Vorrichtung zur lagebestimmten lösbaren Verbindung zweier Maschinenteile In der Praxis des Maschinenbaus besteht häufig die Aufgabe, die lösbare Verbindung zweier Körper in exakter Weise zu reproduzieren, z. B. die Verbindung zwischen einer Werkzeugmaschine und einem Werk- zeughalter.
Eine sehr genaue Bestimmung der gegenseitigen Lage zweier lösbar verbundener Körper erreicht man, wie bekannt, mit Hilfe zweier in Passbohrungen des Grundkörpers aufzunehmender Zylinderstifte des Aus- tauschköpers, wobei die eigentliche Verbindung der Körper in, der definierten gegenseitigen Zuordnung durch besondere Befestigungselemente erfolgt. Diese Verbindungsart eignet sich jedoch nicht für eine schnelle Herstellung der Verbindung, zumal wenn die Zylinder stifte des Austauschkörpers wahlweise in verschiedenen Passbohrungen desselben oder mehrerer Grundkörper einsetzbar sein sollen.
Das in diesem Falle erforderliche Spiel würde die Lagebestimmung beeinträchtigen.
Der Ersatz der vorgenannten Zylinderstifte durch Spreizdorne, mit denen sich Masstoleranzen überbrük- ken lassen, erscheint im allgemeinen zu aufwendig, insbesondere für die meist in Betracht kommenden kleinen Durchmesser der Verbindungsbohrungen.
Gemäss der Erfindung besteht eine Vorrichtung zur lagebestimmten lösbaren Verbindung zweier Maschinen- teile,aus einem Paar miteinander verbundener paralleler Dorne, die in Bohrungen eines Grundkörpers einsetz bar sind und von denen der eine Dorn in Richtung des anderen Dornes neigbar ist. Diese Dorne sind vor zugsweise durch eine Brücke miteinander verbunden und durch Bohrungen des mit dem Grundkörper zu verbindenden Austauschkörpers in die Bohrungen des Grundkörpers einsetzbar. Einer der Dorne kann stellen weise elastisch ausgebildet sein, vorzugsweise dadurch, dass der betreffende Dorn an seinem mittleren Teil blatt federartig gestaltet ist.
Etwa parallel zu diesem Matt federartig ausgebildeten Teil kann ein Keil angeordnet sein, der sich einseitig auf eine Schrägfläche des ver jüngten Dornteils abstützt und durch eine Druck- schraube in Achsrichtung des Dornes verstellbar ist. Es können auch beide Dorne stellenweise elastisch aus gebildet sein. Nach einer bevorzugten Ausführungs form ist auch die Verbindungsbrücke elastisch aus= gebildet.
Die Elastizität kann durch je zwei von gegen überliegenden Seiten des elastisch zu gestaltenden Teils ausgehenden und zu dessen Längsachse hin verlaufen den Einschnitten erreicht werden. Die Dornenden kön nen an den einander gegenüberliegenden Seiten senk recht zur Verbindungsgeraden der beiden Dorne abge flacht sein. Die Dornenden können hohlzylinderförmig ausgebildet sein. Ferner kann zumindest der neigbare Dorn in der Ebene der Stossfläche zwischen Austausch körper und Grundkörper eine Ringnut besitzen. Der mittlere Teil der Verbindungsbrücke ist vorzugsweise als quergestellte Blattfeder ausgebildet.
Die Dorne kön nen im Austauschkörper selbst befestigt sein. Einer der Dorne kann um eine Querachse schwenkbar im Aus tauschkörper gelagert sein.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dar gestellt und erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung zur lagebestimmten- lös baren Verbindung zweier Maschinenteile, schematisch und im Längsschnitt, Fig. 2 Querschnittsdarstellung der vierseitig abge flachten, prismenförmigen Enden zweier Dorne, Fig. 3 eine andere Ausführungsform des Spann- mechanismus, Fig. 4 eine ,andere Ausführungsform der Vorrichtung mit federnden Dornen und federnder Brücke, in einem Längsschnitt, Fig. 5 Querschnittsdarstellung eines zweiseitig ab geflachten Dornes, Fig.
6 Querschnittsdarstellung eines hohlzylinder- artigen Dornes, Fig. 7 eine Spannvorrichtung für flache Maschinen teile mit federnder Brücke in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt, Fig. 8 einen Werkzeughalter für eine Drehmaschine, schematisch und im Schnitt und Fig. 9 einen verkürzten Dorn mit Querachse, sche matisch und im Längsschnitt.
