DE69101810T2

DE69101810T2 - Vorrichtung zum Halten eines Werkstückes.

Info

Publication number: DE69101810T2
Application number: DE1991601810
Authority: DE
Inventors: Michel Marchand
Original assignee: Norelem SAS
Current assignee: Norelem SAS
Priority date: 1990-06-15
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: EP0461994B1; PT97966A; PT97966B; ES2055558T3; FR2663253B1; EP0461994A1; FR2663253A1; DE69101810D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes einer Art, die eine Haltekugel umfaßt, die in einem begrenzten Maß in einem Kugelsitz eines Schubsockels schwingen kann und an der Außenseite eine Halteabflachung aufweist, die unter Druck zur Anlage an das einzuspannende Werkstück kommt.
Es ist bereits eine Vorrichtung zum Einspannen von Werkstücken der oben genannten Art bekannt, bei der die Kugel, die an der Außenseite abgestumpft ist, um an dem einzuspannenden Werkstück zur Anlage zu kommen, in ihrem Kugelsitz eine begrenzte Schwingbewegung über eine innere Abflachung ausführen kann, die sie aufweist, und die an einem entsprechenden ebenen Boden zur Anlage kommt, den der Sitz aufweist, der die Kugel aufnimmt. Eine derartige Vorrichtung ist im Katalog dargestellt, der im März 1988 von der Firma Erwin HALDER KG, D-7958 LAUPHEIM 1, Deutschland herausgegeben wurde.
Eine weitere bekannte Vorrichtung ist in Fig. 5 der DE-OS 27 47 421 von Nils BJORS dargestellt. In dieser Druckschrift zeigte die Schwingkugel an ihrer Unterseite eine Senke, die seitlich an einem Ansatz zur Anlage kommt, der vom Boden des Sitzes vorsteht, der die Schwingkugel aufnimmt.
Wenn bei diesen Vorrichtungen die Rückbewegung der Haltekugel verhindert wird, die mit der Abflachung zum Kontakt mit dem einzuspannenden Werkstück versehen ist, dann besteht der Nachteil, daß die Kugel einen kleinen Kippwinkel zeigt und daß dementsprechend die Lagerfläche der Haltekugel in dem kugelförmigen Hohlraum, der sie aufnimmt, verringert ist, was die Möglichkeit der zulässigen Belastung am Druckmechanismus begrenzt, der auf die Haltekugel einwirkt.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die oben genannten Mängel der bekannten Vorrichtungen und hat die Verwirklichung einer Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes zum Ziel, welche Vorrichtung, die in bekannter Weise eine abgestumpfte Kugel umfaßt, die im begrenzten Maße beweglich in einem entsprechenden kugelförmigen Hohlraum aufgenommen ist, derart ausgebildet sein soll, daß sie einerseits eine beträchtliche Vergrößerung der Lagerfläche der abgestumpften Kugel in ihrem kugelförmigen Hohlraum erlaubt, und andererseits den Nutationswinkel der Kugel in ihrem Hohlraum beträchtlich erhöht.
Diese Ergebnisse werden gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch erzielt, daß zwei gegenüberliegende zylindrische Senken, und zwar eine mit ebenem Boden und die andere mit kugelförmigem Boden zum einen in der Kugel an der der äußeren Abflachung, die zur Anlage an einem einzuspannenden Werkzeug kommt, gegenüberliegenden Seite und zum zweiten axial im Boden des kugelförmigen Sitzes ausgebildet sind, der die abgeschnittene Haltekugel aufnimmt, wobei die Beweglichkeit der Haltekugel durch eine Lagerkugel (14) begrenzt ist, die in dem von den beiden gegenüberliegenden Senken (10, 12) begrenzten Volumen aufgenommen ist und die einen derartigen Durchmesser hat, daß sie zwischen den jeweiligen Zylinderflächen (16, 17) der beiden Senken (10, 12) eingeschlossen ist, ohne zwischen den Böden (11, 13) der Senken eingeklemmt zu sein.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der Durchmesser der Lagerkugel kleiner als die Summe der Mittelsenkrechten der zylindrischen Senken, die einerseits in der Kugel und andererseits im Sockel zur Aufnahme letzterer ausgebildet sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, die unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen gegeben wird, die zum Vergleich schematisch und nur als Beispiel eine bekannte Vorrichtung und verschiedene Ausführungsbeispiele eines Einspannelementes für ein Werkstück mit einer abgeschnittenen Haltekugel zeigen, das gemäß der Erfindung ausgebildet ist.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische Axialschnittansicht einer bekannten Vorrichtung mit einer Kugel mit zwei Abflachungen, die in einen entsprechenden kugelförmigen Hohlraum eines Lagerelementes eingesetzt ist, das im Boden des kugelförmigen Hohlraums eine Senke aufweist, die die Kippbewegung der Haltekugel begrenzt,
