DE3148677A1

DE3148677A1 - Vorrichtung zum loesbaren radialen und axialen spannen eines mit einer mittigen bohrung versehenen werkzeugs oder werkstuecks auf einem dorn od. dgl.

Info

Publication number: DE3148677A1
Application number: DE19813148677
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing. 8000 München Fischer
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1981-12-09
Filing date: 1981-12-09
Publication date: 1983-07-21
Also published as: IT1149380B; JPH0134721B2; GB2112677A; IT8249198A0; DE3148677C2; GB2112677B; JPS58109206A

Description

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zum lösbaren radialen, und axialen Spannen eines mit einer mittigen Bohrung versehenen Werkzeugs oder Werkstücks auf einem Dorn od. dgl.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Von der DE-PS 7^3 530 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mit einer unter dem veränderbaren Druck eines Fluids elastisch verformbaren Spannhülse ein Werkzeug oder Werkstück auf einem Dorn od.dgl. befestigt wird, wobei die Spannhülse den Ringraum zwischen dem Dorn od.dgl. und dem Werkzeug oder Werkstück ausfüllt. Das Spannen erfolgt nur in radialer Richtung, ein Spannen in axialer Richtung ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich.

Es ist auch bekannt,' Werkzeuge, z.B. Schabräder für die Feinbearbeitung von Zahnrädern, unmittelbar auf einem Dorn aufzunehmen, wobei die Zentrierung zwangsläufig spielbehaftet ist. In axialer Richtung erfolgt dabei ein Spannen mittels einer mechanischen oder einer hydraulischen Mutter gegen einen Bund oder einen anderen festen Anschlag auf dem Dorn (DE-GBM ?6 l6 4o6). Ein Nachteil dieser Lösungen ist, daß das auf den Dorn aufgespannte Werkzeug, z.B. ein Schabrad, trotz genauester Fertigung und Einhaltung geringstmöglicher Fertigungs-

; toleranzen einen nicht mehr zulässigen Rundlauffehler

aufweisen kann, beispielsweise durch Addieren der Ein-

j zeltoleranzen von Dorn, Spannhülse und Werkzeug.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum möglichst exakten, spielfrei zentrieren

den Spannen eines hochgenau arbeitenden Werkzeugs oder eines hochgenau zu bearbeitenden Werkstücks auf einem

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Dorn od.dgl. zu schaffen, bei der das radiale und das axiale Spannen von einem einzigen Element bewirkt wird, um nicht durch das Zusammenwirken zweier Elemente zusätzliche Ungenauigkeiten hervorzurufen.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die so gestaltete Spannhülse wird auf den Dorn od.dgl. aufgeschraubt, bis die Anlagefläche des Mutternabschnittes an dem Werkzeug oder Werkstück zur Anlage kommt. Dabei liegt der Hülsenabschnitt in dem Ringraum zwischen dem Dorn od.dgl. und dem Werkzeug oder Werkstück. Durch Verändern des Druckes des Fluids wird das Werkzeug oder Werkstück dann radial und axial gespannt. Zum axialen Spannen sind im Mutternteil eine und zum radialen Spaninen im Hülsenteil zwei ringförmige Kammern zur Aufnahme des Fluids vorgesehen. Hierfür sind in den Ansprüchen und 3 vorteilhafte Ausgestaltungen angegeben. Anstelle der ringförmigen Kammern können auch jeweils mehrere, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern vorgesehen sein, wofür in den Ansprüchen 5 bis 8 verschiedene zweckmäßige Ausgestaltungen angegeben sind. Bei allen Ausführungen kann jede Kammer für sich beaufschlagt werden, was ein feinfühliges Verändern der Lage des gespannten Werkzeugs oder Werkstücks möglich macht. Der Aufwand für die Druckregeleinrichtungen kann reduziert werden, wenn die ringförmigen Kammern (Anspruch k) oder wenn die jeweils radial benachbarten Kammern (Anspruch 9 und 10) gemeinsam beaufschlagt werden, was für viele Anwendungsfälle ausreichend ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren 1 bis 5 dargestellt sind, beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 und 2 einen Längsschnitt und einen Querschnitt

entlang der Linie II-II durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,

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Fig. 3 und 4 einen Längs- und einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV durch eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 5 eine mögliche Ausführung für das Zusammensetzen der Spannhülse aus mehreren Teilen.

