DE102010043141B3 - Spring device for axial suspension of two components movable against each other in an axial direction, has connection section, which is stationary to element of two elements in axial directions - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft primär eine Federeinrichtung zur axialen Federung zweier in Axialrichtung gegeneinander relativbeweglicher Bauteile mittels Abrollflächen und zwischen den Abrollflächen angeordneter Wälzkörper, wobei eine Verlagerung der Abrollflächen gegeneinander in einer Axialrichtung eine Verlagerung der Abrollflächen orthogonal zur Axialrichtung gegen die Kraft eines Federenergiespeichers bewirkt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass insgesamt mindestens vier Abrollflächen mit axial gegeneinander versetzten Wälzkörpern Verwendung finden. Erfindungsgemäß ist weiterhin die Verwendung von kugelförmigen Wälzkörpern oder Wälzkörpern vorgesehen, deren Wälzkörperdrehachse tangential zu einer Mittelachse ausgerichtet ist. Weiterhin ist Erfindungsgemäß vorgesehen, einen Elastomerkörper als Federenergiespeicher zu verwenden. Verwendung insbesondere bei Spanneinreichungen von Arbeitsspindeln.The invention relates primarily to a spring device for the axial suspension of two components which are relatively movable in the axial direction by means of rolling surfaces and rolling elements arranged between the rolling surfaces, a displacement of the rolling surfaces against one another in an axial direction causing the rolling surfaces to be displaced orthogonally to the axial direction against the force of a spring energy store. According to the invention, a total of at least four rolling surfaces with axially offset rolling elements are used. According to the invention, the use of spherical rolling elements or rolling elements is also provided, the rolling element rotation axis of which is oriented tangentially to a central axis. Furthermore, it is provided according to the invention to use an elastomer body as a spring energy store. Use especially when submitting work spindles.
Description
Anwendungsgebiet und Stand der TechnikField of application and state of the art
Die Erfindung betrifft eine Federeinrichtung zur axialen Federung zweier in einer Axialrichtung gegeneinander relativbeweglicher Bauteile. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Spanneinrichtung für eine rotierende Arbeitsspindel zur radialen Verlagerung von an der Arbeitsspindel vorgesehenen Spannbacken.The invention relates to a spring device for the axial suspension of two relatively movable in an axial direction relative to each other components. The invention further relates to a clamping device for a rotating work spindle for the radial displacement of clamping jaws provided on the work spindle.
Eine gattungsgemäße Federeinrichtung verfügt über einen ersten Anschlussabschnitt, der zu einem ersten Bauelement der beiden Bauelemente in Axialrichtung ortsfest ist, einen zweiten Anschlussabschnitt, der zu einem zweiten Bauelement der beiden Bauelemente in Axialrichtung ortsfest ist, einer Mehrzahl von umfänglich um eine in Axialrichtung erstreckte Mittelachse verteilten ersten Wälzkörper, die jeweils an einer ersten und an einer zweiten Abrollfläche anliegend angeordnet sind und einen elastisch deformierbaren Federenergiespeicher. Dabei ist bei einer gattungsgemäßen Federeinrichtung vorgesehen, dass die erste und die zweite Abrollfläche derart ausgebildet und angeordnet sind, dass durch eine Relativbewegung der Anschlussabschnitte in Axialrichtung auch eine Relativbewegung der Abrollflächen in Axialrichtung bewirkt wird. Weiterhin sind die erste und die zweite Abrollfläche derart geformt, dass eine Relativbewegung der Abrollflächen in Axialrichtung aufgrund des zwischen ihnen jeweils angeordneten Wälzkörpers auch eine Relativbewegung der Abrollflächen orthogonal zur Axialrichtung bewirkt. Der genannte Federenergiespeicher ist derart angeordnet, dass er bei einer Relativbewegung der Abrollflächen orthogonal zur Axialrichtung gespannt oder entspannt wird.A generic spring device has a first connection section, which is stationary relative to a first component of the two components in the axial direction, a second connection portion, which is stationary in the axial direction to a second component of the two components, a plurality of circumferentially distributed around a central axis extending in the axial direction first rolling elements, which are arranged in each case adjacent to a first and on a second rolling surface and an elastically deformable spring energy storage. It is provided in a generic spring device, that the first and the second rolling surface are formed and arranged such that a relative movement of the connecting portions in the axial direction and a relative movement of the rolling surfaces is effected in the axial direction. Furthermore, the first and the second rolling surface are shaped such that a relative movement of the rolling surfaces in the axial direction due to the respective rolling elements arranged between them also causes a relative movement of the rolling surfaces orthogonal to the axial direction. Said spring energy storage is arranged such that it is stretched or relaxed in a relative movement of the rolling surfaces orthogonal to the axial direction.
