Spannvorrichtung für einen Schleifring

Abstract

 Es wird eine Spannvorrichtung vorgeschlagen, um einen Schleifring, so auf einer Antriebswelle zu zentrieren und lösbar festzulegen, daß ein Verkanten des Schleifringes und ein Beschädigen ausgeschlossen ist. Dazu weist der Tragteil (3) eines Tragflansches (5) der Antriebswelle (4) und der Schleifring zusammenwirkende Führungsmittel auf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Schleifring mit einem Spann- und einem Tragflansch, dessen Tragteil mehrere über seine Länge verlaufende, radial vorspringende Keile aufweist, welche entsprechenden Nuten in der Bohrung des Schleifringes zugeordnet sind.

[0002] Schleifringe haben meist kreisrunde Bohrungen, und dementsprechend haben auch die Tragzapfen der Spannflansche meist kreisrunden Querschnitt. Wegen der sehr hohen Drehzahlen, mit denen Schleifringe umlaufen, erzeugen Exzentrizitäten in der Schleifringlagerung gefährlich große Massenkräfte. Darum ist beim Einspannen eines Schleifringes sorgfältig auf die Vermeidung von Unwucht, also auf genaue Zentrierung zu achten. Bei den bekannten Schleifringen wird deshalb das Spiel zwischen der Schleifringbohrung und dem Tragzapfen äußerst gering gehalten. Zwar wird dadurch eine Unwucht vermieden, doch dies um den Preis des Nachteils, daß das Aufschieben des Schleifrings auf den Tragzapfen sehr schwierig wird. Wegen des sehr engen Spiels verkantet nämlich der Schleifring beim Aufschieben leicht, und es erfordert dann jedesmal viel Fingerspitzengefühl, die Verkantung, wenn dies überhaupt möglich ist, ohne Beschädigung des Schleifrings zu lösen und das Aufschieben auf den Tragzapfen erneut zu versuchen. Viele Arbeitsunfälle beim Schleifen sind auf praktisch unsichtbare Defekte am Schleifring zurückzuführen, die dieser erst beim Einspannen in die Spannvorrichtung erlitten hat.

[0003] Bislang wurden Schleifscheiben für ihren Einsatz auf Schleifmaschinen auf den Dorn bzw. Tragteil eines Tragflansches geschoben und in ihrer Endlage mit Hilfe beispielsweise eines Spannflansches festgelegt (US-PS 2 497 217). Der wesentliche Nachteil dieser bekannten Schleifscheibenspannvorrichtung besteht darin, daß das Aufsetzen der Schleifscheibe auf den Tragteil wegen der geringen Toleranz schwierig ist, zumal dann, wenn die Schleifscheibe etwas schräg auf den Tragteil aufgesetzt und dabei verkantet, wonach ein weiteres Aufsetzen unmöglich und darüber hinaus bei einem Verkanten auch die Bohrung der Schleifscheibe beschädigt wird. Hieraus ergibt sich als weiterer Nachteil ein nichtzentrischer Lauf der Schleifscheibe.

[0004] Weiterhin ist eine Spannvorrichtung für einen Schleifring mit den vorstehend genannten Nachteilen bekannt (FR-PS 445,807), bei welcher mit Keilen im Tragflansch und Nuten im Schleifring eine solche Verbindung zwischen diesen Teilen hergestellt werden soll, daß ein Bersten des Schleifringes vermieden wird.

[0005] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Spannvorrichtung für einen Schleifring so weiterzubilden, daß es in einfacher Weise gelingt, den billiger als bisher herstellbaren Schleifring mit großem Spiel und damit leicht auf den Tragflansch aufzusetzen, vor dem Festspannen jedoch ein geringes Spiel einzustellen, um eine gute Zentrierung und einen einwandfreien Rundlauf zu erzielen.

[0006] Diese Aufgabe wird gemäß Erfindung dadurch gelöst, daß der die Keile umschließende Radius nur wenig kleiner als der Bohrungsradius des Schleifringes ist. Vorzugsweise sind jeweils drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Keile vorgesehen.

[0007] Zweckmäßig ist die Toleranz zwischen den Radien maximal 5 pm.

