DE4005938A1 - Vorrichtung zur verbindung einer maschinenspindel mit einem werkstuecktraeger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung einer rotierenden Maschinenspindel, vorzugsweise einer Wickelspindel an Wickelmaschinen, mit einem Werkstück­ träger, insbesondere für elektrische Spulen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits verschiedene Befestigungsvorrichtungen zur Verbindung zweier Werkzeugteile bekannt, die eine hohe Formgenauigkeit aufweisen müssen, damit beim Aus­ wechseln der Werkstückträger eine gleichbleibende Wechselgenauigkeit gewährleistet ist.

So ist gemäß der CH-Patentschrift 5 37 770 ein Ausdreh­ werkzeug bekannt, das einen zylindrischen Befestigungs­ zapfen aufweist, der in eine Bohrung eines Anschluß­ schaftes hineinragt und der Befestigungszapfen eine quer zur Längsachse verlaufende konische Bohrung aufweist, in welche eine konisch ausgebildete Anzugsschraube derart exzentrisch eingreift, daß der Ausdrehkopf durch keilartige Wirkung gegen die Stirnfläche des Anschlußschaftes gezogen wird. Die Anzugsschraube drückt einseitig auf eine konische Mantelfläche und somit einseitig auch auf den Befestigungs­ zapfen, wodurch ein Verkanten der beiden Werkzeugteile auftreten kann.

Es sind auch Vorrichtungen zur Verbindung zweier Werkzeug­ teile, beispielsweise gemäß der DE-Patentschrift 36 32 045 bekannt, bei welchen an dem einen Werkzeugteil ein zylindri­ scher Paßzapfen vorgesehen ist, der in eine im anderen Werkzeugteil vorgesehene Bohrung einsteckbar ist. Der Paßzapfen weist eine Querbohrung mit einem darin radial verschiebbaren Spannbolzen auf, der an seinen beiden Enden Ansätze trägt, welche in kegelförmige Vertiefungen von zwei einander diametral gegenüberliegenden im anderen Werkzeugteil angeordneten Spannstücken eingreifen.

Durch die Querbohrung wird der Paßzapfen ganz wesentlich mechanisch geschwächt, was sich insbesondere bei extrem dünnen Wickelspindeln nachteilig auswirken kann. Aus diesem Grunde ist eine besondere Materialwahl und eine aufwendige Oberflächenvergütung aller Werkzeugteile erforderlich.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß durch geringfügige Deformierung der Spannfläche des Paßzapfens und/oder der dazu angepaßten Spannfläche der Bohrung beidseitig der Querbohrung die Zentrierung der Werkzeugteile beeinträchtigt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Verbesserung einer Maschinenspindel mit einem dazu passenden Werkstückhalter, insbesondere auch für extrem dünne Wickelspindeln, zu schaffen, bei welcher die bekannten Mängel vermieden werden und nur eine minimale und teilweise Oberflächenvergütung erforderlich wird, jedoch eine einwand­ freie Zentrierung automatisch gewährleistet wird.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausbildungen des Erfindungsgegenstandes gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Der Vorteil des Erfindungsgegenstandes besteht insbesondere darin, daß am Aufnahmezapfen des insbesondere mit einer extrem dünnen Wickelspindel verbundenen Werkstückhalters eine Querbohrung nicht erforderlich ist, so daß keine mechanische Schwächung des Aufnahmezapfens erfolgt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Spannfläche der exzentrisch gelagerten Spannscheibe und die dazu analogen Spannflächen der Bohrung der Maschinenspindel stirnseitig außerhalb der Passung des Aufnahmezapfens angeordnet sind, so daß die Mantelfläche des Aufnahme­ zapfens und die entsprechenden Anlageflächen der Bohrung der Maschinenspindel die Zentrierung der beiden zu ver­ bindenden Teile nicht direkt beeinflussen und somit eine einwandfreie Verbindung beider Teile stets gewährleistet ist.

Ein besonderer Vorteil, der sich insbesondere bei extrem dünnen Wickelspindeln positiv auswirkt, ist die relativ große, zwischen Spannscheibe und Anlagefläche der Wickel­ spindel wirksam werdende Spannfläche die an der zur Spannschraube entgegengesetzten Seite über einen weiten Abschnitt des Innenumfanges der Wickelspindel im Bereich einer Nute verläuft und eine sichelartige Spannfläche bildet.

