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Aufnahme- und Spannvorrichtung fttr Schleifscheiben Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Spannen von Schleifscheiben
auf einer Spindel mit zwei von der Spindel getragenen, die Schleifscheibe zwischen
sich einschließenden und miteinander verspannbar ren Flanschen.
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Vorrichtungen dieser Art sind als sog. Spannflansche oder als Schleifscheibenaufnahmen
bekannt und in einschlägigen Unfallverhütungsvorschriften beschrieben. Spannflansche
bestehen normalerweise aus zwei untereinander weitgehend gleichen Teilen, während
Schleifscheibenaufnahmen einen auf der Schl'eifspindel zu befestigenden Aufnahmeflansch
mit Nabe aufweisen dem ein etwa ringfmiger Gegenflansch zugeordnet ist. Ungeachtet
der Ausführung im einzelnen ist es in jedem Falle bei einer Spannvorrichtung so,
daß die beiden Flanschteile, die hier generell als Flansche bezeichnet werden sollen,
mit Spannschrauben axial gegeneinander
gezogen werden und dadurch
die Schleifscheibe zwischen sich einspannen, wobei es üblich ist, zwischen den Flanschen
und der Schleifscheibe Pappringe vorzusehen. Solche Pappringe verformen sich plastisch
und ändern ihre Eigenschaften stark mit den Einflüssen des jeweiligen Einsatzfalles,
z.B. mit der Temperatur und dem Kühlschmiermittel.
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Aufnahmevorrichtungen für Schleifscheiben sollten so konstruiert sein,
daß sie aktiv die Sicherheit gegen Schleifscheibenbruch erhöhen, insbesondere, wenn
Umfangsgeschwindigkeiten von 60 mls und mehr angewendet werden. Passive Schutzmaßnahmen,
wie z.B. die Verwendung von komplizierten Schutzhauben und Schutzschilden, beeinträchtigen
den Arbeitsraum der Schleifmaschine und lassen sich oft nicht in der gewünschten
Weise ausbilden und anbringen. Die ständig steigenden Anforderungen an den Schleifprozeß
erfordern es weiterhin, nach besseren Einspannmöglichkeiten für Schleifscheiben
zu suchen, so daß mit ihnen höhere Schleifleistungen und verbesserte Qualitäten
der Werkstücke erzielt werden können. Es ist dabei wünschenswert, die Aufnahmevorrichtungen
so auszubilden, daß sich die Schleifscheiben genauer und weniger schwingungsanfällig
als bisher einspannen lassen.
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Bei den üblichen Spannvorrichtungen wölben sich die Planschteile unter
der Wirkung der Spannkräfte leicht
tellerförmig auf. Dadurch entstehen
am Innenrand der Schleifscheibenbohrung hohe axiale Druckspannungen, während andererseits
in radial weiter nach außen gelegenen Bereichen die Spannkräfte zu gering sein können.
Um diesen Nachteil zu beheben, ist vorgeschlagen worden, zwischen wenigstens einem
Flansch und der Schleifscheibe einen Ring einzulegen, der z.B. an seiner dem Flansch
zugewandten Seite eine ballige Querschnittsbegrenzung hat oder dessen Querschnittsprofil
in der Mitte eine biegeweiche Stelle aufweist (DT-OS 2 029 891). Hiermit kann aber
nicht verhindert werden, daß sich infolge der unvermeidlichen Unebenheit der Schleifscheiben
in Umfangsrichtung Biegespannungen in unzulässiger Höhe ergeben.
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Alle bisher bekannten Aufnahmevorrichtungen für Schleifscheiben sind
nicht in der Lage, sich den Unebenheiten der Schleifscheiben in der Einspannzone
anzupassen. Die Spannelemente sind so steif, daß sie nur an einigen wenigen Stellen
die Schleifscheibe wirklich spannen. Es entstehen daher bereits beim Gegeneinanderziehen
der Flansche hohe Biegespannungen und axiale Verformungen in der Schleifscheibe,
die insbesondere beim Profil-, beim Töpf-und beim Schrägeinstechschleifen zu Formfehlern
führen.
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Die axial verformt eingespannten Schleifscheiben werden zunächst an
den Seiten bzw. den Profilflächen rundlaufend abgerichtet, Wegen der undefinierten
Einspannung7 zu der bei Verwendung von Pappringen auch noch der Einfluß von
Temperatur
und Kühlschmiermittel kommt, entsteht jedoch oft schon nach kurzer Zeit wiederum
ein völlig anderer Verformungszustand der Schleifscheiben. Dieser macht ein erneutes
Abrichten erforderlich, auch wenn die Schleifscheibe eigentlich noch schneidfähig
ist.
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In umlaufenden Schleifscheiben entstehen durch die Massenkräfte tangentiale
und radiale Zugspannungen. Dabei treten die größten Spannungen als tangentiale Zugspannungen
am Innenrand der Schleifscheibenbohrung auf. Die Schleifscheibe zerbricht, wenn
diese Zugspannung infolge der Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe größer als die
Bruch-Zugspannung des jeweiligen Schleifscheibenmaterials wird.