Auf einem nur ausschnittsweise dargestellten Dorn 10 (Fig. 1 und 3) ist mittels einer Spannhülse 20 ein Werkzeug 30, z.B. ein Schabrad, oder ein Werkstück befestigt. Die Spannhülse 20 weist einen auf einem Gewinde 11 des Dornes 10 aufgeschraubten Mutternabschnitt 21 und einen daran anschließenden Hülsenabschnitt 22 auf. Der Hülsenabschnitt 22 umschließt mit seiner inneren Mantelfläche 23 einen zylinderischen Abschnitt 12 des Dornes 10 und wird an seiner äußeren Mantelfläche 24 von der Bohrungswand 31 des Werkzeugs 30 umschlossen. Eine Planseite 32 des Werkzeugs 30 liegt, ggf. über eine zwischengelegte Scheibe 55 ι &n einem Bund 13 des Dornes 10 an. An der anderen Planseite 33 des Werkzeugs 3 liegt, ggf. über eine zwischengelegte Scheibe 56, eine Anlagefläche 25 des Mutternabschnittes 21 an.

Die Spannhülse 20 ist in ihrem Hülsenabschnitt 22 mit einer ersten geschlossenen ringförmigen Kammer 4l (Fig. * 1 und 2) und einer diese umgebenden zweiten geschlossenen ringförmigen Kammer 42 versehen. (Der Begriff "geschlossen" ist hier und im folgenden so aufzufassen, daß die Kammern allseitig von der Spannhülse 2 begrenzt sind und schließt das Vorhandensein von angeschlossenen Leitungen, auf die noch eingegangen wird, nicht aus.) Die Kammer 4l hat geringen radialen Abstand 43 zur inneren Mantelfläche 23, die Kammer 42 hat geringen radialen Abstand 44 zur äußeren Mantelfläche 24. Um dem Hülsenabschnitt 22 die erforderliche Eigenstabilität zu verlei-

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hen ist der radiale Abstand 45 zwischen der ersten 4l und der zweiten Kammer 42 größer als der radiale Abstand 43 bzw. 44.

In ihrem Mutternabschnitt 21 ist die Spannhülse 20 mit einer dritten geschlossenen ringförmigen Kammer 46 versehen, die geringen axialen Abstand 47 zur Anlagefläche 25 hat.

Die Kammern 41,42 und 46 sind mit einem Fluid gefüllt. Mittels einer Druckschraube 60 kann der Druck in den Kammern variiert werden, die zu diesem Zwecke über Leitungen 64 mit der Druckschraube 6θ in Verbindung stehen. Im Anschluß an einen Gewindeabschnitt 6l weist die Druckschraube 6θ einen zylinderischen Schaft 62 mit einem Dichtungsring 63 auf. Nachdem die Spannhülse 20 so weit auf das Gewinde 11 aufgeschraubt ist, daß die Anlagefläche 25 an der Planseite 33 und die Planseite 32 am Bund 13 lose zur Anlage gekommen sind, wird das Spannen des Werkzeugs mit der Druckschraube 60 vorgenommen. Je weiter sie eingeschraubt wird, desto mehr steigt der Druck in den Kammern an und desto fester werden die aneinanderliegenden Flächen 23,12; 24,31; 32,13; 33,25 infolge der elastischen Verformung der Spannhülse zusammengespannt. Um dem Monteur einen Hinweis auf den herrschenden Druck zu vermitteln ist eine Druckanzeige 70 vorgesehen, die über eine Leitung 71 mit den Leitungen 64 verbunden ist. Gegen die Kraft einer Feder 72 wird ein abgedichteter Kolben 73 verschoben, an dem ein aus der Spannhülse 20 austretender Stift 74 mit einer Strichmarkierung 75 befestigt ist. Die Anzahl (oder die Farbe) der Striche zeigt den Druck an.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß eine gemeinsame Druckschraube 60 für alle Kammern 4l,42,46 in vielen Fällen ausreichend ist. Mitunter ist es aber vorteilhaft, zumindest für die in axialer Richtung spannende

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dritte Kammer 46, ggf. aber auch für jede der drei Kammern eine eigene Druckschraube 6o, 60', ... und eine eigene Druckanzeige 70, 70', ... vorzusehen, wie das in Figur 2 angedeutet ist. Diese Ausführung ist besonders bei axial breiten Werkzeugen mit nur schmalen radialen Anlageflächen wie z.B. bei Abwälzfräsern angebracht.