[0008] Der wesentliche Vorteil dieser erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für insbesondere Schleifringe mit kubischem Bornitrid besteht darin, daß bei der hier in Rede stehenden Toleranz von bohrung der Schleifscheibe zum Durchmesser des Tragteils im Bereich von 5 pm die Schleifscheibe mittels herkömmlicher Verfahren zwar nicht mehr montiert werden kann, mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag es indessen ein leichtes ist, den Schleifring auf das Tragteil aufzuschieben, wenn die Nuten des Schleifringes mit den Keilen am Umfang des Tragteils ausgerichtet sind. Nach Erreichen der achsensenkrechten Lage des Schleifringes braucht dann der Schleifring lediglich gedreht zu werden, so daß die geforderte Passung hergestellt wird. In dieser Lage wird der Schleifring in der üblichen Weise zwischen Trag- und Spannflansch eingespannt.

[0009] Gemäß einem weiteren Lösungsvorschlag für die obengenannte Aufgabe kann zweckmäßig so vorgegangen werden, daß das Querschnittsprofil jedes Keiles von einem kleineren Radius, der kleiner als der Bohrungsradius des Schleifrings ist, stetig auf einen größeren Radius ansteigt, der größer als der Bohrungsradius ist.

[0010] Das Zentrieren erfolgt dadurch, daß sich die Keile mit ihren im Querschnittsprofil ansteigenden Außenkonturen wie keilartig schiebe Ebenen an Nutränder des Schleifrings anlegen, wodurch dieser, von den keilartig schiefen Ebenen gesteuert, in die genau zentrierte Stellung rutscht. Da diese Zentrierungsart ohne einen engen konzentrischen Sitz der Keile in der Schleifringbohrung auskommt, entfällt hier die Notwendigkeit, Schleifringe mit engen Radialtoleranzen zu verwenden. Schleifringe mit relativ weiten Radialtoleranzen lassen sich vergleichsweise billig herstellen.

[0011] Zweckmäßig hat jeder Keil eine vom kleineren Radius auf den größeren Radius ansteigende Kontur in Form eines Kreisbogens mit dem Radius, dessen Krümmungsmittelpunkt um eine Exzentrizität vom Mittelpunkt des Tragteiles des Tragflansches seitlich versetzt ist. Das hat die weiteren Vorteile, daß die Zentrierung mit größer werdenden Schleifringtoleranzen etwas weicher wird und die Fertigung der im Querschnitt ansteigenden Keilprofile auf den in der Fertigung gebräuchlichen Fräsmaschinen ohne komplizierte Spezialvorrichtungen möglich ist.

[0012] Vorteilhaft steigt bei jedem Keil die Kontur entgegen der Drehrichtung des Tragteiles an.

[0013] Auch bei der so ausgebildeten Spannvorrichtung wird das Drehmoment reibschlüssig vom Tragflansch auf den fest dagegen gespannten Schleifring übertragen. Deshalb sind diejenigen Stellen, an denen die Keile noch vom Zentrieren her an den Nuträndern anliegen, von der Drehkraftübertragung entlastet, und der Schleifring könnte insoweit in beiden Drehrichtungen laufen. In dem normalerweise nicht auftretenden Fall jedoch, daß sich aus irgendwelchen Gründen die Anpressung des Schleifrings an den Tragflansch lockert, würde eine Ablösung der Keile von den Nuträndern die Zentrierung aufheben, so daß die sofort auftretende große Unwucht zu schweren Schäden oder gar Unfällen führen müßte. Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung verhindert dies, weil auch in einem solchen Notfall die Zentrierung aufrechterhalten und damit das Auftreten einer gefährlichen Unwucht vermieden wird.

[0014] Bei beiden Lösungsvorschlägen sind vorzugsweise drei Keile über den gesamten Umfang des Tragteiles des Tragflansches gleichmäßig verteilt. So wie Stühle mit drei Beinen niemals wackeln, kann sich auch ein Tragteil mit drei gleichmäßig verteilten Keilen an drei und nur drei gleichmäßig verteilte Stellen des Schleifrings anlegen.

[0015] Der besondere Vorteil dieser Ausbildung der Spannvorrichtung besteht darin, daß sie nicht nur das leichte Aufschieben und genaue Zentrieren, sondern auch die billigere Herstellung der Schleifringe gestattet, nämlich solcher mit weiteren Radialtoleranzen.

[0016] Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Anordnung von Schleifring und Spannvorrichtung,

Fig. 2 eine Detailansicht des Bereiches "x" in Fig. 3,

Fig. 3 eine im Schnitt gezeigte Relativlage von Schleifscheibe zum Tragteil des Tragflansches während der Montage des Schleifringes,

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, wobei jedoch der Schleifring gegenüber dem Tragteil gedreht worden ist,

Fig. 5 einen Schnitt durch die Spannvorrichtung nach einem weiteren Vorschlag längs der Linie A-A in Fig. 1, in Zentrierposition und

Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 5, jedoch in Aufschiebeposition, in größerem Maßstab.