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Die während des Schleifprozesses am Umfang der Schleifscheiben auftretenden
Abspankräfte werden bisher ausschließlich durch Haftkräfte an die Schleifscheibenaufnahme
bzw. den Spannflansch und von dort an die Schleifspindel weitergeleitet, Die Größe
der maxiaml erforderlichen Spannkräfte hängt dabei neben dem Haftbeiwert auch von
den auftretenden Abspankräften bzw. von der maximal in der Maschine installierten
Schleifleistung ab (Dissertation Volkmann, Hannover 1972).
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Bei Spannflanschen kann allenfalls einer der beiden Flanschteile Haftkräfte
auf die Schleifspindel übertragen, Be Schleifscheibenaufnahmen ist hierzu ebenfalls
nur der Flanschteil des Aufnahmeflansches in der Lage,
der auf die
Spindel gezogen wurde. Vom vorderen Flanschteil (Gegenflansch) werden keine AbspankrAfte
auf die Schleifspindel übertragen, weil er weder kraft- noch formschlüssig mit der
Schleifspindel verbunden ist.
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Aus sicherheitstechnischen Gründen mußte bisher in der Praxis mit
dem kleinsten Haftbeiwert und der größten installierten Antriebsleistung des Schleifmotors
gerechnet werden. Dadurch ergaben sich sehr hohe erforderliche axiale Spannkräfte.
Da sich außerdem die Eigenschaften der im allgemeinen verwendeten Pappringe durch
Temperatur- und Feuchtigkeitseinflüsse ständig ändern, ergab sich ein weiterer großer
Unsicherheitsfaktor für die Praxis. Ferner ließen sich die erforderlichen Spannkräfte
bisher nur sehr ungenau über Drehmomentschlüssel bestimmen, so daß in der Praxis
aus Sicherheitsgründen im rallgemeinen noch einmal höhere Spannkräfte angewendet
wurden.
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Auftretende Ratterschwingungen ließen sich durch die bisher bekannten
Aufnahmevorrichtungen nicht oder nur völlig unzulänglich dämpfen. Besondere Mittel
zur Dämpfung wurden bisher nur außerhalb der eigentlichen Aufnahmevorrichtungen
angebracht. Ihre Wirksamkeit hing stark von der Größe der Schleifscheibe, der Größe
der Werkstücke sowie von der verwendeten Schleifmaschine ab.
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Ziel der Erfindung ist es, bestehende Nachteile und Unzulänglichkeiten
zu überwinden und mit einer neuen Aufnahme- und Spannvorrichtung für Schleifscheiben
weitere technische Vorteile zu erreichen und dabei auch die Sicherheit gegen Scheibenbruch
zu erhöhen, ohne daß ein unannehmbar hoher Kostenaufwand damit verbunden wäre.
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Mit der Erfindung soll insbesondere eine Aufnahme- und Spannvorrichtung
geschaffen werden, deren Spannflächen sich vorhandenen Unebenheiten der Schleifscheiben
in Umfangsrichtung in der Einspannzone anpassen können. Weiterhin soll es mit der
Erfindung durch besondere Ausbildung einer Aufnahme- und Spannvorrichtung für Schleifscheiben
möglich gemacht werden, die Schleifscheibe so zu spannen, daß beim Lauf derselben
von den Massenkräften hervorgerufene Zugspannungen einschließlich der tangentialen
Zugspannungen im Bereich der Schleifscheibenbohrung gegenüber bekannten Ausführungen
verringert werden.
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Die Erfindung will ferner eine Aufnahme- und Spannvorrichtung für
Schleifscheiben schaffen, die eine wirksame Schwingungsdämpfung in einfacher Weise
ermöglicht. Dabei soll es namentlich auch möglich sein, die Dämpfung entsprechend
den vorliegenden Bedingungen zu-wAhlen.
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Die Erfindung strebt ferner die Schaffung einer Aufnahme-und SpßnnyQrrichtung
für Schleifscheiben-an, die im Vergleich
zu bekannten Ausführungen
eine bessere Kraft- und Drehmomentübertragung zwischen Schleifspindel und Schleifscheibe
ermöglicht.
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Die Erfindung sieht bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art
vor, däß wenigstens ein Flansch von seinem Außenumfang ausgehende, im wesentlichen
radial nach innen verlaufende Ausnehmungen, Schlitze od.dgl. aufweist, die den Flansch
zumindest auf einem Teil seiner Höhe in einzelne kreissektorförmige Druckelemente
unterteilen. Vorzugsweise sind beide Flansche der Vorrichtung in dieser Weise unterteilt.
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Ein derart ausgebildeter Flansch ist in der Lage, sich den vorhandenen
Unebenheiten der Schleifscheibe in der Einspannzone in Umfangsrichtung anzupassen.
Dadurch werden schädliche Biegespannungen in der Schleifscheibe sowie nachteilige
axiale Verformungen der letzteren vermieden.
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Eine einmal eingespannte Schleifscheibe behält daher ihre Form. Es
entfällt somit auch ein Nachspannen, wie es bis her jeweils nach gewisser Zeit meist
erforderlich war.