Fig. 2 gleichfalls in einer Fig. 1 entsprechenden Schnittansicht, den möglichen Kippwinkel der Kugel, die in das Halteelement eingesetzt ist,
Fig. 3 eine schematische Axialschnittansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Kugel, die mit einer unteren Senke versehen ist, in ein Halteelement eingesetzt ist, das mit einer Senke mit kugelförmigem Boden versehen ist, die eine Lagerkugel aufnimmt, die die Kippbewegung der Haltekugel begrenzt,
Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht, die unter Bezug auf die Figuren 1 und 2 einerseits die größere Lagerfläche der Haltekugel in ihrem Lager und andererseits den erheblichen Nutationswinkel deutlich macht, der für die Lagerkugel erhalten wird, und
Figuren 5 bis 8 in schematischen Axialschnittansichten verschiedene Ausbildungsformen, bei denen die Haltekugel in einem engen Sitz in ihrem Lager mittels eines Gewindeelementes gehalten ist, das auf ein entsprechendes Gewinde des Schubsockels geschraubt ist, der das kugelförmige Lager aufweist, das die abgestumpfte Kugel aufnimmt.
Die bekannte, in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung umfaßt einen Sockel 1, der eine Kugel 2 aufnimmt, die in zwei parallelen Ebenen 3 und 4 abgestumpft ist, wobei eine zylindrische Zelle 5 mit ebenem Boden 6 im Sockel 1 dort ausgebildet ist, wo die Kugel 2 eingesetzt ist.
Fig. 2 zeigt den maximalen Kippwinkel A der abgestumpften Kugel, wenn ihre untere Abflachung 4 zur Anlage am gleichfalls ebenen Boden der Zelle 5 kommt, die im Sockel 1 ausgebildet ist.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel, das in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, weist die Vorrichtung gemäß der Erfindung einen Sockel 7 auf, der mit nicht im einzelnen bezeichneten Lippen versehen ist, die eine Kugel 8 aufnehmen, die an der Außenseite mit einer Abflachung 9 versehen ist, die zur Anlage an einem nicht dargestellten einzuspannenden Werkstück bestimmt ist. Die Kugel 8 ist an der der Abflachung 9 gegenüberliegenden Seite mit einer zylindrischen Senke 10 mit ebenem Boden 11 versehen, welche Senke sich in einer Axialposition der abgestumpften Kugel 8 einer entsprechenden axialen zylindrischen Senke 12 gegenüber befindet, die im Sockel 7 ausgebildet ist und einen kugelförmigen Boden 13 hat. Zwischen den beiden Senken 10 und 12 befindet sich eine Lagerkugel 14, die die Nutation der abgestumpften Kugel 8 begrenzt.
Aus Fig. 4, die eine zur Fig. 3 analoge Ansicht, jedoch bei größtem Kippwinkel der abgestumpften Kugel 8 zeigt, ist ersichtlich, daß der Winkel B, um den die abgestumpfte Kugel maximal schwenken kann, wesentlich größer ist, wobei diese in ihrem Sitz mit einer größeren Kontaktfläche angeordnet ist als es bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist, die in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist.
Die große untere Abflachung 4, die an der Kugel 2 der bekannten Vorrichtung vorgesehen ist (Fig. 1 und 2) verringert tatsächlich beträchtlich die Lagerfläche der Kugel 2 in ihrem Lager und verkleinert infolgedessen die Belastung, die anlegbar ist.
Die Belastung wirkt nicht auf die gesamte Oberfläche der äußeren Abflachung 3 der Kugel 2, so daß sie ein Moment und folglich eine Reaktion erzeugt, die dazu neigt, die Einsetzlippen zu spreizen, die die Kugel in ihrem Lager halten.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung und gemäß eines weiteren Merkmales ist zum Vermeiden eines möglichen Eindringens von Spritzfluid oder Späne beim Bearbeiten des Werkstückes, das in die Einspannvorrichtung mit Haltekugel eingespannt ist, mit einem Schutz- und Dichtungs-O-Ring 15 versehen, der an der Kugel auf der Höhe der Lippen angeordnet ist, die diese in ihrern Sitz halten.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sitzt der Ring 15 teilweise in einer Ringnut, die in den festen oder unbeweglichen Lippen ausgebildet ist, die die abgestumpfte Haltekugel 8 in ihrem Sitz halten.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Kugel 14 in der maximalen Kippstellung der abgestumpften Haltekugel zwischen den zylindrischen Wänden 16 und 17 jeweils der Senken 10 und 12 sitzt.
