DE3642111A1 - Spannvorrichtung fuer rotative werkzeuge, insbesondere schleifscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für rotative Werkzeuge, insbesondere Schleifscheiben, mit einem das Werk­ zeug aufnehmenden Aufnahmeflansch, welcher auf einer Spindel mittels einer zentrischen Spannschraube befestigbar ist.

Derartige Vorrichtungen zur Aufnahme von rotativen Schleif­ werkzeugen und zu deren Befestigung auf einer Spindel sind bereits bekannt.

Die Anmelderin hat eine solche gattungsgemäße Vorrichtung in ihrer deutschen Patentanmeldung P 36 26 851.8 vorge­ schlagen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung für rotative Werkzeuge, insbesondere Schleifscheiben, weiter zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird das erreicht durch ein federndes Spann­ element zur Vermittlung eines Kraft- und Formschlusses zwischen dem Aufnahmeflansch und der Spannschraube beim Spannen. Dazu ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Spannelement konzentrisch um die Spannschraube angeordnet ist. Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, daß das Spannelement in radialer und axialer Richtung elastisch ausgebildet ist. Das Spannelement ist dabei erfindungsgemäß so aufgebaut, daß es aus einem Haltering besteht, an dem einerseits radial federnde Federelemente befestigt sind und dem andererseits ein axial wirkendes Federelement zugeordnet ist. Es ist weiterhin vorgesehen, daß die radial federnden Federelemente als einzelne Elemente mit an ihren freien Enden angeordneten Druckstücken ausge­ bildet sind. Eine vorteilhafte Ausbildung kann dabei darin gesehen werden, daß die Federelemente aus durch das Längs­ schlitzen einer dünnwandigen Hülse gebildeten Wandsegmenten bestehen. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, daß das axial wirkende Federelement als Druckfeder ausgebildet ist. Ein Merkmal der Erfindung besteht auch darin, daß die Druckstücke der radial federnden Federelemente nach außen abgewinkelt angeordnet sind und sie beim Spannen mit ihrer einen Fläche an einer entsprechenden Fläche des Aufnahme­ flansches und mit ihrer anderen, der erstgenannten Fläche gegenüberliegenden Fläche an einer an der Spannschraube angeordneten entsprechenden Fläche anliegen. Dabei ist ein auf der Spannschraube angeordnetes friktionsarmes Lager vorgesehen, auf dem die Druckstücke der Federelemente abge­ stützt sind. Durch ein derartiges Lager wird erreicht, daß Torsionsbeanspruchungen, denen das konzentrische Spann­ element beim Drehen der Spannschraube ausgesetzt ist, sehr stark reduziert werden. Um das Eindringen von Schmutz in das gesamte Spannsystem zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen der Spannschraube und dem Auf­ nahmeflansch eine Ringdichtung angeordnet ist. Zusätzliche Abdichtmaßnahmen sowie Reinigungsmaßnahmen durch Freiblasen von eventuellen Schmutzpartikeln können nach einem weite­ ren Merkmal der Erfindung darin bestehen, daß in der Spindel und in der Spannschraube Kanäle angeordnet sind zur Führung von Sperr- und Reinigungsluft.

Um den Angriff eines Greifmechanismus eines automatischen Wechslers zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß am Aufnahmeflansch eine Greiferfläche angebracht ist. Um den Angriff eines entsprechenden Werkzeuges zum Anziehen und Lösen der Spannschraube zu ermöglichen, sind erfindungs­ gemäß an der Spannschraube Schlüsselflächen angebracht. Zum Lösen des Aufnahmeflansches von der Spindel ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Aufnahmeflansch mit einem Bund versehen ist zum Abdrücken des Aufnahmeflansches mittels der Spannschraube. Die Erfindung besteht des weite­ ren darin, daß eine Kurzkegelverbindung zwischen der Spindel und dem Aufnahmeflansch vorgesehen ist. Außerdem ist vorgesehen, daß die Spindel mit einer Planfläche versehen ist zur Anlage der ihr zugewandten Fläche des Auf­ nahmeflansches. Somit sitzt der Aufnahmeflansch nach voll­ zogener Aufspannung auf dem Kurzkegel der Spindel und stützt sich gegen die Planfläche der Spindel ab. Um sicher zu sein, daß eine solche einwandfreie Aufspannung vorliegt, ist erfindungsgemäß mindestens ein Näherungsinitiator vorge­ sehen zur Überwachung der Spannlage. Dabei ist es vorteil­ haft, daß ein Näherungsinitiator in der Spindelplanfläche versenkt angeordnet ist. Dieser Näherungsinitiator spricht an, wenn ein definierter Abstand zwischen ihm und der ihm gegenüberliegenden Anlagefläche des Aufnahmeflansches erreicht ist, d.h. wenn der Aufnahmeflansch an der Spindel­ planfläche richtig anliegt.