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In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung sieht die Erfindung vor,
daß die von dem unterteilten Flansch gebildeten Druckelemente an einem die von ihnen
ausgeübte Spannkraft auf die Schleifscheibe Übertragenden ein- oder mehrteiligen
Zwischenglied angreifens Hierdurch ergeben sich besonders günstige Einspannbedingungen
und Kraftverteilungen,
Das Zwischenglied kann namentlich ein in
sich verformbarer Ring sein, der in Umfangsrichtung vorhandenen Unebenheiten der
Schleifscheibe folgen und sich fest an diese anlegen kann. Es ist dabei in erster
Linie an einen elastisch verformbaren, z.B. aus Stahl bestehenden-Ring gedacht,
obgleich auch ein plastisch verformbarer Ring aus Metall oder einem anderen geeigneten
Werkstoff nicht grundsätzlich ausgeschlossen ist. Letzterer wird im allgemeinen
jedoch nur einmal verwendbar sein. Eine zweckmäßige Ausbildung besteht darin, daß
der Ring wenigstens von einem seiner beiden Ränder, d,h. vom Außenrand und/ oder
Innenrand, ausgehende radiale Einschlitzungen aufweist. Hierdurch wird die Anpassungsfähigkeit
des Ringes noch erhöht.
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Bei einer anderen Ausführung besteht das Zwischenglied aus mehreren
voneinander unabhängigen Zwischenstücken.
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Jedes derselben kann sich dabei in seiner Lage so einstellen, wie
es für die Anpassung an die Schleifscheibe erwünscht ist, Die Anzahl der Zwischenstücke
entspricht dabei zweckmäßig der Anzahl der Druckelemente des Flansches, wobei dann
insbesondere jedem Druckelement ein Zwischenstück zugeordnet ist. Es ist aber auch
möglich, eine grö-Xere Anzahl von Zwischenstücken vorzusehen, Einer Verbindung zwischen
den Druckelementen des Flansches und dem Zwischenglied bzw. einzelnen dasselbe bildenden
Zwischenstücken
kommt im wesentlichen nur die Aufgabe einer sicheren Drehmomentübertragung zui Die
Verbindung kann namentlich durch Stifte, Bolzen, Schrauben od.dgl.
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gebildet sein.
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Vorteilhaft sind die Druckelemente des Flansches auf ihrer dem Zwischenglied
zugewandten Seite so ausgebildet, daß sich jedes Druckelement an dem Zwischenglied
an zwei Stellen oder, im Sinne einer Dreipunktauflage, auch an drei Stellen abstützt,
wobei im letztgenannten Fall die Abstützung nicht nur unmittelbar, sondern auch
über ein dazwischen angeordnetes Druckstück erfolgen kann.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Vorrichtung so
ausgebildet oder es sind an ihr Kraftaufbringungs- und/oder Kraftübertragungsmittel
derart vorgesehen, daß das Zwischenglied bzw. dessen Teile mit radial nach innen
gerichteten Kräften belastbar ist bzw. sind.
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Hierdurch kann der Schleifscheibe eine Vorspannung gegenüber den beim
Lauf auftretenden Massenkräften gegeben werden, wodurch die Zugspannungen in der
Schleifscheibe einschließlich der tangentialen Zugspannungen im Bereich der Schleifscheibenbohrung
vermindert werden. Es ist dann möglich, bei gleicher Sicherheit gegen Scheibenbruch
wie bisher die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe zu erhöhen oder bei gleicher
Umfangsgeschwindigkeit wie bisher die Sicherheit gegen Scheibenbruch zu steigern.
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Eine vorteilhafte Ausführung der Vorrichtung besteht darin, daß an
den Druckelementen des Flansches jeweils wenigstens eine Schräg- oder Kegelfläche
vorgesehen ist, der eine entsprechende Schräg- oder Kegelfläche an dem Zwischenglied
bzw. dessen Teilen zugeordnet ist. Beim Spannen der Schleifscheibe durch Anziehen
der die Flansche axial verbindenden Spannschrauben wird dann über die Schräg- oder
Kegelflächen eine radial nach innen gerichtete Vorspannkraft erzeugt.
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Die Ausführung kann aber auch so sein, daß sich an den Druckelementen
des Flansches jeweils wenigstens eine Druckschraube befindet, der eine Druckfläche
an dem Zwischenglied zugeordnet f ist. Bei dieser Ausführung kann eine radial nach
innen gerichtete Vorspannkraft weitgehendunabhängig von der axialen Spannkraft eingestellt
werden.
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Die Erfindung sieht gemäß einem weiteren Merkmal vor, zwischen den
Druckelementen des Flansches und der Schleifscheibe bzw. einem an dieser anliegenden,
ein- oder mehrteiligen Zwischenglied Druckfedern anzuordnen. Diese können an den
Druckelementen gehalten sein. Durch solche Druckfedern läßt sich eine über die Spannfläche
nahezu konstante Druckspannung erzeugen. Als Federn lassen sich u.a, Schraubenfedernw
TellerXedern od.dgl. verwenden.
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Um eine wirksame unmittelbare Dämpfung von Schwingungen zu erzielen
werden gemäß der Erfindung zwischen wenigstens zwei im Kraftfluß zwischen Flansch
und Schleifscheibe einander benachbarten Elementen eine oder mehrere energieverzehrende
Zwischenlagen angeordnet. Dabei läßt sich die AusfAhrung so treffen, daß die Zwischenlagen
im Bedarfsfall ausgewechselt werden können, um beispielsweise eine Anpassung an
geänderte Bedingungen, s.B. eine andere Schleifscheibengröße, zu erreichen.