[0017] In Fig. 1 ist ein Schleifring 1 gezeigt, welcher mit seiner Bohrung 10 auf dem Tragteil 3 einer Spannvorrichtung auf einer Antriebswelle 4 sitzt. Das Tragteil 3 ist Teil des Tragflansches 5, welcher eine ebene Ringfläche als Spannfläche 6 aufweist, die genau rechtwinklig zur Längsachse der Antriebswelle 4 angeordnet ist.

[0018] Nach Fig. 1 wird der Schleifring 1 auf dem Tragteil 3 mit Hilfe eines Spannflansches 2 gehalten, der mit dem Tragflansch 5 verschraubt ist.

[0019] Eine Bohrung 10 mit dem Innenradius B₁ weist, wie dies deutlich in Fig. 2 bis 4 gezeigt ist, drei in gleichem Abstand voneinander angeordnete achsparallele Nuten 8 auf, während am Umfang des Tragteils 3 ebenfalls gleichmäßig beabstandete Keile 9 vorgesehen sind, die etwas schmaler als die Nuten 9 des Schleifringes 1 sind. Die Zylinderflächen darstellenden Außenflächen der Keile 9 liegen auf dem Radius D₁, der nur wenig kleiner als der Radius B₁ ist. Der Schleifring 1 kann zunächst also mit so großem Spiel auf das Tragteil 3 geschoben werden, daß sich Schleifring und Tragteil kaum berühren. Bei Anliegen des Schleifringes 1 mit seiner Stirnfläche 7 an dem Tragflansch 5 ist die Rechtwinkligkeit des Schleifringes zur Drehachse exakt gegeben. Danach wird der Schleifring 1 gegenüber dem Flansch 5 mit seinem Tragteil 3 gedreht, bis die in Fig. 4 gezeigte Lage erreicht ist. Schließlich erfolgt die als solche bekannte Fixierung des Schleifringes an der Spannvorrichtung, beispielsweise mit Hilfe des in Fig. 1 gezeigten Spannflansches 2.

[0020] Damit ist gewährleistet, daß der Schleifring genau rund läuft und auch bei seiner Montage nicht beschädigt werden kann, da die Montage äußerst einfach ist, andererseits der Radius D₁ der Keile 9 (siehe Fig. 2) nahezu gleich dem Radius B₁ der Schleifscheiben Bohrung ist, und somit die Zentrierung vom Schleifring am Tragteil im pm-Bereich erfolgt.

[0021] Die in Fig. 5 und 6 gezeigte Spannvorrichtung gemäß einem weiteren Lösungsvorschlag dient ebenfalls zum Spannen des Schleifrings 1, der aus Bornitrid mit geeigneter Bindung gebildet ist und erfahrungsgemäß sehr empfindlich gegenüber Unwucht ist. Die Spannvorrichtung besteht aus der Antriebswelle 2, dem Tragflansch 3, dem Tragzapfen 4, dem Lagerzapfen 5 und dem Spannflansch 6.

[0022] Beim Einsetzen eines Schleifrings 1 wird dieser auf den Tragteil 3 des Tragflansches 5 geschoben, bis der Schleifring 1 an der Spannfläche 6 zur Anlage kommt. Dann wird der Spannflansch 2 auf einen Zapfen des Tragflansches 5 geschoben, bis er am Schleifring 1 zur Anlage kommt. Schließlich wird der Schleifring 1 zentriert und der Spannflansch 6 mittels (in Fig. 1 strichpunktiert angedeuteter) Schrauben fest gegen den Tragflansch 5 gezogen. Dadurch wird der Schleifring 1 festgespannt und bei Drehung der Antriebswelle 4 durch seinen Reibschluß zwischen den Flanschen 2 und 5 mitgenommen.