Durch eine derartige erfindungsgemäße Anordnung der Spann- und Anlageflächen der Vorrichtung ist eine Wechselgenauig­ keit beim Auswechseln der Werkstückträger stets gewähr­ leistet, so daß vorzugsweise lediglich die Spannschraube und die Spannscheibe ausgehärtet werden muß, wogegen alle übrigen Vorrichtungsteile, insbesondere die Mantel­ fläche des Aufnahmezapfens und die Innenflächen der Wickel­ spindel-Bohrung, ohne eine aufwendige Oberflächenvergütung (Aushärtung) auskommen.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung,

Fig. 1a ein Detail einer abgewandelten Spann­ schraube gemäß Fig. 1 und

Fig. 2 einen Querschnitt der Vorrichtung entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 1.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Maschinenspindel, vorzugsweise eine Wickelspindel einer Wickelmaschine, bezeichnet, die stirn­ seitig eine zylindrische Bohrung 2 aufweist, in welche zur Verbindung der Wickelspindel 1 ein Werkstückträger 5 mit einem Aufnahmezapfen 6 einsetzbar ist. An der Stirnseite des Werkstückträgers 5 seitlich des Aufnahmezapfens 6 ist ein Positionierstift 8 angeordnet, dessen herausragendes Teil in eine Zentrierbohrung 4 der Wickelspindel einpaßt. Im Aufnahmezapfen 6 ist axial und von einer Spannschraube 12 exzentrisch c abgewandt eine Befestigungsschraube 9 angeordnet, wobei sich diese Ausführungsform aus Platzgründen besonders für Wickelspindeln mit kleinerem Durchmesser eignet. Bei Wickelspindel mit größerem Durchmesser, kann die Befestigungs­ schraube 9 im Aufnahmezapfen 6 auch zentrisch angeordnet sein, da das radiale Spiel zwischen einer Spannscheibe 10 und einem Schraubenschaft 9′ der Befestigungsschraube 9 größer gestaltet werden kann. Der Schraubenkopf der Befestigungs­ schraube 9 ist im Abstand zur Stirnfläche des Aufnahmezapfens 6 angeordnet, wobei an dem in die zylindrische Bohrung 2 der Wickelspindel 1 führenden Schraubenschaft 9′ zwischen dem Schraubenkopf und der Stirnfläche des Aufnahmezapfens 6 die radial verschiebbare, exzentrisch im ungespannten Zustand der Spannschraube 12 bzw. in Fig. 1a 12′ lose aufliegende Spannscheibe 10 angeordnet ist. Die dem Aufnahmezapfen 6 zugewandte Seite der Spannscheibe 10 ist kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei deren Mantelfläche gleichzeitig eine Spannfläche 11 ist.

Die kegelstumpfförmige Spannfläche 11 der Spannscheibe 10 ist so angeordnet, daß diese einmal mit einer ersten kegelförmigen Spannfläche 14 bzw. 14′ einer Spannschraube 12 bzw. 12′ und zum anderen an der zur Spannschraube entgegengesetzten Seite mit einer in einer Nute 3 der Spindelbohrung 2 als eine zweite, daran anpassende Spann­ fläche 15 zusammenwirkt. Die Nute 3 ist ringförmig ausge­ bildet und weist eine Flanke zwischen 30° und 60°, vorzugs­ weise 45° auf, welche die eigentliche Spannfläche 15 bildet. Im Bereich der Spannschraube 12 bzw. 12′ läuft die Nute 3 aus, um diese nicht zu behindern. Die Spannschraube 12 ist senkrecht zur Wickelspindel 1 in eine Gewindebohrung 13 einschraubbar, in diesem Falle mit einer kegelförmigen Spannfläche 14 von 30° bis 60°, vorzugsweise 45°. Die Spannschraube 12′ kann jedoch gemäß der Fig. 1a auch unter einem Winkel von vorzugsweise 45° in die Wickelspindel 1 und somit in die Spindelbohrung 2 einschraubbar ausgebildet sein, wobei dann stirnseitig die Spannfläche 14′ plan ausgebildet ist und senkrecht auf die Spannfläche 11 der Spannscheibe 10 zu liegen kommt. Die kegelstumpfförmige Spannscheibe 10 ist in ihrer ungespannten Ausgangsposition 10′ (Fig. 2) strichliert und in gespannter Position, d. h. mit den analog ausgebildeten Spannflächen 14 bzw. 14′ der Spann­ schraube 12 bzw. 12′ und mit der anliegenden Spannfläche 15 der ringförmigen Nute 3 zusammenwirkend, mit ausgezogenen Linien dargestellt. Ebenfalls ist die Spannschraube 12 bzw. 12′ in ungespanntem Zustand außerhalb der Spindelbohrung 2 strichliert und gegenüber der Spannfläche 11 der Spannscheibe 10 in gespanntem Zustand mit ausgezogenen Linien dargestellt.