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Es kann im. Hinblick auf die Einspannverhältnisse und die Kraftübertragung
sowie die Belastung der Schleifscheibe von Vorteil sein, zwischen der Schleifscheibe
und dem an ihr anliegenden Teil der Vorrichtung ein Hohlräume ausfüllendes Material
vorzusehen, z.B. einen Kleber, aushärtbare Kunststoffe mit oder ohne Füllmittel,
etwa Glasfaserstoffe oder Schleifkörner, od.dgl.
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Um besonders gAnstige Spann- und Kraftübertragungsbedingungen bei
einer Aufnahme- und Spannvorrichtung für Schleifscheiben mit zwei die Schleifscheibe
zwischen sich einschließenden Flanschen zu erreichen, namentlich bei einer Vorrichtung
mit einem oder mehreren der vorstehend angegebenen Merkmale, sieht die Erfindung
vor, daß wenigstens ein Flansch mittels einer Klemmvorrichtung lösbar an der Schleifspindel
festlegbar ist und/oder daß die beiden Flansche der Vorrichtung außer durch die
sie axial miteinander verbindenden Elemente durch eine Klemmvorrichtung
miteinander
verspannbar sind.
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In beiden Fällen kann die Klemmvorrichtung einen ein- oder mehrteiligen,
am Außenumfang von einer Kegelfläche begrenzten Klemmring aufweisen, der mit Hilfe
von Klemmschrauben in eine mit entsprechender Kegelfläche versehene Ausnehmung des
Flansches hineinziehbar ist und der mit seiner Innenfläche an einer entsprechenden
Gegenfläche des benachbarten Teiles anliegt.
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Durch Vorhandensein einer Klemmvorrichtung dieser oder auch anderer
geeigneter Art zwischen Schleifspindel und einem oder beiden Flanschen bzw. zwischen
den beiden Flanschen ist es möglich gemacht, daß z.B. ein bei bisherigen Ausführungen
nicht mit der Schleifspindel verbundener vorderer Flanschteil von sog. Spannflanschen
oder ein Gegenflansch bei Schleifscheibenaufnahien nun auch in der Lage ist, Kräfte
und Momente unmittelbar von der Schleifscheibe auf die Schleifspindel und umgekehrt
zu übertragen. Dies bringt den großen Vorteil, daß sich die zum Übertragen der Abspankräfte
erforderlichen Kräfte für das Einspannen der Schleifscheibe verringern bzw. daß
sich bei gleichen Einspannkräften größere Abspankräfte auf die Schleifspindel übertragen
und damit größere Schleifleistungen erreichen lassen Die genannten Merkmale stellen
günstige Ausführungen im Rahmen der Gesamtaufgabe dar.
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Ihnen kommt darüber hinaus aber auch selbständige Bedeutung zu.
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Die vorstehend erläuterten Merkmale der Erfindung tragen alle dazu
bei, aktiv die Sicherheit gegen Scheibenbruch zu vergrORern Dies ermöglicht es,
die Umfangsgeschwindigkeiten der Schleifscheiben im Einsatz zu erhöhen bzw. die
passiven Schutzmaßnahmen (Schutzhauben, Schutzschilde usw.) einfacher zu gestalten,
wodurch sich u.a. auch die Ausnutzung des Arbeitsraumes der Maschine verbessern
läßt.
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Die Erfindung bietet weiterhin die einfache Möglichkeit, die Einspannkräfte
beim Spannen einer Schleifscheibe direkt mit einfachen Werkstattmeßmitteln, z.B.
Meßuhren, zu messen, so daß dadurch auch die Spannkräfte zwischen der Schleifscheibe
und den Flanschen gleichmäßig aufgebracht und in vorgebbaren Grenzen gehalten werden
können0 Meßprinzip kann dabei die Erfassung einer beim Spannen eintretenden geringen
Relativbewegung der Flanschteile oder der Zwischenglieder zueinander oder zu einem
festen Auflageteil für die Vorrichtung oder zur Schleifspindel sein. Die Messung
kann z.B. mittels eines relativ zur Vorrichtung feststehenden und diese beim Spannen
der Schleifscheibe aufnehmenden Meßrahmen erfolgen, in dem zwei oder mehr Meßuhren
so angebracht sind, daß sie einen Flansch abtasten, während der andere Flansch mit
diesem verspannt wirdq Die Anzeige der Meßuhren ist für die betreffende Spannyorrichtung
zuvor einmal mit Hilfe einer Belastungs- und Kraftmeheinrichtung geeicht worden.
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Die erfindungsgemäRe Aufnahme- und Spannvorrichtung ist für Schleifscheiben
verschiedener Art geeignet, so z.B.