Bei den Ausbildungsformen, die im folgenden anhand der Figuren 6 bis 8 beschrieben werden, sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 6 und 7 unterscheiden sich von den vorhergehenden dadurch, daß der Sockel 7 mit einer Gewindebohrung 18 versehen ist, die dazu bestimmt ist, eine Spindel oder einen Schaft 19 aufzunehmen, der fest an einem Schubteil angebracht ist, das im einzelnen nicht dargestellt und bezeichnet ist.
Als Variante von Fig. 7 ist in Fig. 6 ein linksgängiges Gewinde 18 dargestellt, das im Sockel 7 vorgesehen ist und zusammen mit einem Rechtsgewinde eines Aufsatzes 20, der dafür sorgt, daß die abgestumpfte Kugel 8 in ihrem Lager gehalten wird, ein unerwünschtes Lösen eines nicht dargestellten Gewindeschaftes mit Linksgewinde verhindert, der ähnlich der Spindel 19 mit Rechtsgewinde ist, die in Fig. 7 dargestellt ist.
Um an dem Sockel 7 eine fehlerfreie insbesondere dynamometrische Festlegunng des Aufsatzes 20 sicherzustellen, dar die Lippen des Spannfutters an die Kugel 8 drückt, ist in den in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellten Weise am Aufsatz 20 zum Halten der Kugel 8 in seinem Lager, das im Sockel 7 ausgebildet ist, eine radiale Blindbohrung 21 vorzugsweise eine mehrflächige radiale Blindbohrung vorgesehen, die dazu bestimmt ist, einen Bedienungsschlüssel in den Aufsatz 20 einzuführen, um diesen auf das entsprechende Gewinde des Sockels 7 zu schrauben.
Die Variante der Ausbildung, die in Fig. 8 dargestellt ist, sieht vor, daß zum leichten Einspannen von Werkstücken, die relativ von der abgestumpften Kugel 8 entfernt sind, in dieser in der Einspannachse eine radiale Gewindebohrung ausgespart ist, die dazu bestimmt ist, eine Schubstange 22 aufzunehmen, die ihrerseits mi t einem Gewinde und mit einem Anlageschuh versehen ist, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist.
Es versteht sich, daß die Erfindung ausschließlich erläuternd dargestellt und beschrieben wurde und daß im Rahmen der Ansprüche verschiedene Abwandlungen im Detail an den dargestellten Ausführungsbeispielen vorgenommen sein können.
Das heißt beispielsweise, daß in Abhängigkeit von dem betrachteten Einspannproblem die Senken in ihrer Tiefe und ihrem Durchmesser variieren können, bis diese Abwandlungen nur noch eine vollständige Abflachung der Kugel erlauben, deren Oberfläche noch weiter verringert werden kann, um eine noch stärkere Kippstellung der abgestumpften Haltekugel zu ermöglichen. Weiterhin können die Senken von einander verschiedene Durchmesser haben, die mit ebenem Boden, die in der Kugel ausgebildet ist, kann einen größeren Durchmesser als die Senke mit kugelförmigem Boden haben, die im Schubsockel ausgebildet ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes mit einer Haltekugel (8), die in begrenztem Maß in einem Kugelsitz eines Schubsockels (7) schwingen kann und an der Außenseite eine Halteabflachung aufweist, die unter Druck zur Anlage an das einzuspannende Werkstück kommt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei zylindrische gegenüberliegende Senken, und zwar eine (10) mit ebenem Boden (11) und die andere (12) mit kugelförmigem Boden (13) zum einen in der Kugel (8) an der der äußeren Abflachung (9), die zur Anlage am einzuspannenden Werkstück kommt, gegenüberliegenden Seite und zum zweiten axial im Sockel (7) mit Kugelsitz, der die abgeschnittene Haltekugel (8) aufnimmt, ausgebildet sind, wobei die Beweglichkeit der Haltekugel (8) durch eine Lagerkugel (14) begrenzt ist, die in dem Volumen aufgenommen ist, das von den beiden gegenüberliegenden Senken (10, 12) begrenzt ist, und die einen derartigen Durchmesser hat, daß sie zwischen den jeweiligen Zylinderflächen (16, 17) der beiden Senken (10, 12) eingeschlossen ist, ohne zwischen den Böden (11, 13) der Senken eingeklemmt zu sein.

2. Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Lagerkugel (14) kleiner als die Summe der Mittelsenkrechten der zylindrischen Senken (10, 12) ist, die einerseits in der Kugel (8) und andererseits im Sockel (7) zur Aufnahme letzterer ausgebildet sind.

3. Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Schutz- und Dichtungs-O-Ring (15) versehen ist, der an der Kugel (8) auf der Höhe der Ränder eines Aufsatzes (20) anliegt, der diese in seinem Sitz hält.

4. Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (15) teilweise in einer Ringnut in den Rändern des ortsfesten oder unbeweglichen Aufsatzes äufgenommen ist, der in seinem Sitz die abgeschnittene Kugel (8) hält, die an der Außenseite mit der Halteabflachung (9) versehen ist.

5. Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (7) mit einer Gewindebohrung (18) zur Aufnahme einer Spindel oder eines Schaftes (19) versehen ist, die oder der fest mit einem Schubteil verbunden ist.

6. Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein linksgängiges Gewinde (18) im Sockel (7) vorgesehen ist, das zusammen mit dem rechtsgängigen Gewinde des Aufsatzes (20) zum Halten der abgeschnittene Kugel (8) in seinem Sitz ein unerwünschten Lösen eines Gewindeschaftes mit linksgängigem Gewinde verhindeit, der in den Sockel (7) geschraubt ist und der Wirkung eines Schubteils ausgesetzt ist.

7. Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß am Aufsatz (20) zum Halten der Kugel (8) in ihrem Sitz im Sockel (7) eine, vorzugsweise mehrflächige radiale Blindbohrung (21) vorgesehen ist, die dazu bestimmt ist, einen Bedienungsschlüssel in den Aufsatz einzuführen, um diesen auf den Sockel (7) zu schrauben.

8. Vorrichtung zum Einspannen eines Werkstückes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum leichten Einspannen von Werkstücken relativ von der abgeschnittenen Kugel (8) entfernt in dieser ein radialaxiales Gewinde ausgespart ist, das dazu bestimmt ist, eine elastische Schubstange (22) aufzunehmen, die an einem Ende mit einem Gewinde und am anderen mit einem Schuh versehen ist, der seinerseits einen Schubsockel umfaßt.