Eine gattungsgemäße Federeinrichtung ist aus der
Die Federeinrichtung der
Allerdings ist die Federeinrichtung der
Aufgabe und LösungTask and solution
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Federeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik vermindert. Aufgabe ist es weiterhin, eine Spanneinrichtung mit einer solchen verbesserten Federeinrichtung zur Verfügung zu stellen.The object of the invention is to provide a spring device which reduces the disadvantages of the prior art. The object is also to provide a clamping device with such an improved spring device available.
Die Aufgabe wird mittels insgesamt drei verschiedener Erfindungsaspekte gelöst, welche vorzugsweise gemeinsam realisiert sind, welche jedoch auch separat voneinander realisiert sein können.The object is achieved by means of a total of three different aspects of the invention, which are preferably realized together, but which can also be realized separately from each other.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Mehrzahl von umfänglich um die Mittelachse verteilten zweiten Wälzkörpern vorgesehen ist, die jeweils an einer dritten und an einer vierten Abrollfläche anliegend angeordnet sind, dass die dritte und die vierte Abrollfläche derart geformt sind, dass eine Relativbewegung der Abrollflächen in Axialrichtung aufgrund des zwischen ihnen jeweils angeordneten zweiten Wälzkörpers auch eine Relativbewegung dieser Abrollflächen orthogonal zur Axialrichtung bewirkt, dass weiterhin die erste Abrollfläche axial ortsfest zum ersten Anschlussabschnitt vorgesehen und die vierte Abrollfläche axial ortsfest zum zweiten Anschlussabschnitt vorgesehen ist und dass zudem die zweite Abrollfläche und die dritte Abrollfläche zueinander ortsfest und axial gegenüber dem ersten und dem zweiten Anschlussabschnitt beweglich vorgesehen sind.According to a first aspect of the invention it is provided that a plurality of circumferentially distributed around the central axis of the second rolling elements is provided, which are respectively disposed on a third and on a fourth rolling surface, that the third and the fourth rolling surface are formed such that a Relative movement of the rolling surfaces in the axial direction due to the respectively arranged between them second rolling element also causes a relative movement of these rolling surfaces orthogonal to the axial direction that further provided the first rolling surface axially stationary to the first connection section and the fourth rolling surface axially stationary to the second connection section is provided and that also the second Rolling surface and the third rolling surface fixed to each other and are provided axially movable relative to the first and the second connection portion.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen, dass entweder die ersten Wälzkörper jeweils eine Kugelform aufweisen und die erste und die zweite Abrollfläche als bezogen auf die Mittelachse rotationssymmetrische Abrollflächen ausgebildet sind oder dass die ersten Wälzkörper eine von der Kugelform abweichende bezogen auf eine Wälzkörperachse rotationssymmetrische Form aufweisen und derart angeordnet sind, dass ihre Wälzkörperachse jeweils bezogen auf die Mittelachse tangential ausgerichtet ist.According to a second aspect of the invention it is provided that either the first rolling elements each have a spherical shape and the first and the second rolling surface are formed with respect to the central axis rotationally symmetric rolling surfaces or that the first rolling elements deviating from the spherical shape with respect to a rolling element rotationally symmetrical shape and are arranged such that their rolling body axis is aligned tangentially with respect to the central axis.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Federenergiespeicher als Elastomerkörper ausgebildet ist, welcher an einer Stützfläche anliegt und bei einer Relativbewegung der Abrollflächen orthogonal zur Axialrichtung an diese Stützfläche angepresst und dadurch gespannt wird.According to a third aspect of the present invention, it is provided that the spring energy store is designed as an elastomeric body, which abuts against a support surface and is pressed in a relative movement of the rolling surfaces orthogonal to the axial direction of this support surface and thereby tensioned.
