SE503936C2 - Hydraulisk spännbussning med sigmaformade gavlar - Google Patents

Description

503 936 10 15 20 25 30 35 snedställas så som visas med de streckade linjerna i figur 7, som är en illustration av bakgrunden till uppfinningen. l denna figur visas följande beteckningar: X = axialkastet B = bredden på navet eller ringen AD = spelet mellan nav och axel (vanligen endast några lOO-dels mm) D1 = navets ytterdiameter (t ex skärcirkel) Om X och AD är förhållandevis små jämfört med B och D1 gäller följande geometriska förhållande: X = AD/ B - D1 Detta geometriska förhållande ger alltså ett maximalt kast som är e produkt av spelet AD och ytterdiametern D1, dividerad med bredden B.

Försök har visat att, när man använder en bussning av konventionell hydraulisk typ, så gäller yttrycket: X= (AD-D1/B)-1/kn där kn är en faktor mellan 6 och 15. Således minskar kastet med faktorn kn när man använder en hydraulisk spännbussning.

Orsaken till uppkomst av kast vid relativt korta spännbussningar av den ovan nämnda kända typen av spännbussning kan sökas i det faktum att den eller de radiellt expanderbara hylsorna vid trycksättning expanderar på ett bågformat sätt, vilket innebär att det vid den begynnande trycksättning bildas en närmast punktformad kontakt mellan hylsan och axeln eller spindeln vid hylsans axiella mitt, och att kontaktytan vid den följande trycksättningen ökas åt båda håll från den axiella mitten, dock inte fullt ut över hela spännbussningens längd. Detta illustreras schematiskt och överdrivet i figur 1, 2 och 3, den högra spännbussningen, vilken är av tidigare känd typ.

Vid en sådan kontaktbildning mellan spännbussningen och axeln kan det inträffa att hylsan och därmed verktyget, t ex kniven, kan komma att snedställa sig något, vilket oundvikligen leder till ofördelaktiga kast.

Problemet blir allt större ju kortare spännbussningen är och ju större diametern på det roterande verktyget är.

Enligt uppfinningen löses de nämnda problemen genom att spänn- bussningen utgör ett separat element lämpat för sammankoppling av ett nav och en axel eller hålaxel för överföring av axiella krafter och/eller roterande moment, att spännbussningens gavlar är vinklade inåt på sådant sätt, att dessa rätas upp som ett första steg vid trycksättningen av spännbussningen, 10 15 20 25 30 35 -503 936 och att den eller de expanderbara hylsväggarna har mindre godstjocklek vid och intill gavlarna på bussningen än mellan dessa delar med den relativt tunnare godstjockleken, varvid de mot axeln, navet eller liknande vända axiella ändkanterna på bussningens expanderbara hylsvägg vid trycksättning pressas mot axeln och därvid åstadkommer en uppriktning av bussningen mot axeln innan de mellanliggande delarna av hylsväggarna pressas mot axeln.

Vid trycksättning av en sådan spännbussning kommer trycket mot de konkava, inåt vinklade eller sigmaformade (Z) gavlarna att skapa ett slags hävstångseffekt som får gavlarna på spännbussningen att expandera först.

Detta innebär att spännbussningen i det första skedet av trycksättningen riktas upp och stabiliseras av hylsans ändar, medan den fortsatta tryck- sättningen får de mellanliggande delarna av spännbussningen att successivt pressas mot axeln eller spindeln för att skapa den nödvändiga möjligheten att överföra höga vridmoment. En spännbussning av denna typ med de nämnda sigmaformade gavlarna ger också en kontaktyta mot axeln som motsvarar nära nog 100% av bussningens totala längd.

I bifogade figurer 1, 2 och 3 illustreras schematiskt och något överdrivet funktionsskillnaderna mellan en konventionell hydraulisk spännbussning av den typ som t ex illustreras i US patentet 4,093,052 och en spännbussning av den enligt uppfinningen föreslagna typen med sigmaformade gavlar.

Hydrauliska spännbussningar med konkava gavlar är kända inom patentlitteraturen, t ex genom US-patentet 3,663,027. Den visade spänn- bussningen kan emellertid inte användas som en separat verktygshållare, utan den kräver för sin funktion bärande och stabiliserande stödväggar såväl vid ändarna som på sin radiella utsida. Den visade spännbussningen är uteslutande avsedd för sammankoppling av ett nav och en axel, och den kan alltså inte användas separat, och inte som en hållare för verktyg med relativt stor diameter. Det sägs inte heller någonting om att spännbussningen skall lösa problemet med axiella eller radiella kast hos verktyg. Liknande typ av spännbussning visas i US 3,507,507.