In der Schnittdarstellung der Fig. 1 ist mit 1 ein Austauschkörper bezeichnet, der lösbar mit dem Grund körper 2 verbunden werden soll. Zu diesem Zweck sind der Austauschkörper 1 und der Grundkörper 2 mit je zwei parallelen und übereinstimmenden Bohrungen ver sehen, in die - wie aus der Querschnittsdarstellung der Fig. 2 hervorgeht - kurze, vierseitig abgeflachte und dadurch prismenförmige Enden zweier Dorne 3, 4 ein setzbar sind. Nach oben zu besitzen die Dorne 3, 4 durch die Bohrungen des Austauschkörpers 1 hindurchragende kräftige Verlängerungen, die an ihren Enden durch eine Spannbrücke 5 miteinander unverdrehbar verbun den sind.
Auf diese Weise ist die im Sinne der Erfindung erforderliche gemeinsame Achsenebene der beiden Dorne 3, 4 gewährleistet.
Während der Dorn 3 als starrer Körper anzusehen ist, lässt sich der Dorn 4 infolge einer blattfederartigen Ausbildung seines mittleren Teils 6 zur Überbrückung des Spieles in Richtung des ersten Doms 3 neigen.
Die aus dieser Hebelbewegung resultierende Schubkraft bewegt den Austauschkörper 1 und bringt dadurch beide Dorne 3, 4 an den unteren Enden mit ihren einander zu gekehrten Flächen gegen die Bohrungswände des Grund körpers 2 und mit den einander abgekehrten Flächen gegen die Bohrungswände im Austauschkörper 1 zur Anlage. Damit ist - die Lage des Austauschkörpers 1 zum Grundkörper 2 eindeutig und spielfrei bestimmt. Der Dorn 4 weist in der Umgebung der sich gegenseitig verschiebenden Bohrungskanten der Teile 1 und 2 eine Ausnehmung 4a auf, so dass die Abstützung des geneig ten Dorns 4 innerhalb der Bohrungen erfolgt.
Nach Erreichen der Endlage kann der Austauschkörper 1 noch mit einer oder mehreren Spannschrauben 7 gegen. die Oberfläche des Grundkörpers 2 festgezogen werden.
Die gegenseitige Verspannung der beiden Dorne 3, 4 erfolgt über einen sich an der Bohrungswand des Aus tauschkörpers 1 abstützenden Keil 8 mittels. einer Druck- schraube 9. Nach dem Lösen der Druckschraube 9 las= sen sich die eine Einheit bildenden Elemente 3, 4, 5 nach oben herausziehen und z. B. zur Befestigung eines anderen Austauschkörpers an demselben oder einem anderen Grundkörper verwenden.
Mit Hilfe eines federbelasteten Hebels kann die Funktion der Druckschraube 9 durch die Spannschraube 7 mit übernommen werden.
Eine derartige Abwandlung des Spannmechanismus ist in der Fig. 3, die einen Teil der Spannbrücke 5a veranschaulicht, dargestellt, wobei die abgeänderten Teile über den entsprechenden Teilen der Anordnung nach der Fig. 1 angeordnet wurden. Unterhalb des Kop fes der Spannschraube 7a ist ein Hebel 10 über Kegel pfanne und Kugelscheibe schwenkbar gelagert. Das in der Figur rechte Ende des Hebels drückt auf einen nur teilweise dargestellten Bolzen 11, der wiederum auf einen der Anordnung nach Fig. 1 entsprechenden Bol zen 8 wirkt. Das andere Ende des Hebels 10 wird durch eine Druckfeder 12 nach oben gedrückt, deren unteres Ende sich auf die Spannbrücke 5a abstützt.
Die Charak teristik der Druckfeder 12 ist auf die erforderlichen Ver formungskräfte abgestimmt. Eine Schraube 13 dient dazu, der Druckfeder 12 die erforderliche Vorspannung zu erteilen und den Hebel 10 zu führen. Mittels der Spannschraube 7a wird der Hebel 10 bis zum Aufsetzen auf die Spannbrücke 5a niedergedrückt. Damit ist zu gleich jede weitere Beweglichkeit des Hebels 10 durch Reibschluss unterbunden.