Für alle Varianten der Erfindung gelten die nachfolgenden Ausführungen. Die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Federeinrichtung basiert darauf, dass die Änderung der axialen Beabstandung der Anschlussabschnitte auch eine Verlagerung der ersten und zweiten Abrollfläche sowie ggf. der dritten und vierten Abrollfläche in Axialrichtung bewirkt. Da die Abrollflächen eine zumindest partiell gegenüber der Axialrichtung angestellte Ausrichtung haben, führt diese axiale Verlagerung vermittels des zwischen den Abrollflächen angeordneten ersten und ggf. zweiten Wälzkörpers zu einer Relativverlagerung der einem Wälzkörper zugeordneten beiden Abrollflächen voneinander in einer von der Axialrichtung abweichenden Richtung, insbesondere in einer Richtung mit einer bezogen auf die Mittelachse vorhandenen Radialkomponente. Um eine über den Umfang gleichmäßige Relativverlagerung zu erzielen, sind vorzugsweise mindestens drei erste bzw. zweite Wälzkörper vorgesehen, insbesondere vorzugsweise jedoch deutlich mehr, beispielsweise sechs oder mehr. Die genannte Relativbewegung, die vorzugsweise dadurch erfolgt, dass die der Mittelachse weiter abgewandte Abrollfläche gegenüber der Mittelachse zugewandten und gegenüber der Mittelachse lageunveränderlichen Abrollfläche nach außen bewegt wird, ändert den Spannungszustand des Federenergiespeichers. Der Federenergiespeicher, der vorzugsweise außenseitig der bezogen auf die Mittelachse außenliegenden der zwei einem Wälzkörper zugeordneten Abrollflächen angeordnet ist, kann so die durch Axialverlagerung der Anschlussabschnitte eingebrachte Energie teilweise aufnehmen und eine der erfolgten Axialbewegung entgegengesetzte Kraft auf die Anschlussabschnitte bewirken. Der Federenergiespeicher kann hierfür auf Zug oder Druck belastet sein. Dies wird im Weiteren noch erläutert.For all variants of the invention, the following statements apply. The operation of a spring device according to the invention is based on the fact that the change in the axial spacing of the connecting sections also causes a displacement of the first and second rolling surface and possibly the third and fourth rolling surface in the axial direction. Since the rolling surfaces have at least partially aligned with respect to the axial direction, this axial displacement leads by means of arranged between the rolling surfaces first and possibly second rolling element to a relative displacement of a rolling elements associated rolling surfaces from each other in a direction deviating from the axial direction, in particular in one Direction with an existing relative to the central axis radial component. In order to achieve a uniform relative displacement over the circumference, at least three first or second rolling elements are preferably provided, but in particular preferably significantly more, for example six or more. Said relative movement, which preferably takes place in that the rolling surface facing away from the center axis is moved outward relative to the center axis and opposite the center axis, is changed out of tension state of the spring energy storage. The spring energy store, which is preferably arranged on the outside of the outer axis of the two rolling elements associated rolling surfaces, so can absorb the energy introduced by axial displacement of the connecting portions partially and cause the axial movement of the opposite force on the connection sections. The spring energy storage can be charged for this purpose train or pressure. This will be explained below.
Als Abrollfläche im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird jene Fläche verstanden, die bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Federeinrichtung mit dem Wälzkörper in Berührkontakt gelangen kann. Die erfindungsgemäße Federeinrichtung kann jeweils eine oder mehrere erste, zweite, dritte und vierte Abrollflächen aufweisen, wobei im Weiteren auch bei der Verwendung des Singulars für eine Abrollfläche alle Abrollflächen des gleichen Typs zu verstehen sind. Eine Ausgestaltung mit mehreren Abrollflächen des gleichen Typs kann entsprechend der
Gemäß dem ersten Aspekte der Erfindung sind axial jeweils ortsfest an den beiden Anschlussabschnitten die erste und die vierte Abrollfläche vorgesehen, die der Mehrzahl erster und der Mehrzahl zweiter Wälzkörper zugeordnet sind. Die zweite und die dritte Abrollfläche bilden jeweils die gegenüberliegenden Abrollflächen zur ersten und vierten Abrollfläche und sind an einem axial gegenüber beiden Anschlussabschnitten beweglichen Zwischenbauteil vorgesehen. Vorzugsweise sind die erste und die vierte Abrollfläche an ihren jeweils zugeordneten Anschlussabschnitten in unveränderlicher Beabstandung zur Mittelachse der Federeinrichtung vorgesehen, während die zweite und die dritte Abrollfläche bezogen auf die Mittelachse radial, insbesondere nach außen, beweglich ausgebildet sind. Der Federenergiespeicher ist dabei derart angeordnet, dass er durch die gemeinsame Auslenkung der zweiten und der dritten Abrollfläche gegenüber der Mittelachse gespannt wird. Ausgehend von einem ungespannten Zustand der Federeinrichtung führt eine axiale Abstandsänderung der beiden Anschlussabschnitte aufeinander zu und/oder voneinander weg somit dazu, dass die ersten Wälzkörper zwischen der ersten und der zweiten Abrollfläche und die zweiten Wälzkörper zwischen der dritten und vierten Abrollfläche jeweils eine Auslenkung der zweiten und dritten Abrollfläche bewirken, wobei diese Auslenkung gegenüber der Mittelachse gegen die Kraft des Federenergiespeichers und vorzugsweise in gleichem Maße erfolgt. Die dritte und vierte Abrollfläche ersetzen gemeinsam mit den zweiten Wälzkörpern somit verglichen mit der eingangs genannten
Da die Teileinheit mit der dritten und vierten Abrollfläche und dem zweiten Wälzkörper vollständig symmetrisch zur ersten Teileinheit mit der ersten und zweiten Abrollfläche und den ersten Wälzkörpern ausgebildet sein kann, gelten alle im weiteren zu der ersten und zweiten Abrollfläche und den ersten Wälzkörpern dargelegten Ausführungen ebenso für die dritte und vierte Abrollfläche und die zweiten Wälzkörper. Since the subunit with the third and fourth rolling surface and the second rolling body can be designed to be completely symmetrical to the first subunit with the first and second rolling surface and the first rolling elements, all embodiments set forth below for the first and second rolling surface and the first rolling elements also apply to the third and fourth rolling surfaces and the second rolling elements.