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für zylindrische und beliebig profilierte gerade und ausgesparte Schleifscheiben,
für Topfschleifscheiben und für Tellerschleifscheiben sowie für Schleifscheiben,
die aus diesen Formen abgewandelt sind, wobei die Schleifscheiben aus beliebigen
Sorn- und BindungsmateriaLin bestehen und durch beliebig eingelegte oder angeklebte
Materialien armiert sein können. Die Aufnahme- und Spannvorrichtung kann auf allen
Schleifmaschinen und Schleifböcken und für alle Schleifverfahren eingesetzt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend mit ihren Merkmalen und Einzelheiten
anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Teil einer Schleifscheiben-Spannvorrichtung bekannter Ausführung
in einem abgewickelten, in Umfangsrichtung durch den Spannbereich gelegten Schnitt,
Fig. 2 einen Teil einer Vorrichtung nach der Erfindung in einem der Figq 1 entsprechenden
Schnitt (= Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 3), Fig. 3-eine Ausführung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung in Ansicht bzw. im Schnitt nach der Linie III -ttt in Fig. 4> Fig.
4 einen Schnitt nach der Linie IV - IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine weitere
Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Ansicht bzw. im Schnitt nach der
Linie Y - V in Fig. 6 Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI - VI in Fig. 5, Fig.
7 einen Teil eines ringförmigen Zwischengliedes in -Ansicht, Fig. 8 einen Schnitt-nach
der Linie VIII - VIII in Fig. 7, Fig. 9, 1Q und ii weitere Ausführungen von Zwischengliedern
in Teilansichten, Fig. 12 einen Teil einer Vorrichtung nach der Erfindung -in Draufsicht,
Fig. 13 einen Schnitt nach der Linie XIII - XIII in Fig. 12, Fig. 14 einen Teil
einer abgewandelten Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Draufsicht,
Fig. 15 einen Schnitt nach der Linie XY - XV in Fig. -14, Fig. 16 einen Schnitt
nach der Linie XVI - XVI in Fig. 14, Fig. 17, 18, 19 und 20 weitere Ausführungen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung jeweils in einem im Prinzip der Fig, 13 entsprechenden
Schnitt, Fig. 21 eine andere Ausführung der Vorrichtung in teils schematischer Darstellung
in einem etwa der Fig. 13 entsprechenden Schnitt,
Fig. 22 einen
Teil einer weiteren Ausführung der erfindungsgem!5en Vorrichtung in Draufsicht,
Fig. 23 einen Schnitt nach der Linie XXIII - XXIII in Fig. 22, Fig. 24 eine weitere
Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem etwa der Fig. 13 entsprechenden
Schnitt und Fig. 25 einen Teilschnitt einer abgewandelten Ausführung zu Fig, 24.
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In Fig. 1 (bekannter Stand der Technik) ist veranschaulicht, daß die
bisher üblichen Aufnahmevorrichtungen für Schleifscheiben nicht in der Lage sind,
sich den Unebenheiten der Schleifscheiben in der Einspannzone anzupassen.
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Die Spannflansche A und B sind sehr steif und können daher die Schleifscheibe
S nur an einigen wenigen Stellen C wirklich spannen. Es entstehen daher bereits
beim Einspannen hohe Biegespannungen und große axiale Verformungen in der Schleifscheibe,
Papier- oder Pappringe D zwischen der Schleifscheibe S und den Flanschen A, B können
daran nichts ändern zumal sie durch Temperatur- und FeuchtigkeÏtseinflüsse Veränderungen
unterworfen sind, wodurch die Einspannverhtltnifisse noch ungünstiger werden0 Dagegen
zeigt Fig. 2 die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbare vorteilhafte Einspannung
einer
Schleifscheibe $ mit Hilfe von Druckelementen -1, die von
den Flanschen der Vorrichtung gebildet werden und bei der dargestellten Ausführung
ueber Zwischenglieder 2 in Gestalt elastisch verformbarer Ringe aus Stahl oder einem
anderen geeigneten Werkstoff auf die Schleifscheibe wirken, Die Druckelemente können
sich in mehreren Richtungen, und zwar gerade auch in Umfangsrichtung, so einstellen,
da sich eine gute Anpassung an die vorhandenen Unebenheiten der Schleifscheibe ergibt,
wie dies Fig. 2 erkennen läßt. Es ist daher auch möglich, die Druckelemente 1 ohne
ein Zwischenglied unmittelbar an der Schleifscheibe S angreifen zu lassen, wobei
in Fig. 2 also die Ringe 2 wegzudenken wären. Der an der Schleifscheibe S angreifende
Teil (Druckelement oder Zwischenglied) kann insbesondere eine Zahnung, Riffelung
oder sonstige geeignete Profilierung aufweisen, die einen formschlüssigen Eingriff
mit der Schleifscheibe S bewirkt. Dies veranschaulicht der in Fig, 2 in einem Kreis
vergrößert dargestellte Ausschnitt aus einer berQhrungsstelle zwischen der Schleifscheibe
und dem Zwischenglied wobei die Körner der &chleifscheibe mit dem Buchstaben
s und die Profilierung der Ringe 2 auf ihrer der Schleifscheibe zugewandten Seite
mit der Ziffer 2a bezeichnet ist. Auf eine solche Ausbildung wird außerdem unter
noch in Verbindung mit den Figt 24 und 25 eingegangen werden Bei der in den Fig.