Der Aufnahmezapfen 6 weist stirnseitig eine ringförmige Abschrägung 7 auf, so daß der erforderliche Raum für die Spannschraube 12 bzw. 12′ (gemäß Fig. 1a) vorhanden ist.

Dadurch, daß sowohl die Spannflächen 11, 14, 14′ im Bereich der Spannschraube 12 bzw. 12′ als auch die Spann­ flächen 11, 15 im Bereich der Nute 3 auf der gegenüber der Spannschraube entgegengesetzten Seite außerhalb der Passung des Aufnahmezapfens 6 vorgesehen sind, hat eine event. Deformierung der Führungsflächen der Spindel­ bohrung 2 gegenüber dem Aufnahmezapfen 6 auf das Spannen und Entspannen des Werkstückträgers 5 auf die bzw. von der Wickelspule 1 keinen Einfluß, so daß eine einwand­ freie zentrierte Verbindung stets gewährleistet ist. Dazu kommt, daß ein Wechsel der Werkstückträger 5 an den Wickelspindeln 1 einer Wickelmaschine gegenüber beispiels­ weise einer Maschinenspindel für verschiedene Bearbeitungs­ werkzeuge nicht so häufig erforderlich ist, so daß in vorteilhafter Weise auf eine Gesamtaushärtung der einzelnen Vorrichtungsteile verzichtet werden kann und lediglich die Spannschraube 12 bzw. 12′ und die Spannscheibe 10 ausgehärtet werden müssen.

Aus der Fig. 2 ist zu ersehen, daß bei einer zur Spann­ schraube 12 abgewandt exzentrisch gelagerten Befestigungs­ schraube 9 die Wandung a im Bereich der Spannschraube 12 in ihrer Stärke ungeschwächt ist, so daß durch die Spann­ schraube 12 auch bei sehr dünnen Wickelspindeln 1 ein einwandfreies Spannen der Spannscheibe 10 gewährleistet ist. Die durch die exzentrisch (c) gelagerte Befestigungsschraube 9 an der zur Spannschraube 12 gegenüberliegenden Seite etwas schwächere Wandung b der Wickelspindel 1 wirkt sich hier nicht negativ aus, da in diesem Bereich keine Spann­ schraube vorgesehen ist.

Die strichliert dargestellte Spannscheibe 10 liegt auf dem mit einem Freistich 9′′ versehenen Schraubenschaft 9′ in der Fig. 1 im ungespannten Zustand exzentrisch lose auf, so daß der Aufnahmezapfen 6 mit der Spannvorrichtung und ins­ besondere auf die Spannscheibe 10 aus der bzw. in die Spindelbohrung 2 ein- und ausgeschoben werden kann.