Der zweite Aspekt der Erfindung kann auf zwei Arten realisiert sein. Zum einen ist es möglich kugelförmige Wälzkörper zu verwenden, die zwischen zur Mittelachse rotationssymmetrischen Abrollflächen angeordnet sind. Dabei wird als rotationssymmetrische Abrollfläche auch eine Abrollfläche verstanden, die sich nicht voll umfänglich um die Mittelachse erstreckt, sondern lediglich über einen Winkelabschnitt, vorzugsweise von mindestens 10°, die genannte Rotationssymmetrie zur Mittelachse aufweist. Alternativ zu dieser ersten Untervariante sind bei einer zweiten Untervariante die Wälzkörper nicht als Kugelkörper ausgebildet, weisen jedoch eine rotationssymmetrische Form auf und sind so angeordnet, dass ihre Wälzkörperachse tangential zur Mittelachse der Federeinrichtung ausgerichtet ist.The second aspect of the invention can be realized in two ways. On the one hand, it is possible to use spherical rolling elements which are arranged between rolling surfaces which are rotationally symmetrical with respect to the central axis. It is understood as a rotationally symmetric rolling surface and a rolling surface, which does not extend fully around the central axis, but only over an angular portion, preferably of at least 10 °, said rotational symmetry to the central axis. As an alternative to this first sub-variant, in a second sub-variant, the rolling elements are not formed as spherical bodies, but have a rotationally symmetrical shape and are arranged so that their rolling body axis is aligned tangentially to the central axis of the spring device.
Für beide Bauweisen gilt, dass bei einer axialen Beabstandung der Anschlussabschnitte die Wälzkörper um Wälzkörperachsen drehen, die tangential zur Mittelachse erstreckt sind. Dieser Ausrichtung der Wälzkörperachsen gestattet eine besonders kompakte Bauform der Federeinrichtung. Alle Wälzkörper können unmittelbar auf den vorzugsweise rohrartigen Anschlussabschnitten bzw. auf an deren Außenseite vorgesehenen Abrollflächen abrollen und es bedarf keiner sich radial nach außen erstreckender Ausleger, wie sie aus der
Bei der Untervariante mit von der Kugelform abweichender Formgebung der Wälzkörper sind vorzugsweise mindestens drei Wälzkörper über den Umfang verteilt, die jeweils eine eigene erste und zweite Abrollfläche aufweisen. Bei der Untervariante mit kugelförmigen Wälzkörpern liegt ein besonderer Vorteil darin, dass diese auf vergleichsweise leicht zu fertigenden rotationssymmetrischen Abrollflächen abrollen. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die kugelförmigen ersten Wälzkörper sich zu mehreren eine erste und/oder zweite Abrollfläche teilen. So ist es insbesondere möglich, dass insgesamt nur eine einzige erste und/oder eine einzige zweite Abrollfläche vorgesehen ist, auf der umlaufend um die Mittelachse verteilt alle ersten Wälzkörper angeordnet sind. Dies führt zu erheblichen Vereinfachungen bei der Montage, da die Wälzkörper nicht mehr einzeln auf hierfür vorgegebenen Abrollflächen platziert werden müssen. Die Gestaltung mit kugelförmigen Wälzkörpern gestattet es weiterhin auch, dass der erste Anschlussabschnitt und der zweite Anschluss gegeneinander um die Mittelachse drehbeweglich sind. Dabei haben die Wälzkörper auf den Abrollflächen auch in Umfangsrichtung die Möglichkeit sich zu bewegen. Die Drehbeweglichkeit der Anschlussabschnitte ist zumindest im ungespannten Zustand der Federeinrichtung gegeben und führt zu Erleichterungen während der Montage der Federeinrichtung. Die Drehbeweglichkeit muss dabei nicht um 360° gegeben sein. Wenn mehrere voneinander getrennte erste oder zweite Abrollflächen vorgesehen sind, kann auch eine geringere Drehbeweglichkeit vorgesehen sein.In the sub-variant with deviating from the spherical shape of the rolling elements at least three rolling elements are preferably distributed over the circumference, each having its own first and second rolling surface. In the sub-variant with spherical rolling elements, a particular advantage is that they roll on relatively easy to produce rotationally symmetric rolling surfaces. It is preferably provided that the spherical first rolling elements share a plurality of first and / or second rolling surface. So it is particularly possible that a total of only a single first and / or