3 und 4 gezeigten Ausführung der Vorrichtung handelt es sich um eine Schletfscheibenaufnahme,
bei
der ein Flansch 3 (Aufnahmeflansch) eine Nabe 3a aufweist, mit der er auf eine nicht
dargestellte Schleifspindelaufgezogen wirdt Mit dem Flansch 3 ist ein ringförmiger
Gegenflansch 4 durch Spannschrauben 5 verbunden.
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Die letzteren sind durch entgegengesetzt eingeschraubte Gewindestifte
6 in ihrer Lage gesichert.
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Jeder der beiden Flansche 3, 4 ist mit radialen Schlitzen 7 versehen,
wie diesFig. 3 für den Aufnahmeflansch 3 zeigt. Hierdurch werden einzelne Druckelemente
1 in Form von Kreisringsektoren gebildet, die sich beim Anziehen der Spannschrauben
5 unabhängig voneinander elastisch verbiegen und außerdem um radiale Achsen tordieren
lassen, so daß sie sich den von den ringförmigen Zwischengliedern 2 übertragenen
Unebenheiten der Schleifscheibe S anpassen können. Abweichend von der dargestellten
Ausführung können die Schlitze 7 auch noch weiter radial nach innen geführt seint
Die ringförmigen Zwischenglieder 2 bestehen z,B. aus Stahl und haben eine verhältnismäßig
geringe Dicke, so daß sie sich u.a, gerade auch in Umfangsrichtung elastisch verformen
können. Solche ringförmigen Zwischenglieder können auch geteilt sein.
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Die einzelnen Druckelemente 1 können mit den ringförmigen Zwischengliedern
2 durch Schrauben 8 oder auch durch andere geeignete Halteelemente verbunden sein,
die eine Mitnahme in Umfangsrichtung gewthrleisten. Die Schrauben 8 befinden sich
bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 jeweils
in der Mitte von kreisringsektorf8rmigen
Vorsprüngen la, mit denen sich die Druckelemente 1 an den Zwischengliedern 2 abstützen.
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Der Aufnahmeflansch 3 und der Gegenflansch 4 sind außer durch die
Spannschrauben 5 noch durch eine insgesamt mit der Ziffer 10 bezeichnete Klemmvorrichtung
miteinander verspannt, Die letztere weist einen geteilten oder geschlitzten Klemmring
11 auf, der am Außenumfang von einer Kegelfläche lla begrenzt ist und mit Hilfe
von Klemmschrauben 12 in eine mit entsprechender Kegelfläche versehene Ausnehmung
4a des Gegenflansches 4 hineinziehbar ist, wobei er sich mit seiner zylindrischen
Innenfläche llb an die Außenseite der Nabe 3a des Aufnahmeflansches 3 anlegt. Hierdurch
findet nicht allein eine Verspannung der beiden Flansche 3 und 4 miteinander statt,
sondern wegen der auf die Nabe 3a aufgebrachten Radialkräfte zugleich auch eine
zusätzliche Verspannung der gesamten Vorrichtung mit der Schleifspindel. Es können
dabei also auch beim Arbeiten der Schleifscheibe über den Gegenflansch 4 radiale
sowie axiale Kräfte und Drehmomente auf den Aufnahmeflansch 3 übertragen werden,
Durch eine solche Verspannung ergibt sich ferner der besondere Vorteil, daß die
Spannkräfte, die über die Spannschrauben 5 aufgebracht werden müssen, verringert
werden können. Anstelle eines geschlitzten Klemmringes 11 können auch mehrere einzelne
Klemmelemente vorgesehen sein.
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In den Fig. 5 und 6 ist eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in Form eines sog. Spannflansches dargestellt. Die Schleifscheibe S ist hierbei
zwischen einem hinteren Flansch 13 und einem vorderen Flansch 14 eingespannt, Beide
Flansche 13, 14 weisen Mittelbohrungen auf und sind auf einen Zapfenteil 15a einer
Schleifspingel 15 aufgeschoben, derart, daß sie zugleich auch als Zentrierung für
die Schleifscheibe S dienen. Der hintere Flansch 13 stützt sich an einem Anlagebund
15b der Schleifspindel 15 ab, während auf den vorderen Flansch 14 eine auf ein Gewinde
am Ende der Schleifspindel 15 aufgeschraubte Spannmutter 16 wirkt. Beide Flansche
13, 14 sind somit zwischen dem Anlagebund 15b und der Spannmutter 16 festgelegt
und miteinander verspannt, Jeder Flansch 13, 14 ist darüber hinaus über eine Klemmvorrichtung
20 mit der Schleifspindel 15 verspannt, wobei die Klemmvorrichtungen ähnlich wie
bei der Ausführung nach den Fig. 3 und 4 einseitig konische Klemmringe 18 aufweisen,
die mit Hilfe von Klemmschrauben 19 in Ausnehmungen 13a, 14a der Flansche 13, 14
hineingezogen werden können und sich dabei mit ihren Innenflächen an den Zapfenteil
15a der Schleifspindel 15 anlegen. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafte Drehmomentübertragung
zwischen jedem der Flansche 13, -14 und der Schleifspindel 15 erreicht, Im übrigen
sind beide Flansche 13, 14 so ausgebildet, wie
es in Verbindung
mit der Ausführung nach den Fig. 3 und 4 -erläutert wurde, d.h. sie bilden Druckelemente
1, die über ringförmige Zwischenglieder 2 auf die Schleifscheibe S wirken, Die Vorsprünge
1a der Druckelemente 1 und die Schrauben 8 entsprechen denjenigen nach Fig. 3 und
4.