Sobald gemäß Fig. 1, 1a und 2 die Spannschraube 12 bzw. 12′ in die Spindelbohrung 2 eingeschraubt wird, drückt die Spannfläche 14 bzw. 14′ gegen die Spannfläche 11 der Spannscheibe 10, wodurch die Spannscheibe 10 radial in die Nute 3 gegen die Spannfläche 15 verschoben wird und somit die Verbindung der Wickelspindel 1 mit dem Werkstückträger 5 durch eine Spannschraube 12 bzw. 12′ einwandfrei zentriert fixierbar ist. Die Spannfläche 15 im Teilbereich der ringförmigen Nute 3 ist über einen größeren Teil des Innenumfangs auf einer sichelförmigen Spannfläche (in Fig. 2 durch sich kreuzende Linien dargestellt) wirksam, so daß eine verläßliche Verbindung gewährleistet ist.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Verbindung einer rotierenden Maschinen­ spindel (1), vorzugsweise einer Wickelspindel einer Wickelmaschine, mit einem Werkstückträger (5), insbesondere für elektrische Spulen (20), welche an dessen der Wickel­ spindel (1) zugewandten Stirnfläche einen in eine zylindri­ sche Bohrung (2) der Wickelspindel (1) einpaßbaren mit einem Spannelement (10) versehenen Aufnahmezapfen (6) aufweist, und eine zum Spannen des Spannelementes (10) damit verschraubbare Spannschraube (12 bzw. 12′) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Aufnahmezapfen (6) axial eine Befestigungsschraube (9) angeordnet ist, deren Schraubenkopf mit Abstand zur Stirnfläche des Aufnahme­ zapfens (6) angeordnet ist und an einem in die Bohrung (2) der Wickelspindel (1) hineinragenden Schraubenschaft (9′) zwischen Schraubenkopf (9) und der Stirnfläche des Aufnahme­ zapfens (6) eine radial verschiebbare, exzentrisch auf­ liegende als Spannelement ausgebildete Spannscheibe (10) aufweist, welche dem Aufnahmezapfen (6) zugewandt und kegelstumpfförmig sowie deren Mantelfläche als eine Spann­ fläche (11) derart ausgebildet ist, daß die Spannfläche (11) einmal mit einer, dazu analog ausgebildeten Spann­ fläche (14 bzw. 14′) der Spannschraube (12 bzw. 12′) und zum anderen mit einer Nute (3) in der zylindrischen Bohrung (2) vorgesehenen zweiten Spannfläche (15) zusammenwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschraube (9) im Aufnahmezapfen (6) zentrisch angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsschraube (9) im Aufnahmezapfen (6) von der Spannschraube (12 bzw. 12′) abgewandt exzentrisch (c) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zwischen dem Kopf der Befestigungs­ schraube (9) und der Stirnfläche des Aufnahmezapfens (6) herausragende Schraubenschaft (9′) einen Freistich (9′′) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Spannfläche (11) der Spannscheibe (10) passende erste Spannfläche (14) der Spannschraube (12) kegelstumpfförmige Außenflächen (11) aufweist und die Spannschraube (12) senkrecht zur Wickelspindel (1) ein­ schraubbar ist, und mit deren kegelförmiger Spitze (12′′) an die kegelstumpfförmige Außenfläche (11) der Spann­ scheibe (10) angreift.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Spannfläche (11) der Spannscheibe (10) passende erste Spannfläche (14′) der Spannschraube (12′) stirnseitig plan ausgebildet ist und gegenüber der Spann­ fläche (11) stumpf aufliegt und die Spannschraube (12′) senkrecht zur Spannfläche (11) der Spannscheibe (10) in die Wickelspindel (1) einschraubbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Spannfläche (11) der Spannscheibe (10) auf der zur Spannschraube (12 bzw. 12′) entgegengesetzten Seite passende zweite Spannfläche (15) mit einer einseitigen kegelstumpfartigen Flanke der ringförmigen Nute (3) aufliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Nute (3) im Bereich der Spannschraube (12 bzw. 12′) ausläuft.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammenwirkenden Spannflächen (11, 15) der Spannscheibe (10) und der kegelstumpfartigen Flanke der ring­ förmigen Nute (3) in einer sichelartigen Fläche wirksam sind.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfläche (11) und die Spann­ flächen (14, 15) in einem Winkel von 30 bis 60°, vorzugs­ weise 45°, zueinander stehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Bohrung (2) der Wickelspindel (1) ein­ paßbare Aufnahmezapfen (6) stirnseitig eine ringförmige Abschrägung (7) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein stirnseitig des Werkstückträgers (5) seitlich des Aufnahmezapfens (6) herausragende Positionierstift (8) in eine Zentrierbohrung (4) der Wickelspindel (1) einpaßt.