a single second rolling surface is provided on the circumferentially distributed around the central axis all first rolling elements are arranged. This leads to considerable simplification during assembly, since the rolling elements no longer need to be placed individually on predetermined rolling surfaces for this purpose. The design with spherical rolling elements furthermore allows the first connection section and the second connection to be rotatable relative to one another about the central axis. The rolling elements on the rolling surfaces in the circumferential direction have the opportunity to move. The rotational mobility of the connection sections is given at least in the untensioned state of the spring device and leads to relief during assembly of the spring device. The rotational mobility does not have to be given by 360 °. If a plurality of separate first or second rolling surfaces are provided, a lower rotational mobility may also be provided.
Mehrere erste oder zweite Abrollflächen sind dabei dann gegeben, wenn ein Wälzkörper einer Abrollfläche fest zugeordnet ist und niemals in Kontakt mit der anderen Abrollfläche gelangt. Jedoch kann eine Abrollfläche auch mehrgeteilt sein und dennoch als eine einzige Abrollfläche angesehen werden. Dies ist der Fall, wenn jene Abrollfläche, die im Zuge des Spanns des Federkörpers von der Mittelachse beabstandet wird, an mehreren gegeneinander beweglichen Ringsegmenten vorgesehen ist, welche um die Mittelachse herum angeordnet sind. Die Segmentierung gewährleistet dabei, dass diese Ringsegmente radial ausgelenkt werden können, wobei sie tangential einen geringfügigen Abstand voneinander einnehmen. Vorzugsweise sind diese Ringsegmente jedoch derart ausgebildet, dass sie zumindest im ungespannten Zustand des Federenergiespeichers aneinander unmittelbar anliegen oder um maximal ein Viertel des Kugeldurchmessers der Wälzkörper voneinander beabstandet sind, so dass der hierdurch gebildete Spalt vor den kugelförmigen Wälzkörpern bei einer Drehbewegung der Anschlussabschnitte störungsfrei überwunden werden kann.Several first or second rolling surfaces are given when a rolling element is permanently assigned to a rolling surface and never comes into contact with the other rolling surface. However, a rolling surface may also be more divided and still be considered as a single rolling surface. This is the case when those rolling surface, which is spaced in the course of the tension of the spring body from the central axis, is provided on a plurality of mutually movable ring segments, which are arranged around the central axis. The segmentation ensures that these ring segments can be deflected radially, wherein they occupy a tangential distance from each other. Preferably, however, these ring segments are designed such that they abut each other at least in the untensioned state of the spring energy storage or spaced by a maximum of one quarter of the ball diameter of the rolling elements, so that the gap thus formed are overcome before the spherical rolling elements in a rotational movement of the terminal sections trouble-free can.
Wie eingangs bereits erwähnt ist der Federenergiespeicher derart anzuordnen, dass er durch eine ansteigende Beabstandung der ersten und zweiten Abrollfläche gespannt wird. Er kann hierzu als Zugfeder ausgebildet sein. Es ist jedoch auch eine Ausgestaltung als Druckfeder möglich. Hierauf bezieht sich der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung.As already mentioned, the spring energy store is to be arranged such that it is tensioned by an increasing spacing of the first and second rolling surfaces. He can be designed for this purpose as a tension spring. However, it is also an embodiment as a compression spring possible. This is the third aspect of the present invention.
Gemäß diesem dritten Aspekt ist der Federenergiespeicher als Elastomerkörper ausgebildet, der sich an einer Stützfläche abstützt und der bei einer Auslenkung der gegenüber der Mittelachse beweglichen Abrollfläche komprimiert wird.According to this third aspect of the spring energy storage is formed as an elastomeric body which is supported on a support surface and which is compressed at a deflection of the movable relative to the central axis rolling surface.