[0023] Der Schleifring 1 weist nach Fig. 5 und 6 in der Bohrung 10 drei ebenfalls achsparallele Nuten 8 auf, die gleichmäßig verteilt sind, also um jeweils 120° gegeneinander versetzt liegen. Der Tragteil 3 des Tragflansches 5 trägt drei Keile 11, 12 und 13, die ebenfalls gleichmäßig verteilt um jedes 120° gegeneinander versetzt liegen. Das Querschnittsprofil eines jeden Keils 11, 12 und 13 (vgl. Keil 11 in Fig. 5 und 6) steigt von einem kleineren Radius R1, der kleiner als der Bohrungsradius B1 ist, st etig auf einen größeren Radius R2 an, der größer als der Bohrungsradius B₁ ist. Dadurch wird die Kontur des Keiles 11 zu einer keilartig wirkenden schiefen Ebene, die bei Drehung des Schleifrings 1 im Uhrzeigersinn an den Rand der Nut 8 anläuft. So verhält es sich bei allen drei Keilen 11, 12 und 13. Eine Drehung des Schleifrings 1 im Uhrzeigersinn führt deshalb dazu, daß der Schleifring 1 sich an alle drei Keilkonturen anlegt und, von diesen gesteuert, in die in Fig. 5 gezeigte zentrierte Position rutscht. In dieser Position wird der Schleifring durch Anziehen des Spannflanschs 2 fixiert.

[0024] Der in Fig. 5 und 6 dargestellte weitere Lösungsvorschlag ermöglicht also, wie Fig. 6 zeigt, ein leichtes Aufschieben mit weitem Spiel, während er eine genaue Zentrierung ermöglicht, ohne daß der Tragteil 3 des Tragflansches 5 einen engen konzentrischen Sitz in der Schleifringbohrung 7 haben müßte. Vielmehr stellt sich der für das Zentrieren erforderliche enge "Sitz" zwischen den ansteigenden Konturen der Keile 11, 12 und 13 sowie den Rändern der Nuten 8-ein. So wird die Verwendung von Schleifringen 1 mit relativ großen Radialtoleranzen in den Schleifringbohrungen 7 möglich. Solche Schleifringe sind, weil ihre Bohrungen eine große Radialtoleranz haben dürfen, in der Herstellung billiger als bisher übliche Schleifringe.

[0025] Die Drehrichtung der Spannvorrichtung ist in Fig. 6 mit einem Pfeil 15 bezeichnet. Es ist zweckmäßig, daß die Kontur der Keile entgegen der Drehrichtung gemäß dem Pfeil 15 ansteigt, daß also z.B. beim Keil 11 der kleinere Radius R1 voranläuft.

[0026] Das Ansteigen der Keilkontur vom kleineren Radius R1 auf den größeren Radius R2 kann auf verschiedene Weise realisiert werden. Im Prinzip ist sogar ein lineares Ansteigen möglich. Eine fertigungstechnisch besonders einfache Lösung zeigt Fig. 6. Danach ist die Kontur des Keils 11 kreisbogenförmig, wobei jedoch der Krümmungsmittelpunkt M2 des Kreisbogens mit dem Radius R um die Exzentrizität x vom Mittelpunkt M1 des Tragteiles 3 des Tragflansches 5 seitlich versetzt ist.

Ansprüche

1. Spannvorrichtung für einen Schleifring mit einem Spann- und einem Tragflansch, dessen Tragteil mehrere über seine Länge verlaufende, radial vorspringende Keile aufweist, welche entsprechenden Nuten in der Bohrung des Schleifringes zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der die Keile (9) umschließende Radius (D₁) nur wenig kleiner als der Bohrungsradius (B₁) des Schleifringes (1) ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Keile (9) vorgesehen sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterschied der Radien (D₁; B₁) maximal 5 pm beträgt.

4. Spannvorrichtung für einen Schleifring mit einem Spann- und einem Tragflansch, dessen Tragteil mehrere über seine Länge verlaufende, radial vorspringende Keile aufweist, welche entsprechenden Nuten in der Bohrung des Schleifringes zugeordnet sind, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Querschnittsprofil jedes Keils (11, 12, 13) von einem kleineren Radius (R1), der kleiner als der Bohrungsradius (B₁) des Schleifrings (1) ist, stetig auf einen größeren Radius (R2) ansteigt, der größer als der Bohrungsradius (B₁) ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Keil (11, 12, 13) eine vom kleineren Radius (R1) auf den größeren Radius (R2) ansteigende Kontur in Form eines Kreisbogens mit dem Radius (R) hat, dessen Krümmungsmittelpunkt (M2) um eine Exzentrizität (x) vom Mittelpunkt(M1) des Tragteiles (3) des Tragflansches (5) seitlich versetzt ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß bei jedem Keil (11, 12, 13) die Kontur entgegen der Drehrichtung (15) des Tragteiles (3) ansteigt.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet , daß drei Keile (11, 12, 13) über den Umfang des Tragteiles (3) des Tragflansches (5) gleichmäßig verteilt sind.

Zeichnung