und eine axiale Ansicht eines Auswuchtringes, teilweise geschnitten;
4 – eine vergrößerte Schnittdarstellung der Gewindebohrung für die Stellschraube ohne und mit eingesetzter Schraube;
5 – eine vergrößerte Schnittdarstellung des Systems zur axialen Sicherung;
6–13 Schnittdarstellungen zu Illustration der Funktion Verschiedener Varianten; Wie in 1 gezeigt, besitzt ein Werkzeughalter 1 einen zylindrischen Bereich 2, welcher zwei im Abstand nebeneinander liegende, umlaufende Ringnuten 3 aufweist. Die Ringnuten haben einen im Wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt und dienen dazu, einen elastischen Ring 4 aufzunehmen. Hierfür kommt beispielsweise ein O-Ring aus einem Elastomer oder eine ringförmige Spiralfeder etc. in Frage.
In dem in 2 gezeigten Zustand sind zwei unabhängige, im Wesentlichen gleiche Auswuchtringe 5 auf der zylindrischen Partie des Werkzeughalters angeordnet. Die beiden Auswuchtringe 5 besitzen eine Unwucht, die durch Drehen der Ringe zirkular entlang dem Umfang des Werkzeughalters verschoben werden kann. Wenn sich die Unwucht der beiden Ringe genau radial gegenüberliegen, heben sie sich gegenseitig auf und die resultierende Unwucht ist gleich null. Wenn beide Unwuchten auf der gleichen Seite liegen, ist die resultierende Unwucht am größten. Dazwischen liegen alle Möglichkeiten der Feinabstimmung.
Die Unwucht der Auswuchtringe kann auf verschiedene Arten erreicht werden, beispielsweise durch Exzentrizität vom Innendurchmesser und Außendurchmesser, durch axiale Bohrung oder Fräsungen am Innen- oder Außendurchmesser, durch axiale oder radiale Gewindebohrungen zum Einbringen von Gewindestiften aus verschiedenen Materialien, wie z. B. Schwermetall, Metall, Titan, Aluminium, Kunststoff, etc.
Wie die beiden in 3 dargestellten Ansichten eines Auswuchtringes 5 zeigen, besitzen diese in ihrer zylindrischen Innenseite ebenfalls eine umlaufende Ringnut 6, die sich bei aufgesetztem Auswuchtring 5 der jeweiligen Nut 3 genau gegenüber befindet. Die beiden Nuten zusammen umschließen den elastischen Ring 4. Der elastische Ring hält den Auswuchtring in seiner axialen Position, falls sich seine Befestigung durch Vibration gelöst haben sollte, und zwar auch bei hohen Drehzahlen.
Das Profil der umlaufenden Ringnut 6 im Auswuchtring 5 weist bei den inneren Ecken einen möglichst großen Radius auf damit der Querschnitt des elastischen Ringes sich auch bei hohen Drehzahlen nur wenig deformieren kann, da er am Umfang gehalten (umschlossen) ist.
Die gesamte radiale Weite der Nut, zusammengesetzt aus der inneren umlaufenden Nut 6 des Auswuchtringes 5 und der äußeren umlaufenden Nut 3 des Werkzeughalters 1 ist so gewählt, dass der elastische Ring 4 leicht in die äußere Nut des Werkzeughalters ragt und in der inneren Nut 6 des Auswuchtringes gehalten wird.
Damit die Auswuchtringe zum Einstellen von Hand gedreht werden können, hat der elastische Ring in radialer Richtung etwas Spiel.
Damit die Auswuchtringe auf die zylindrische Partie des Werkzeughalters aufgeschoben werden können ist die Ringnut 6 der Auswuchtringe etwas breiter als der Profildurchmesser des elastischen Ringes. Außerdem sind die Auswuchtringe mit Einführ- und Ausführanfasungen versehen, um ihre Montage und Demontage zu erleichtern. Beides liegt am zylindrischen Umfang der Werkzeugaufnahme.
Eine radiale Gewindebohrung 7 dient, wie in 4 im Detail zeigt, der Aufnahme einer Stiftschraube 8 für die Feststellung des Auswuchtringes 5 in einer gewünschten Winkelposition. Damit diese Schraube nicht wegfliegen kann, ist am äußeren Ende der Gewindebohrung, das Gewinde durch eine Prägung nicht durchgehend. Die Stiftschraube wird von der Innenseite des Auswuchtringes in das Gewinde eingeschraubt. Sobald die Ringe auf der Aufnahmepartie mit den elastischen Ringen aufgebracht sind, ist das System in sich geschlossen. Die Ringe können nicht mehr vom Halter fallen und damit können die Schrauben nicht aus der Gewindebohrung gedreht werden.
Gemäß einer in 7 gezeigten alternativen Ausführungsform sind die umlaufenden Nuten 3 am äußeren Umfang der zylindrischen Aufnahmepartie für die Auswuchtringe so geformt, dass der elastische Ring in ihnen gehalten ist. Bei dem in 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die umlaufende Ringnut im Auswuchtring so geformt, dass bei hohen Drehzahlen der elastische Ring durch die Fliehkraft radial nach außen gedehnt wird und so in der Nut des Auswuchtringes zu liegen kommt, dass dessen Wegfallen unmöglich ist.
Bei der in 10 gezeigten Ausführungsform befindet sich die Ringnut im Auswuchtring asymmetrisch am Rand. 12 zeigt diese Variante für einen im Werkzeughalter gehaltenen elastischen Ring. Die 11 und 13 zeigen Varianten mit je zwei elastischen Ringen pro Auswuchtring.
Alle Ausführungsformen bieten den Vorteil gegenüber den bekannten Methoden, dass sie gut und einfach zu produzieren sind und absolute Sicherheit bieten.
Obwohl die Erfindung am Beispiel eines Werkzeughalters beschrieben wurde, ist sie nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern bei allen rotierenden Maschinenteilen einsetzbar, bei denen ein Auswuchten notwendig ist, z. B. Schleifscheiben, Spindeln etc.

Claims

System zum Unwuchtausgleich eines rotierenden Maschinenteils mit zwei gegeneinander verdrehbaren und in gewünschten Winkelpositionen feststellbaren, mit einer Unwucht versehenen Auswuchtringen (5), gekennzeichnet durch Ringnuten (6) in der Innenfläche der Auswuchtringe (5) und diesen gegenüberliegende Ringnuten (3) in einer zylindrischen Außenfläche (2) des rotierenden Maschinenteils, einen elastischen Ring (4) in den Ringnuten (3, 6) und eine nach außen nicht durchgängige, radiale Gewindebohrung (7) in den Auswuchtringen (5) zur Aufnahme einer Stiftschraube (8) zum Feststellen der Auswuchtringe (5).
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elastische Ring (4) aus Gummi, elastischem Kunststoff, elastisch verformbarem Material oder einer Spiralfeder besteht.
System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Maschinenteil eine Mutter zur Befestigung eines Werkzeughalters (1) ist und die Auswuchtringe (5) sich auf einer zylindrischen Aufnahmepartie an der Mutter befinden.
System nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Maschinenteil ein Werkzeughalter (1) ist und die Ringnuten (6) in der Innenfläche der Auswuchtringe (5) tiefer sind als die in einer zylindrischen Außenfläche (2) des Werkzeughalters (1) und den elastischen Ring (4) aufnehmen.