Der Federenergiespeicher kann mehrere oder einen einzigen, insbesondere einen umlaufend außenseitig der zweiten Abrollfläche vorgesehenen Elastomerkörper aufweisen, wobei zur Vereinfachung im Weiteren stets vom Elastomerkörper im Singular gesprochen wird. Der Elastomerkörper erstreckt sich zwischen der vorzugsweise radial außenliegenden Stützfläche einerseits und der vorzugsweise demgegenüber radial innenliegenden Abrollfläche andererseits. Wenn die gegenüber der Mittelachse bewegliche Abrollfläche durch den ersten Welzkörper ausgelenkt wird, wird der Elastomerkörper zusammengedrückt und wirkt somit im Wesentlichen als auf Druck belasteter Federenergiespeicher. Die gegenüber der Mittelachse bewegliche Abrollfläche ist vorzugsweise an einem starren, insbesondere metallischen Bauteil vorgesehen, welches auf der der Stützfläche gegenüberliegenden Seite am Elastomerkörper anliegt. Abweichend hiervon ist es jedoch auch möglich, die Abrollfläche unmittelbar am Elastomerkörper vorzusehen, so dass ein separates Trägerbauteil für die gegenüber der Mittelachse radial bewegliche Abrollfläche entfällt. Der Elastomerkörper hierfür kann, wie oben bereits dargelegt, als umlaufender Elastomerkörper ausgebildet sein. Die Anbringung der Abrollfläche unmittelbar am Elastomerkörper gestattet es in diesem Fall, auf gegeneinander bewegliche Ringsegmente zu verzichten, da der Elastomerkörper die Aufweitung der äußeren Abrollfläche aufgrund seiner Verformbarkeit gestattet. Auch wenn an der Innenseite des Elastomerkörpers hierdurch in Tangentialrichtung eine geringe Zugspannung entsteht, ändert dies nichts daran, dass die Energieaufnahme durch den Elastomerkörper im Wesentlichen durch die in Radialrichtung wirkende Druckspannung gespeichert wird.The spring energy storage can be several or a single, in particular one Have circumferentially on the outside of the second rolling surface provided elastomeric body, wherein for simplicity in the following is always spoken of the elastomeric body in the singular. The elastomeric body extends between the preferably radially outer support surface on the one hand and the opposite preferably radially inner rolling surface on the other hand. When the rolling surface, which is movable relative to the center axis, is deflected by the first rolling body, the elastomer body is compressed and thus acts essentially as a spring-energy accumulator loaded with pressure. The rolling surface which is movable relative to the central axis is preferably provided on a rigid, in particular metallic component, which rests against the elastomer body on the side opposite the support surface. Deviating from this, however, it is also possible to provide the rolling surface directly on the elastomer body, so that a separate carrier component for the relative to the central axis radially movable rolling surface is eliminated. The elastomer body for this purpose, as already explained above, be designed as a circumferential elastomer body. The attachment of the rolling surface directly on the elastomeric body allows in this case to dispense with mutually movable ring segments, since the elastomeric body allows the expansion of the outer rolling surface due to its deformability. Even if a slight tensile stress thus results in the tangential direction on the inside of the elastomer body, this does not change the fact that the energy absorption by the elastomer body is essentially stored by the compressive stress acting in the radial direction.
Neben der einfachen und preiswerten Ausgestaltung einer Federeinrichtung, die durch den Elastomerkörper ermöglicht wird, liegt der Vorteil des Elastomerkörpers auch in der Einstellbarkeit. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Elastomerkörper in einem Aufnahmeraum aufgenommen ist, wobei die Größe des Aufnahmeraums mittels einer Einstelleinrichtung veränderbar ist. So kann beispielsweise die Position der radial nach außen oder radial nach innen weisenden Stützfläche verlagert werden, um die Federcharakteristik der Federeinrichtung als Ganzer zu verändern. Ähnliches ist auch über eine Einstellbarkeit möglich, die darauf abzielt, dass den Aufnahmeraum axial begrenzende Wandungen verlagert werden, um die Verformbarkeit des Elastomerkörpers und damit die Federcharakteristik der Federeinrichtung zu verändern.In addition to the simple and inexpensive design of a spring device, which is made possible by the elastomer body, the advantage of the elastomer body is also in the adjustability. For this purpose, it is preferably provided that the elastomeric body is received in a receiving space, wherein the size of the receiving space is variable by means of an adjusting device. Thus, for example, the position of the radially outwardly or radially inwardly facing support surface can be displaced in order to change the spring characteristic of the spring device as a whole. Similar is also possible via an adjustability, which aims at that the receiving space axially delimiting walls are displaced to change the deformability of the elastomeric body and thus the spring characteristic of the spring means.