Es ist aber auch möglich, daß erfindungsgemäß ein Näherungs­ initiator in einem Spannschraubenraum der Spindel ange­ ordnet ist. Hierbei spricht der Näherungsinitiator an, wenn sich ihm die Spannschraube auf einen definierten Abstand genähert hat, d.h. wenn diese weit genug angezogen ist. Nach der Erfindung kann es zweckmäßig sein, daß die Plan­ fläche der Spindel und die dieser zugewandte Fläche des Aufnahmeflansches mit ineinandergreifenden Nuten oder Ver­ zahnungen versehen sind. Das ermöglicht es, erforderlichen­ falls eine Winkeljustage zwischen diesen gegeneinander verspannten Flächen herzustellen. Außerdem dient dies zur Verbesserung der Drehmomentübertragung.

Durch die Erfindung wird eine Spannvorrichtung für rotative Werkzeuge, insbesondere für Schleifscheiben, geschaffen, die sich durch Robustheit und Betriebssicherheit auszeich­ net, wobei sie nahezu verschleißfrei arbeitet. Die kompakte Spannvorrichtung ist leicht austauschbar, und es ist sowohl ein manueller als auch ein schneller automatischer Schleif­ scheibenwechsel möglich. Das erfindungsgemäße Prinzip ist nicht auf Kurzkegelaufnahmen beschränkt, sondern läßt sich auch bei anderen Kegelaufnahmen anwenden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispieles näher erläutert werden.

In der Zeichnung ist eine erfindungsgemäß ausgebildete Schleifscheibenspannvorrichtung im Axialschnitt gezeigt.

Eine am Kopfende abgesetzte Schleifspindel 1 ist mit einer Planfläche 2 sowie mit einem Kurzkegel 3 versehen und nimmt einen Aufnahmeflansch 4 mit einer Schleifscheibe 6 auf. Der Aufnahmeflansch 4 besteht aus zwei Flanschteilen 4 a, 4 b, zwischen denen die Schleifscheibe 6 angeordnet ist. Hierbei weist das eine Flanschteil 4 a einen mit dem äuße­ ren Kurzkegel 3 der Schleifspindel 1 korrespondierenden inneren Kurzkegel 3 a auf. Das andere Flanschteil 4 b ist als Gegenflansch auf einem Absatz 7 des Flanschteiles 4 a aufgeschoben, und beide Flanschteile 4 a, 4 b sind mitein­ ander durch Schraubverbindungen 8, die in der Figur nur durch strichpunktierte Linien angedeutet sind, verschraub­ bar. Im Inneren des abgesetzten Kopfteiles 1 a der Schleif­ spindel 1 befinden sich eine zentrisch angeordnete Spann­ schraube 9 und ein federndes Spannelement 11, welches konzentrisch um die Spannschraube 9 angeordnet ist. Die Spannschraube 9 ist mit ihrem Gewinde 12 in das Kopfteil 1 a der Schleifspindel 1 eingeschraubt. Das Spannelement 11 besteht aus einem Haltering 13, an dessen einer Seite radial federnde Federelemente 14 befestigt sind. Die Feder­ elemente 14 sind an ihrem freien Ende mit Druckstücken 16 versehen. Solche Federelemente 14 können beispielsweise die Wandsegmente einer in Längsrichtung geschlitzten dünn­ wandigen Hülse sein. An der gegenüberliegenden Seite des Halteringes 13 liegt ein axial wirkendes Federelement 17 in Form einer Druckfeder 17 a an. Auf einem Bund 18 der Spannschraube 9 ist ein Lager 19, welches als Wälzlager 19 a ausgebildet ist, angeordnet, das in noch an anderer Stelle zu beschreibender Weise mit dem federnden Spannelement 11 zusammenwirkt. Gegen einen weiteren Bund 21 der Spannschraube 9 liegt die Dichtlippe 22 a einer Ring­ dichtung 22 an, welche in einer Ringnut 23 in der Innen­ wand des Flanschteiles 4 a angeordnet ist. Diese Ringdich­ tung 22 soll das Eindringen von Schmutz in die Spannvor­ richtung vermeiden. Zusätzlich kann aber auch noch Sperr- und Reinigungsluft zur Abdichtung der Spannvorrichtung mittels eines Sperrluftschleiers und zur Reinigung bei­ spielsweise der Kurzkegelflächen 3, 3 a beim automatischen Schleifscheibenwechsel vorgesehen werden, die über ent­ sprechende Kanäle 24 bzw. 26 a, 26 b in der Spindel 1 bzw. in der Spannschraube 9 zugeführt wird. An der Spannschraube 9 sind Schlüsselflächen 27 angebracht zum Drehen (Lösen und Anziehen) der Spannschraube 9 mittels eines entsprechenden Werkzeuges, und am Flanschteil 4 a befindet sich eine Greiferfläche 28 zum Erfassen des Aufnahmeflansches 4 einschließlich der Schleifscheibe 6 mittels eines Greifer­ elementes eines automatischen Werkzeugwechslers.