In aller Regel wird es aber erwünscht sein, das Werkzeug in radialer Richtung ausrichten zu können, um einen evtl. vorhandenen Rundlauffehler des aufgespannten Werkzeugs zu beseitigen. Die Spannhülse 20 ist dann in ihrem Hülsenabschnitt 22 mit ersten in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten geschlossenen Kammern 48 (Fig.3 und 4) und mit zweiten, ebenfalls in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten Kammern 49 versehen, die sich vorwiegend in axialer und in Umfangsrichtung erstrecken. Die Kammern 48 haben geringen radialen Abstand 43 zur inneren Mantelfläche 23 und die zweiten Kammern 49 geringen radialen Abstand 44 zur äußeren Mantelfläche 24. Der radiale Abstand 45 zwischen den erten 48 und den zweiten Kammern 49 ist wieder größer als der radiale Abstand 43 bzw. 44. In ihrem Mutternabschnitt 21 ist die Spannhülse 20 mit in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten dritten geschlossenen Kammern 50 versehen, die geringen axialen Abstand 47 zur Anlagefläche 25 haben und sich vorwiegend in radialer und in Umfangsrichtung erstrecken.

Die Kammern 48, 49 und 50 sind mit einem Fluid gefüllt, dessen Druck mittels weiter oben beschriebener Druckschrauben 60 variiert werden kann. Wenn für jede einzelne Kammer 48, 49 und 50 eine eigene Druckschraube 60, 60¹ usw. vorhanden ist, kann der Rundlauffehler des Werkzeugs 30 sehr feinfühlig kompensiert werden. Mit dem in den ersten Kammern 48 herrschenden Druck wird die Spannhülse 20 auf dem Dorn 10 befestigt, der in den zweiten Kammern 49 herrschende Druck dient zur Befesti-

gung des Werkzeugs 30 auf der Spannhülse 10 und mit dem in den dritten Kammern 50 herrschenden Druck erfolgt das Spannen in axialer Richtung. Wird bei der Rundlaufprüfung beispielsweise festgestellt, daß das Werkzeug

•5 30 - bezogen auf Figur 4 - gegenüber dem Dorn 10 "angehoben" werden muß, dann wird man den Druck in der mit 48· bezeichneten Kammer erhöhen, ggf. auch in der mit 49' bezeichneten, und gleichzeitig den Druck in der mit 48", ggf· auch in der mit 49" bezeichneten Kammer etwas senken. U.Ui muß dabei der Druck in den dritten Kammern 50 vorübergehend gesenkt werden, um die radiale Versetzung des Werkzeugs 30 zu ermöglichen.

Um die zum Kompensieren eines Rundlauffehlers mit höherem oder niedrigerem Druck zu beaufschlagenden Kammern 48, 49ι 50 eindeutig identifizieren zu können sind ebensoviele erste 48 wie zweite 49 und wie dritte 50 Kammern vorgesehen. Dabei sind jeweils eine erste Kammer 48 und eine zweite Kammer 49 radial benachbart und eine dritte Kammer 50 zu diesen axial benachbart.

In vielen Fällen ist es ausreichend, wenn für die jeweils radial benachbarten Kammern 48, 49 eine gemeinsame Druckschraube 6o und eine gemeinsame Druckanzeige 70 vorgesehen sind. Dabei ist es auch möglich, anstelle der axial wirkenden Kammern 50 eine ringförmige Kammer 46 vorzusehen, wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 beschrieben ist. Die radial benachbarten Kammern 48, 49 können dann über eine Leitung miteinander verbunden sein, die in Figur 3 gestrichelt dargestellt und mit 65 bezeichnet ist. Eine dann beim Kompensieren eines Rundlauffehlers analog zum oben beschriebenen Vorgang in der Kammer 48" auftretende Druckminderung wird durch die Druckerhöhung in der Kammer 48' ausgeglichen.

In den Figuren 1 bis 4 ist die Spannhülse 20 als homogenes Teil dargestellt. Für ihre Herstellung gibt es

verschiedene Möglichkeiten. In der Regel wird man sie aus mehreren Teilen, in die die entsprechenden Kammern eingefräst und/oder eingedreht sind, zusammensetzen und druckdicht verschweißen. Bei Beispiel dafür ist in Figur 5 dargestellt, wo die Spannhülse aus vier Teilen 51 bis 5^ zusammengesetzt ist. Andere Ausführungen sind selbstverständlich auch möglich.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. So können z.B. die Druckschrauben 6o, 60' ... und/oder die Druckanzeigen 70, 70' ... auch axial statt radial angeordnet sein, die Anzahl der Kammern ist nicht auf je 4 beschränkt, usw. .