Uppfinningen skall nu beskrivas mer i detalj under hänvisning till bifogade ritningar. På ritningarna visar figurerna 1, 2 och 3 i överdriven skala funktionen hos en spännbussning enligt uppfinningen med konkava, inåt vinklade eller sigmaformade gavlar (till vänster i figurerna), och som jämförelse därmed, funktionen hos en konventionell spännbussning med 503 936 10 15 20 25 30 35 tryckmediefyllda spalter (till höger på ritningarna). Figur 4 visar ett avsnitt av en skärmaskin för att klippa band ur ett skivformat material, och figur 5 visar ett utföringsexempel, där spänn-bussningen enligt uppfinningen används som en hållare för en serie sågklingor. Figur 6 visar på samma sätt som i figur 5 en alternativ utformning av spännbussningen enligt uppfinningen. Figur 7 illustrerar schematiskt geometrin vid snedstållning av ett nav på en axel.

I figurerna 1, 2 och 3 visas två olika typer av spännbussningar, nämligen till vänster i vardera figuren den här aktuella nya typen av spännbussning 1 med sigmaformade gavlar och till höger, som jämförelse, en konventionell spännbussning 2. l båda fallen förutsätts att spännbuss- ningarna är avsedda som hållare för ett skärverktyg eller en cirkelkniv 3, som på lämpligt sätt är fäst mot bussningskroppen 4, och båda typerna av bussningar är utformade med en tryckkammare 5' resp. 5", som kan trycksättas av ett i kammaren inneslutet hydrauliskt tryckmedium, varvid en mot en axel 6 vänd cylindervägg 7' resp. 7" expanderas radiellt och pressar fast bussningen mot axeln 6.

I figur 1 visas spännbussningar i icke-expanderat tillstånd, och det framgår (överdrivet) att det föreligger en liten spalt 8 mellan bussningen och axeln 6.

Den visade vänstra spännbussningen enligt uppfinningen har en tryckmediekammare 5' som är utformad med gavlar 9 som är konkava eller vinklade inåt mot varandra i V-formation, dvs som ett sigma-tecken (Z).

Såsom figur 2 illustrerar kommer bussningens gavlar 9 redan vid den begynnande trycksättningen av tryckmediet i kammare 5' att pressas utåt från varandra, varvid det skapas en hävstångseffekt som får innerändarna 10 på bussningen att pressas in till kontakt mot axeln 6 innan någon väsentligt radiell expansion sker av cylinderväggen 7' eller de mer centrala delarna av cylinderväggen 7'. Detta är ett viktigt särdrag i uppfinningen, genom att ändarnas 10 punktformiga kontaktlinje 11 mot axeln 6, vid varje trycksätt- ning, åstadkommer en uppriktning av bussningen till dess noggrant inslipade värde innan bussningen spänns fast mot axeln. Om bussningen eventuellt skulle vara snedställd i icke-expanderat tillstånd så rättas detta fel automatiskt, med stor kraft till redan i inledningsskedet av trycksättningen.

Såsom visas till höger i figur 2 har en konventionell spännbussning den rakt motsatta funktionen, nämligen att trycksättningen primärt åstad- kommmer en närmast punktformad kontakt 12 ungefär mitt på bussningen 10 15 20 25 30 35 503 936 mot axeln 6. Detta medför att bussningen inte riktas upp vid trycksättningen, utan att den spänns fast mot axeln i sitt snedställda läge.

I figur 3 illustreras en andra viktig effekt med bussningen enligt föreliggande uppfinningen, nämligen att den i fullt trycksatt tillstånd ger en kontaktyta 1 1 <-> 1 1 mot axeln, som nära nog motsvarar 100% av buss- ningens längd. Till skillnad mot detta kommer kontaktytan 12 <-> 12 hos en konventionell spännbussning att motsvara endast 50-80% av bussningens längd. Kontaktytans procentuella längd är beroende av bussningens totallängd - ju kortare bussning dess lägre procenttal. En bussning enligt uppfinningen kan tack vare de två nämnda särdragen göras betydligt kortare än en konventionell bussning utan att kast uppkommer.

För en god funktion är det väsentligt att gavlarna 9 är buktade eller vinklade inåt i sådan omfattning att väggarna ger den önskade hävstångs- effekten och den primära punktanliggningen mot axeln med sina ändar.

Lämpligen utformas gavlarna så, att väggdelarna 9a, 9b bildar en toppvinkel av 70-1 100, eller företrädesvis omkring 900. En för stor toppvinkel ger en för liten radiell rörelse av bussningens innerändar vid trycksättningen, och för liten toppvinkel medför att den cylindriska innerväggen 7' kan komma att expandera radiellt innan ändarna kommer i kontakt med axeln 6.

Det tidigare givna uttrycket för axialkast av en hydraulisk bussning, vilket diskuterats i anslutning till figur 7 gäller alltså för en konventionell hydraulisk bussning genom uttrycket X =(AD-D1/B)~1/kn Vid en hydraulisk spännbussning enligt uppfinningen med konkava, inåt vinklade eller sigmaformade gavlar blir faktorn kn æ 50, vilket betyder att axialkastet vid en spännbussning enligt uppfinningen blir 3-10 gånger mindre än axialkastet (kn = 6 - 15) hos en konventionell bussning av den tidigare diskuterade typen. Principen visar också att AD inte är så kritisk som vid tidigare kända bussningar, och att man kan använda billigare axlar och nav med oförändrad precision.