Durch praktische Versuche konnte festgestellt wer den, dass bei einem Werkzeughalter nach der Erfindung die Lageabweichungen nach wiederholtem Lösen und Spannen im Bereich von nur 2,u bleiben. Diese Ge nauigkeit wird durch, unterschiedlich starkes Festspan nen nicht beeinträchtigt.
Die Erfindung ermöglicht eine besonders raumspa rende, genaue Wechselverbindung, die insbesondere im Rahmen einer systematischen Werkzeugvoreinstellung Vorteile bringt. Einsatzmöglichkeiten der Erfindung be stehen insbesondere bei spanenden Maschinen mit ein heitlich gestaltbaren Haltern beliebiger Höhe, wie Front drehmaschinen mit halb- oder vollautomatischem Ar beitsablauf und Sondermaschinen, aber auch bei Ein- oder Mehrspindelautomaten.
Das Spannprinzip nach der Erfindung ermöglicht eine Reihe weiterer konstruktiver Ausgestaltungen, von denen einige nachfolgend beschrieben werden sollen.
Die Ursymmetrie der Vorrichtung nach Fig. 1, die dadurch gegeben ist, dass nur einer der Dorne stellen weise elastisch ausgebildet ist, während der andere Dorn ein starres Gebilde darstellt, kann durch zwei stellen weise elastische Dorne beseitigt werden. Diese Dorne werden zweckmässig durch eine ebenfalls stellenweise elastisch ausgebildete Verbindungsbrücke gespannt, wo bei die elastische Durchbiegung der Brücke vorzugs weise durch eine oder mehrere Spannschrauben erfolgt, mit denen der Austauschkörper gegen die Oberfläche des Grundkörpers festgezogen wird.
Bei Austausch körpern, die senkrecht zur Kontaktfläche des damit zu verbindenden Maschinenbauteils (Grundkörpers) nur eine geringe Ausdehnung haben, lassen sich die dann sehr kurzen Dorne nicht elastisch ausbilden. Es wurde aber gefunden, dass die Dorne in diesem Falle starr ausgebildet werden können, da durch die elastische Brücke bereits die erforderlichen Neigungsbewegungen der Dorne erzielt werden können.
In der Schnittdarstellung der Fig. 4 ist mit 1 wie der der Austauschkörper bezeichnet, der lösbar mit dem Grundkörper 2 verbunden werden soll. Die Auf nahmebohrungen 3'-7' im Grundkörper 2 sind mit gehärteten Buchsen 8' iausgekleidet. Den Bohrungen 3' bis 7' entsprechen wiederum Bohrungen 9'-12' in dem Austauschkörper 1. Die Dorne 14, 15 sind unverdreh- bar mit der Brücke 19 verbunden.
Auf diese Weise ist die im Sinne der Erfindung erforderliche gemeinsame Achsenebene der beiden Dorne 14, 15 gewährleistet. Beide Dorne weisen je zwei Einschnitte 16 auf, wodurch die Knickbarkeit der Dorne 14, 15 in der gemeinsamen Ebene erreicht wird. Ebenso ist die Spannbrücke 19 mit einem Einschnitt 17 versehen, der eine begrenzte Durchbiegung der Brücke 19 dadurch gestattet,
dass der mittlere Brückenabschnitt noch einen geringen Abstand vom Austauschkörper 1 aufweist, wenn die beiden äusse ren Brückenabschnitte auf diesem Körper 1 aufliegen. Die Durchbiegung erfolgt mittels einer Spannschraube 18, durch die der Austauschkörper 1 zugleich gegen die Oberfläche des Grundkörpers 2 festgezogen wird.
Die aus der Hebelbewegung der Dorne 14, 15 resultie- rende Schubkraft bewegt den Austauschkörper 1 und bringt dadurch beide Dorne 14, 15 an den unteren En den mit ihren einander zugekehrten Flächen gegen die Buchsenwände des Grundkörpers 2 und mit den ein- ander abgekehrten Flächen gegen die Bohrungswände im Austauschkörper 1 zur Anlage. Damit ist die Lage des Austauschkörpers 1 zum Grundkörper 2 eindeutig und spielfrei bestimmt. Die Dorne 14,
15 weisen in der Umgebung der sich gegenseitig verschiebenden Boh rungskanten der Teile 1 und 2 eine Ausnehmung auf, so dass die Abstützung der geneigten Dorne 14, 1'5 in nerhalb der Bohrungen erfolgt.