Begriffsliste

10 Dorn

11 Gewinde

12 zyl. Abschnitt

13 Bund

20 Spannhülse

21 Mutternabschnitt

22 Hülsenabschnitt

23 innere Mantelfläche

24 äußere Mantelfläche

25 Anlagefläche

Werkzeug B ohrungswand

) Planseite

60 Druckschraube

61 Gewinde

62 Schaft

63 Dichtung

g_) Leitung

70 Druckanzeige

71 Leitung

72 Feder

73 Kolben

74 Stift

75 Strichmarkierung

41 erste Kammer

42 zweite Kammer

kkl radialer Abstand

dritte Kammer axialer Abstand ■erste Kammer zweite Kammer dritte Kammer

53) 54>

Teil von

) Scheibe

Claims

Maschinen- und Zahnradfabrik QmbH & Oo

Cvsoesaober Str. SO, S MQnohen 4O

. ΐ98ι

Lfl/Wo 460.00 513

ANSPRUCHE

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/ 1 Vj Vorrichtung zum lösbaren radialen und axialen Spannen eines mit einer mittigen Bohrung versehenen Werkzeugs oder Werkstücks auf einem Dorn od. dgl., mit einer unter dem von außen veränderbaren Druck eines Fluids radial elastisch verformbaren Spannhülse zwischen dem Dorn od.dgl. und dem Werkzeug oder Werkstück und einer axial neben dem Werkzeug oder Werkstück auf den Dorn od.dgl. aufschraubbären, das Werkzeug oder Werkstück gegen einen Bund od.dgl. auf dem Dorn od.dgl. drückenden Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse mit der Mutter unter Bildung eines Hülsenabschnittes (22) und eines Mutternabschnittes (21) einstückig ausgeführt ist und die axiale Anlagefläche (25) des Mutternabschnittes (21) unter dem von außen veränderbaren Druck eines Fluids axial elastisch verformbar ist.

2» Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mutternabschnitt (21) in geringem axialem Abstand (47) von der Anlagefläche (25) eine geschlos sene ringförmige Kammer (46) zur Aufnahme des Fluids aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenabschnitt (22) zwei ringförmige Kammern (41,42) zur Aufnahme des Fluids aufweist, von denen die erste (4l) in geringem radialem Abstand (43) von der inneren Mantelfläche (23) und die zweite (42) in geringem radialem Abstand (44) von der äußeren Mäntelfläche (24) angeordnet ist, wobei die zweite Kammer (42) die erste Kammer

(4l) umschließt und der radiale Abstand (45) zwischen der ersten (4l) und der zweiten Kammer (42) größer ist als der radiale Abstand (43 bzw. 44) dieser Kammern (4l bzw. 42) zur inneren bzw. äußeren Mantelfläche (23 bzw. 24).

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (41,42,46) fluidisch miteinander verbunden sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, "daß der Hülsenabschnitt (22) und/oder der Mutternabschnitt (21) jeweils mehrere, in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte, unabhängig voneinander beaufschlagbare Kammern zur Aufnahme des Fluids aufweisen bzw. aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 5> gekennzeichnet durch

a. erste in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern (48) in geringem radialem Abstand (43) von der inneren Mantelfläche (-23) des Hülsenabschnittes (22) und

b. zweite in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern (49) in geringem radialem Abstand (44) von der äußeren Mantelfläche (24) des Hülsenabschnittes (22), wobei

c. der radiale Abstand (45) zwischen den ersten (48) und den zweiten Kammern (49) größer ist als der radiale Abstand (43 bzw. 44) dieser Kammern (48 bzw. 49) zur inneren bzw. äußeren Mantelfläche (23 bzw. 24), und durch

d. dritte in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilte Kammern (50) in geringem axialem Abstand (47) von der Anlagefläche (25) des Mutternabschnittes (21).

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7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der ersten (48) , zweiten (49) und dritten Kammern (50) gleich ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine erste (48) und eine zweite Kammer (^9) im Hülsenabschnitt (22) radial übereinander liegen und eine dritte Kammer (50) radial und axial versetzt zu diesen im Mutternabschnitt (2l) angeordnet ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils radial übereinander liegende erste (48) und zweite Kammer (49) und ggf. die versetzt dazu angeordnete dritte Kammer (50) fluidisch miteinander verbunden sind*

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß statt der in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilten dritten Kammern (50) eine geschlossene ringförmige Kammer (46) vorgesehen ist.