Vid t ex cirkelknivar kommer precisionen från slipningen av kniven att vara avgörande för axialkastet eftersom varje snedställning av knivarna kunnat elimineras vid uppfinningen.

I figur 4 visas hur två par av spännbussningar 13, 14 enligt uppfinningen används som hållare för roterande knivar 3 avsedda att klippa ut remsor 15 ur ett skivformat material, t ex en metallplåt 16. För ändamålet 505 956 10 15 20 25 30 monteras bussningarna med sina knivar på var sin axel 17, 18 och ställs in så att knivarna 3 överlappar varandra något och med sina spetsar ligger i väsent- ligen samma transversella plan för att ge bästa möjlig kapresultat. Tack vare den nya typen av spännbussning kan knivarna monteras så att inga som helst kast förekommer, och knivarna ger därför rena och skarpa klippytor utan att knivarna utsätts för märkbart slitage. l figur 5 visas en alternativ utföringsform, där en spännbussning enligt uppfinningen används som hållare för en uppsättning sågklingor 19 anordnade att såga ut remsor ur något bandformat material. l figur 6 visas en ytterligare alternativ utföringsform av uppfinningen där cylinderväggarna 7 utformats med varierande tjocklek, nämligen så att väggarna 7a nära intill gavlarna 9 har liten tjocklek, medan de mellanliggande delarna av väggarna 7b har större tjocklek, vilken ytterligare förstärker den ovan beskrivna hävstångseffekten vilken leder till att ändarna 10 (se figur 2) på väggarna, dvs vid väggdelarna 7a, vid trycksättning av tryckkammaren 5, kommer i kontakt med axeln 6 innan den tjockare väggdelarna 7b pressas till kontakt med axeln. Skillnaderna i tjocklek mellan väggdelarna 7a och 7b kan varieras efter omständigheterna, och tjocklekarna kan formas successivt eller stegvis ändrade efter bussningens längd. Det finns också möjlighet att variera tjockleken såväl mot förtjockning som mot förtunning efter väggens längd.

Hänvisningssiffror 1 spännbussning lny typ) 1 1 (kontaktpunkter) 2 spännbussning (känd typ) 12 (kontaktpunkter) 3 kniv v 13 roterande verktyg 4 bussningskropp 14 roterande verktyg 5 tryckkammare 15 plåtband 6 axel 16 plåt 7 cylindervägg (7a, 7b) 17 axel 8 spalt 18 axel 9 gavel 19 sågklinga 10 innerände (på 7')

Claims (6)

10 15 20 25 30 35 503 936 PATENTKRAV

1. Hydraulisk spännbussning (1) av den typ som består av en sluten hylsa med två väggar (7; 7'; 7a, 7b) och två gavlar (9), en mellan väggarna och gavlarna anordnad tryckmediekammare (5; 5') innehållande ett hydrauliskt tryckmedium, och medel för att trycksätta tryckmediet, och där åtminstone en av hylsväggarna (7; 7'; 7a, 7b) är anordnad att vid trycksättning av tryckmediet i tryckmediekammaren (5; 5') expandera radiellt utåt eller inåt, varvid spännbussningen spänns fast mot en axel, ett nav eller liknande, speciellt en roterande axel (6), kännetecknad - av att spännbussningen utgör ett separat element lämpat för sammankoppling av ett nav och en axel eller hålaxel för överföring av axiella krafter och/eller roterande moment, - av att spännbussningens gavlar (9) är vinklade inåt på sådant sätt, att dessa rätas upp som ett första steg vid trycksättningen av spännbuss- ningen, - och av att den eller de expanderbara hylsväggarna (7a, 7b) har mindre godstjocklek (7a) vid och intill gavlarna (9) på bussningen än mellan (7b) dessa delar (7a) med den relativt tunnare godstjockleken, varvid de mot axeln (6; 17, 18), navet eller liknande vända axiella ändkanterna (10) på bussningens expanderbara hylsvägg vid trycksättning pressas mot axeln (6; 17, 18) och därvid åstadkommer en uppriktning av bussningen mot axeln innan de mellanliggande delarna (7b) av hylsväggarna pressas mot axeln (6; 17, 18).

2. Spännbussning enligt krav 1, kännetecknad av att gavlarna (9) är vinklade inåt mot varandra i sigmaform [E] med V-formade raka ben (9a, 9b).

3. Spännbussning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att gavlarna (9) är vinklade inåt i sådan omfattning att gaveldelarna (9a, 9b) bildar en vinkel mot varandra av 700 - 1 100 eller företrädesvis cirka 90°.

4. Spännbussning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den eller de expanderbara hylsväggarna (7; 7'; 7a, 7b) har successivt eller stegvis ändrad godstjocklek utmed väggens längd.

5. Spännbussning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att gavlarna (9a, 9b) i bussningen har annan godstjocklek än den eller de cylindriska hylsväggarna (7; 7'). 503 936

6. Spännbussning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den mot den roterbara axeln (6) vända hylsväggens (7; 7') kontaktlängd (11 <-> 11) är väsentligen samma som bussningens totallängd, och varvid bussningen med hela sin längd anligger mot axeln (6) i 5 fullt trycksatt tillstånd.