Um bei der Einleitung zu großer axialer Kräfte in die Anschlussabschnitte zu verhindern, dass diese vollständig voneinander getrennt werden, ist vorzugsweise eine Sicherungsvorrichtung vorgesehen. Diese Sicherungsvorrichtung definiert einen axialen Maximalabstand der Anschlussabschnitte zueinander, wobei sie vorzugsweise als die Anschlussabschnitte umgebende Hülse ausgebildet ist, die formschlüssig gegen eine Trennung vom ersten Anschlussabschnitt und vom zweiten Anschlussabschnitt gesichert ist.In order to prevent the initiation of large axial forces in the terminal portions that they are completely separated from each other, a securing device is preferably provided. This securing device defines an axial maximum distance of the connection sections to one another, wherein it is preferably designed as a sleeve surrounding the connection sections, which is secured in a form-fitting manner against separation from the first connection section and from the second connection section.
Wie bei anderen Federarten auch, ist eine Beeinflussung der Federkennlinie einer erfindungsgemäßen Federeinrichtung dadurch möglich, dass mehrere erfindungsgemäße Federeinrichtungen parallel oder in Reihe angeordnet werden.As with other types of spring, an influence of the spring characteristic of a spring device according to the invention is possible in that a plurality of spring devices according to the invention are arranged in parallel or in series.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Spanneinrichtung für eine rotierende Arbeitsspindel zur radialen Verlagerung von an der Arbeitsspindel vorgesehenen Spannbacken. Eine gattungsgemäße Spanneinrichtung verfügt über ein Gehäuse zur drehfesten Anbringung an einem Hauptkörper der Arbeitsspindel sowie über ein bezogen auf die Rotationsachse der Arbeitsspindel axial erstrecktes Spannglied, dessen distales Ende zur zumindest mittelbaren Wirkkopplung mit den Spannbacken vorgesehen ist. Innerhalb des Gehäuses ist ein Verlagerungselement drehbar gelagert, welches ein Innengewinde aufweist. Dieses Innengewinde steht mit einem Außengewinde am Spannglied in Eingriff, so dass eine Drehbewegung des Verlagerungselements relativ zum Gehäuse ein Axialbewegen des gegenüber dem Gehäuse nicht drehbaren Spannglieds relativ zum Gehäuse bewirkt.The invention further relates to a clamping device for a rotating work spindle for the radial displacement of clamping jaws provided on the work spindle. A generic clamping device has a housing for rotationally fixed attachment to a main body of the work spindle and a relative to the axis of rotation of the work spindle axially extending clamping member whose distal end is provided for at least indirect active coupling with the clamping jaws. Within the housing, a displacement element is rotatably mounted, which has an internal thread. This internal thread engages an external thread on the clamping member, so that a rotational movement of the displacement element relative to the housing causes an axial movement of the relative non-rotatable relative to the housing clamping member relative to the housing.
Bei einer solchen Spanneinrichtung wird erfindungsgemäß eine Federeinrichtung oben beschriebener Art verwendet. Durch diese Federeinrichtung ist es möglich, zum Einspannen eines Werkstücks oder Werkzeugs in die Spannbacken eine Drehbewegung des Verlagerungselements der Spanneinrichtung zu bewirken, welche über das Maß hinausgeht, das erforderlich ist, um die Spannbacken am Werkstück oder Werkzeug zur Anlage zu bringen. Die Drehbewegung des Verlagerungselements, welche nach Erreichen dieses Anlagezustandes zusätzlich eingebracht wird, führt zum gewünschten Spannungszustand im Federenergiespeicher der Federeinrichtung und gewährleistet so eine ausreichend Haltekraft an den Spannbacken auch bei hohen Rotationsgeschwindigkeiten.In such a tensioning device according to the invention a spring device of the type described above is used. By means of this spring device, it is possible to effect a rotational movement of the displacement element of the clamping device for clamping a workpiece or a tool into the clamping jaws, which goes beyond the extent required to bring the clamping jaws against the workpiece or tool. The rotational movement of the displacement element, which is additionally introduced after reaching this system state, leads to the desired state of stress in the spring energy storage of the spring device and thus ensures a sufficient holding force on the jaws even at high rotational speeds.