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In den Fig, 7 und 8 ist eine Ausführung eines ringförmigen Zwischengliedes
22 gezeigt, bei dem zur Erhöhung der Anpassungsfähigkeit abwechselnd jeweils vom
Außenumfang 22a und vom Innenumfang 22b ausgehende radiale Einschlitzungen 23 vorgesehen
sind. Mit der Ziffer 24 ist eine Absetzung des Ringes in Form einer Kegelfläche
bezeichnet, der eine entsprechende Kegelfläche an den Druckelementen des zugehörigen
Flansches (Fig. 8 strichpunktiert angedeutet) zugeordnet ist. Hierauf wird weiter
unten noch eingegangen werden.
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In den Fig. 9, 10 und ii sind verschiedene Ausführungen eines durch
einzelne plattenartige Zwischenstücke 25, 26, 27 gebildeten Zwischengliedes jeweils
in Seitenansicht gezeigt. Jedes Zwischenstück kann dabei einem Druckelement des
zugehörigen Flansches zugeordnet und an diesem durch eine Schraube oder auf andere
geeignete Weise so gehalten sein, daß es sich unabhängig von den anderen ZwischenstAcken
an die Schleifscheibe anlegen und sich deren OberflAchenverlauf anpassen kann.
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Die Fig, 12 und 13 zeigen ein Druckelement 31, das an
zwei
definierten Stellen, nämlich mit an seinen Enden vorgesehenen Vorsprüngen 31a, auf
ein ringförmiges oder plattenförmiges Zwischenglied 32 wirkt und dieses an die Schleifscheibe-S
andrückt, Dadurch kann die Anpassung noch verbessert werden.
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In den Fig 14> 15 5 und 16 ist ein Druckstück 43 gezeigt, das an
drei Stellen mit Vorsprüngen 43a versehen ist und mit diesen ein plattenförmiges
Zwischenstück 42 an die Schleifscheibe S andrückt. Auf das Druckstück 43 wirkt seinerseits
ein Druckelement 41 des Flansches, und zwar bei der dargestellten Ausführung mit
einem mittieren Ansatz oder Vorsprung 41a, so daß sich das Druckstück 43 relativ
zu dem Druckelement 41 verstellen kann. Es ist auch möglich, das Druckelement unter
Weglassung des Druckstückes unmittelbar auf ein Zwischenglied wirken zu lassen.
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Fig. 17 zeigt eine Ausführung, bei der das Zwischenglied, beispielsweise
plattenförmige Zwischenstücke 52, nicht nur axial gegen die Schleifscheibe S gespannt
wird, sondern auch mit radial nach innen gerichteten Kräften Frad belastet wird.
Dies geschieht mit Hilfe von an dem Druckelement 51 des hier dargestellten Aufnahmeflansches
bzw.
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an dem Zwischenstück 52 vorgesehenen Kegelflächen 52a bzw. 51a, wodurch
sich aus der äußeren axial gerichteten Spannkraft Fsp die entsprechende radiale
Komponente ergib't. Die Schleifscheibe erhält hierdurch eine Vorspannung,
die
den beim Lauf infolge der Massenkräfte auftretenden Zugspannungen in vorteilhafter
Weise entgegenwirkt und diese damit geringer hält.
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Eine solche Vorspannung kommt auch bei dem ringförmigen geschlitzten
Zwischenglied 22 nach den Fig. 7 und 8 über die dort vorgesehene Kegelfläche 24
zustande, wobei die Einschlitzungen 23 die Wirkung noch begünstigen.
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Wie Fig. 18 veranschaulicht, läßt sich eine zusätzliche radiale Vorspannung
der Schleifscheibe S auch durch gesonderte Spannmittel erreichen, beispielsweise
durch wenigstens eine Vorspannschraube 63 im zugehörigen Druckelement 61 des Flansches,
die auf eine Druckfläche 62a des ringförmigen oder plattenf-örmigen Zwischengliedes
62 wirkt. Solche Vorspannschrauben werden dann angezogen, wenn die SchleiAcheibe
S mit den Spannschrauben 5 in der bereits in Verbindung mit Fig. 3 und 4 beschriebenen
Weise axial gespannt worden ist.
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In den Fig. 19 und 20 sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gezeigt, bei denen besondere Vorkehrungen zur Schwingungsdämpfung getroffen
sind.
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Solche Vorkehrungen sind jeweils auch in Kombinationen untereinander
oder mit anderen Ausführungen der Vorrichtung möglich.
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Fig. 19 zeigt ein Beispiel für die Schwingungsdämpfung
durch
im Kraftfluß liegende elastisch verformbare Zwischenlagen 53, die sich hier zwischen
den Kegelflächen 51a, 52a des Druckelements 51 des Aufnahmeflansches und des Zwischengliedes
52 befinden, Sie können aus Gummi, Kunststoff oder ähnlichen geeigneten Materialien
bestehen. Es ist auch denkbar, daß solche dämpfenden Zwischenlagen z.B. bei der
Ausführung nach Fig. 3 und 4 zwischen dem Klemmring 11 und dem Gegenflansch 4 sowie
dem Aufnahmeflansch 3 oder auch nur an einer dieser Stellen liegen.