Der Schleifscheibenwechsel erfolgt jeweils durch das Ab­ nehmen der kompakten Einheit des aus den beiden Flansch­ teilen 4 a, 4 b bestehenden Aufnahmeflansches 4 mit der Schleifscheibe 6 von der Schleifspindel 1 und durch Auf­ bringen einer solchen neuen Einheit auf die Schleifspindel 1.

Zum Abnehmen der genannten Einheit wird die Spannschraube 9 gelöst, d.h. sie wird ein Stück herausgedreht, so daß sich ihr Bund 21 mit seiner Planfläche 29 an einen am Flanschteil 4 a befindlichen Bund 31 anlegt. Durch dieses Herausdrehen der Spannschraube 9 kommen die mit ihren Druckstücken 16 zwischen dem Lager 19 und einer Konus­ fläche 32 des Flanschteiles 4 a des Aufnahmeflansches 4 liegenden Federelemente 14 frei und federn radial nach innen. Beim weiteren Herausdrehen der Spannschraube 9 wird durch den Druck der Planfläche 29 der Spannschraube 9 auf den Bund 31 des Flanschteiles 4 a der Aufnahmeflansch 4 von der Spindel 1 gelöst. Das vorher gespannte axiale Feder­ element 17 entspannt sich natürlich beim Lösevorgang wieder, bis der Haltering 13 an einem Sprengring 33 anliegt. Sobald sich der Aufnahmeflansch 4 von der Spindel 1 gelöst hat, ist ein weiteres Herausdrehen der Spannschraube 9 nicht erforderlich. Der gesamte Aufnahmeflansch 4 mit der Schleif­ scheibe 6 wird von der Schleifspindel 1, d.h. von deren abgesetzten Kopfteil 1 a, über die im Spindelkopfteil 1 a verbleibende Spannschraube 9 hinweg abgezogen.

Es kann dann eine neue aus einem Aufnahmeflansch 4 und einer Schleifscheibe 6 bestehende Einheit auf die Schleif­ spindel 1 aufgebracht werden. Nach dem Aufschieben dieser Einheit auf den Spindelkopfteil 1 a wird die Spannschraube 9 angezogen. Dabei schiebt das Lager 19 sich gegen das Spannelement 11, so daß dessen Federelemente 14 radial nach außen gespreizt werden. Das axiale Federelement 17 des Spannelementes 11 ist so steif ausgebildet, daß dieses ein axiales Verschieben des gesamten Spannelementes 11 zunächst verhindert. Erst wenn die Federelemente 14 mit ihren Druck­ stücken 16 am Flanschteil 4 a zur Anlage kommen, d.h., wenn die abgewinkelt angeordneten Druckstücke 14 mit einer Fläche 34 an der Konusfläche 32 des Flanschteiles 4 a und mit der gegenüberliegenden Fläche 36 am Lager 19 anliegen, kann beim weiteren Anziehen der Spannschraube 9 das axiale Federelement 17 nachgeben. Dabei wird der Auf­ nahmeflansch 4 gegen die Planfläche 2 der Schleifspindel 1 geschoben und gespannt. Das Lager 19 vermindert beim Anziehen der Spannschraube 9 erheblich die Torsionsbean­ spruchung der Federelemente 14 bzw. des Spannelementes 11 überhaupt. Um die einwandfreie Spannlage überwachen zu können, sind Näherungsinitiatoren 37 bzw. 38 vorgesehen, die in der Planfläche 2 der Spindel 1 versenkt bzw. in einem Spannschraubenraum 39 der Spindel 1 angeordnet sind. Bei Erreichen eines die ordnungsgemäße Spannlage definie­ renden Abstandes a bzw. b zwischen dem Näherungsinitiator 37 bzw. 38 und der Anlagefläche 41 des Aufnahmeflansches 4 bzw. der Spannschraube 9 wird dies durch die Näherungs­ initiatoren 37, 38 signalisiert.