Zur Anordnung der erfindungsgemäßen Federeinrichtung an der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung sind insbesondere zwei Gestaltungen denkbar. So ist bei einer ersten Variante vorgesehen, dass die Federeinrichtung am Spannglied selbst zwischen dem Außengewinde und dem distalen Ende, welches auf die Spannbacken wirkt, vorgesehen ist, so dass der ersten Anschlussabschnitt der Fredereinrichtung axial ortsfest zum Außengewinde und der zweite Anschlussabschnitt der Federeinrichtung axial ortsfest zum distalen Ende vorgesehen ist. Bei einer solchen Gestaltung wird zum Spannen des Federenergiespeichers somit das Spannglied als Ganzes gestreckt oder gestaucht. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Federeinrichtung zwischen dem drehbar gelagerten Verlagerungselement einerseits und dem Gehäuse der Spanneinrichtung andererseits vorgesehen ist, so dass der erste Anschlussabschnitt der Federeinrichtung axial ortsfest zum Verlagerungselement vorgesehen und der zweite Anschlussabschnitt der Federeinrichtung axial ortsfest zum Gehäuse der Spanneinrichtung vorgesehen ist. Bei einer solchen Gestaltung ist somit vorgesehen, dass das Verlagerungselement mit Innengewinde in begrenztem Maße axial gegenüber dem Gehäuse beweglich ist. Der Vorteil einer solchen Gestaltung liegt darin, dass alleine auf Basis der axialen Relativposition des Verlagerungselements zum Gehäuse erkannt werden kann, wie der Spannungszustand der Federeinrichtung augenblicklich ist. Besonders vorteilhaft ist dies mittels einer Wegmesseinrichtung zu erfassen, die die axiale Relativposition des Verlagerungselements zum Gehäuse misst.For the arrangement of the spring device according to the invention on the clamping device according to the invention, in particular two designs are conceivable. Thus, in a first variant, it is provided that the spring device is provided on the tensioning element itself between the external thread and the distal end, which acts on the clamping jaws, so that the first connection section of the Freder- device is axially stationary relative to the external thread and the second connection section of the spring device axially stationary is provided to the distal end. With such a configuration, the tensioning member is thus stretched or compressed as a whole for tensioning the spring energy store. Alternatively, it is possible that the spring device is provided between the rotatably mounted displacement element on the one hand and the housing of the clamping device on the other hand, so that the first connection portion of the spring means provided axially stationary to the displacement element and the second connection portion of the spring means is axially fixed to the housing of the clamping device. In such a design is thus provided that the displacement element with internal thread to a limited extent is axially movable relative to the housing. The advantage of such a design is that it can be recognized on the basis of the axial relative position of the displacement element to the housing alone, as the state of stress of the spring device is instantaneous. This is particularly advantageous to detect this by means of a displacement measuring device which measures the axial relative position of the displacement element to the housing.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Figuren erläutert werden. Dabei zeigen:Other advantages and aspects of the present invention will become apparent from the claims and from the following description of preferred embodiments of the invention, which are explained with reference to FIGS. Showing:
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the embodiments
Die
Die einander zugewandten Enden der Anschlussabschnitte
Der aus den vier Segmenten
Wie sich insbesondere aus
In der Grundstellung der
Die Eigenschaft der dargestellten Federeinrichtung
Ein ähnliche Wirkung wird erzielt, wenn die Anschlussabschnitte
Somit wird mittels einer sehr einfachen Bauweise eine Federeinrichtung zur Verfügung gestellt, welche eine Drehbeweglichkeit der durch sie elastisch verbundenen Anschlussabschnitte
Eine Besonderheit liegt dabei darin, dass die Auslenkung der Ringsegmente
Eine andere Möglichkeit zur Einstellung der Federkennlinie liegt in der Verlagerbarkeit des Kragenabschnitts
Eine weitere Besonderheit bei der Variante der
Die Variante der
Die
Der maßgebliche Unterschied zwischen den Ausführungsformen der
Auch diese Ausgestaltung der
Die
Das Einstellglied
Die Federeinrichtung
Wenn nun über eine Drehbewegung des Einstellgliedes
Grundsätzlich könnte auch vorgesehen sein, dass das Einstellglied
Zur Ausgestaltung der
Soweit nicht anders gekennzeichnet, handelt es sich bei allen genannten Bauteilen der Ausführungsbeispiele um weitgehend starre Bauteile, insbesondere um metallische Bauteile.Unless otherwise indicated, all components of the exemplary embodiments mentioned are largely rigid components, in particular metallic components.
Claims (11)
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| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120713 |
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