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Fig. 20 zeigt ein Beispiel für die Schwingungsdämpfung durch Reibungsmaterialien,
die an parallel zum Kraftfluß liegenden Flächen wirksam werden. Die Spannkräfte
wirken in bereits beschriebener Weise über Druckelemente 51 des Aufnahmeflansches,
die Kegelflächen 51a, 52a und den Zwischenring 52 auf die Schleifscheibe S. Dabei
wird Reibungsmaterial 54 zwischen dem Zwischenring 52 und dem Aufnahmeflansch 51
derart festgeklemmt, daß bei Deformationen, die durch Schwingungen verursacht werden,
Reibkräfte in diesem Material hervorgerufen werden. Diese Reibkräfte verzehren Schwingungsenergie
und tragen damit zur Dämpfung von Schwingungen bei. Es ist denkbar, solche Reibungsmaterialien
auch an anderen Stellen der Aufnahmevorrichtung anzubringen, ohne daß dies hier
besonders dargestellt ist, Fig, 21 zeigt das Prinzip einer Schleifscheibeneinspannung,
bei der mit Hilfe von Druckfedern 73, die jeweils
zwischen einem
Druckelement 71 des Flansches und der Schleifscheibe S bzw. einem an der letzteren
anliegenden Zwischenglied 72 eine über die Spannfläche nahezu konstante Druckspannung
erzeugen, Bei der Ausführung nach den Fig. 22 und 23 sind jeweils zwischen einem
plattenförmigen Zwischenstück 82, auf das ein mittlerer Ansatz 81a eines Druckelements
81 wirkt, und einer an der Schleifscheibe S anliegenden dünnen Platte 83 Tellerfedern
84 angeordnef. Dies ergibt eine sehr gute Anpassung und wegen der Parallelschaltung
der Federn auch eine hohe axiale Steifigkeit.
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Die Spannflächen, d.h. die zur Anlage an der Schleifscheibe kommenden
FlAchen, der die Schieifscheibe zwischen sich einschließenden Teile (Druckelemente
des Flansches, Zwischenglieder, Zwischenplatten od.dgl.) sind vorteilhaft mit einer
Profilierung versehen, die geeignet ist, beim Spannen der Schleifscheibe mit dieser
zum formschlüssigen Eingriff zu gelangen.
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Fig. 24 zeigt in Verbindung mit einem Druckelement 91 eines Aufnahmeflansches
3 ein ringförmiges oder plattenförmiges Zwischenglied 22, das auf seiner Spannfläche
eine Profilierung 93 in Form einer Riffelung od.dgl. mit vorstehenden Spitzen 94
aufweist, die mit den Körnern der Schleifscheibe S zum Eingriff gelangen. Dies ergibt
eine besonders gute Kraft- und Drehmomentübertragung.
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Die Profilierung kann z,B. durch Hobeln mit einem spitzen Werkzeug
in sich kreuzenden Richtungen erzeugt sein oder auch aus radial und in Umfangsrichtung
verlaufenden Kerben od,dgl. gebildet sein.
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Die Ausführung läßt sich dabei gemäß Fig. 25 namentlich auch so treffen,
daß Vorsprünge oder Spitzen 95 der Profilierung in ihrem axialen Querschnitt keil-
oder sägezahnförmig ausgebildet sind, derart, daß sie beim axialen Anpressen an
die Schleifscheibe S auf diese eine radial nach innen gerichtete Kraft ausüben und
somit der Schleifscheibe eine Vorspannung geben.
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In jedem Fall werden durch einen Formschluß radial nach innen gerichtete
Kräfte in günstiger Weise auf die Schleifscheibe übertragen. Die an der Schleifscheibe
angreifenden, z.B. aus Stahl bestehenden Teile der Spannvorrichtung (Druckelemente
oder Zwischenglieder) können sich wegen ihrer kleineren Durchmesser und wegen ihres
größeren Elastizitätsmoduls beim Lauf der Scheibe nicht so stark radial dehnen wie
die Schleifscheibe selbst.
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Es entsteht dann zwischen ihnen und der Schleifscheibe ein Kräftegleichgewicht,
das die tangentialen Zugspannungen im Bereich der Schleifscheibenbohrung klein hält.
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Daher lassen sich mit solchen Spann- und Aufnahmevorrichtungen höhere
Bruchumfangsgeschwindigkeiten als bisher erzielen.
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Zwischen der Schleifscheibe S und dem Zwischenglied 92 ist bei der
Ausführung nach Fig. 24 ein Fülimaterial 96, z,B. ein aushärtbarer Kunststoff, vorgesehen,
mittels dessen die Eingriffsverbindung noch verbessert werden kann. Ein solches
Füllmaterial läßt sich auch bei anderen Ausführungen der Vorrichtung einschließlich
solcher mit nicht besonders profilierten Druckelementen oder Zwischengliedern anbringen.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung
dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt,
für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen
werden.
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Patentansprüche