Der beschriebene Schleifscheibenwechsel wird vorzugsweise mittels eines automatischen Wechslers durchgeführt, wobei, wie bereits erwähnt, ein Greifer dieses Wechslers die auszuwechselnde Einheit an der Greiferfläche 28 erfaßt und gleichzeitig ein Schraubendreher die Spannschraube 9 an ihren Schlüsselflächen 27 ergreift und die Spannschraube löst bzw. anzieht. Es ist natürlich auch möglich, einen manuellen Schleifscheibenwechsel vorzunehmen.

Um eine Winkeljustage zwischen den gegeneinander verspann­ ten Flächen 2 und 41 zu erreichen und gleichzeitig die Drehmomentübertragung zu verbessern, können diese Flächen 2, 41 mit ineinandergreifenden Verzahnungen oder dergl. versehen sein, beispielsweise nach dem Prinzip der bekann­ ten Hirth-Verzahnung, was in der Figur nicht dargestellt ist.

Claims (20)

1. Spannvorrichtung für rotative Werkzeuge, insbesondere Schleifscheiben, mit einem das Werkzeug aufnehmenden Auf­ nahmeflansch, welcher auf einer Spindel mittels einer zentrischen Spannschraube befestigbar ist, gekennzeichnet durch ein federndes Spannelement (11) zur Vermittlung eines Kraft- und Formschlusses zwischen dem Aufnahme­ flansch (4) und der Spannschraube (9) beim Spannen.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Spannelement (11) konzentrisch um die Spann­ schraube (9) angeordnet ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Spannelement (11) in radialer und axialer Richtung elastisch ausgebildet ist.

4. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (11) aus einem Haltering (13) besteht, an dem einerseits radial federnde Federelemente (14) befestigt sind und dem andererseits ein axial wirkendes Federelement (17) zugeordnet ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die radial federnden Federelemente (14) als einzelnde Elemente mit an ihren freien Enden angeordneten Druckstücken (16) ausgebildet sind.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federelemente (14) aus durch das Längsschlitzen einer dünnwandigen Hülse gebildeten Wandsegmenten bestehen.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das axial wirkende Federelement (17) als Druckfeder (17 a) ausgebildet ist.

8. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (16) der radial federn­ den Federelemente (14) nach außen abgewinkelt angeordnet sind und sie beim Spannen mit ihrer einen Fläche (34) an einer entsprechenden Fläche (32) des Aufnahmeflansches (4) und mit ihrer anderen, der erstgenannten Fläche (34) gegen­ überliegenden Fläche (36) an einer an der Spannschraube (9) angeordneten entsprechenden Fläche anliegen.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der Spannschraube (9) angeordnetes friktions­ armes Lager (19) vorgesehen ist, auf dem die Druckstücke (16) der Federelemente (14) abgestützt sind.

10. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorste­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spannschraube (9) und dem Aufnahmeflansch (4) eine Ring­ dichtung (22) angeordnet ist.

11. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spindel (1) und in der Spannschraube (9) Kanäle (24 bzw. 26 a, 26 b) angeordnet sind zur Führung von Sperr- und Reinigungsluft.

12. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Auf­ nahmeflansch (4) eine Greiferfläche (28) angebracht ist.

13. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spannschraube (9) Schlüsselflächen (27) angebracht sind.

14. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auf­ nahmeflansch (4) mit einem Bund (31) versehen ist zum Abdrücken des Aufnahmeflansches (4) mit der Spannschraube (9).

15. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Kurzkegelverbindung (3, 3 a) zwischen der Spindel (1) und dem Aufnahmeflansch (4) vorgesehen ist.

16. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spindel (1) mit einer Planfläche (2) versehen ist zur Anlage der ihr zugewandten Fläche (41) des Aufnahme­ flansches (4).

17. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vor­ stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Näherungsinitiator (37 bzw. 38) vorgesehen ist zur Überwachung der Spannlage.

18. Spannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Näherungsinitiator (37) in der Spindelplan­ fläche (2) versenkt angeordnet ist.

19. Spannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Näherungsinitiator (38) in einem Spannschrau­ benraum (39) der Spindel (1) angeordnet ist.

20. Spannvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die Planfläche (2) der Spindel (1) und die dieser zugewandte Fläche (41) des Aufnahmeflansches (4) mit inein­ andergreifenden Nuten oder Verzahnungen versehen sind.