Wie aus der Querschnittsdarstellung der Fig. 5 her vorgeht, sind die Dorne an ihren unteren Enden zwei seitig abgeflacht. In der Fig. 6 ist ein Schnitt durch einen abgewandelten hohlzylinderartigen Dorn dargestellt. Der Dorn legt sich im Bereich seiner Elastizität der Boh rungswandung an.
In der Fig. 7 ist die Abwandlung der vorbeschriebe nen Spannvorrichtung dargestellt. Das sehr flache, mit dem Maschinenbauteil 20 zu verbindende Teil 21 be dingt sehr kurze Dorne 22. Die erforderliche Neigung der Dorne lässt sich aber allein schon durch die Durch biegung der Brücke 24 erzielen. Diese Durchbiegung erfolgt wie im Falle der Vorrichtung nach Fig. 1 mit Hilfe einer oder zweier nicht dargestellter Spann schrauben. Das Mass der Durchbiegung wird durch den Abstand bestimmt, den die Unterseite des mittle ren Brückenteiles von den dem Teil 20 anliegenden Auflagerflächen 25 aufweist.
Im Gegensatz zur An ordnung nach Fig. 1 werden durch die Hebelbewegung der Dorne 22 deren einander zugekehrten Wirkflächen gegen die Bohrungswände im Austauschteil 21 und de ren einander abgewandten Wirkflächen gegen die Buch senwände des Grundkörpers 20 gedrückt. Die dabei erfolgende Stauchung in Längsrichtung der Brücke 24 wird durch die quergestellte Blattfeder 26 aufgenommen, ohne dass dadurch deren Scharnierwirkung beeinträch tigt wird. Wegen dieses Vorteils kann die Feder 26 auch bei einer Anordnung nach Fig. 4 Anwendung finden.
In Weiterbildung der Erfindung kann der Austausch körper selbst die Funktion der Verbindungsbrücke über nehmen. Auf diese Weise lassen sich bei räumlich be engter Unterbringungsmöglichkeit für den Austausch körper und dessen Verbindungselemente günstigere Bau masse erreichen.
In der Schnittdarstellung der Fig. 8 ist mit 31 ein Austauschkörper, z. B. ein Werkzeughalter für eine Drehmaschine, bezeichnet, der lösbar mit dem Grund körper 32 verbunden werden soll. Der Austauschkörper 32 ist mit zwei Bohrungen 33, 34 für Spannschrauben 47 versehen, die in entsprechenden Bohrungen 33', 34' des Grundkörpers 32 einschraubbar sind.
In dem Werkzeughalter 31 ist ein Dorn 35 fest angeordnet. Ein zweiter Dorn 36, der in seinem mittle ren Teil blattfederartig ausgebildet ist, ist mit seinem oberen Ende in eine Bohrung des Halters 31 einge presst, während sein unterer Teil einen verringerten Duchmesser aufweist. Beide Dorne 35, 36 weisen teil ringförmige Kontaktflächen 37, 38 zur Anlage an den einander zugewandten Wandungen der Bohrungen 39, 40 im Grundkörper 2 auf. Eine weitere, ähnlich ge staltete Kontaktfläche 41 am Dorn 3 6 dient zur Anlage an der Aussenwandung der Bohrung 40' im Halter 1.
Ferner befindet sich oberhalb der Kontaktfläche 41 eine weitere Kontaktfläche 42 mit einem vorbestimmten Ab stand zur Bohrungswand 40'.
Wird durch Anziehen der Schraube 43 bei gelösten Spannschrauben 47 der Dorn, 36 bis zum Anlegen der grössten Ausknickstelle 42 an die Bohrungswand 40' geknickt, so zieht die Kontaktfläche 41 den Halter 31 in eine definierte Lage, die dann erreicht ist, wenn alle vier Kontaktflächen 37, 38, 41 und 42 den zugeordneten Bohrungswandungen gleichmässig anliegen. Die Kontakt- fläche 41 begrenzt die lagebestimmende Bewegung der Dorne.
Der vorbestimmte Abstand der Kontaktfläche 41 zur Bohrungswand wird etwas zu gross bemessen, um eine starke gegenseitige Anpressung der übrigen Kontaktstellen zu erreichen. Die Blattfeder 44 im Dorn 36 dient als Doppelscharnier zur Aufhängung des Dor- nes, ausserdem zur dauernden Sicherung der Winkellage um seine Achse.
Die Blattfeder 44 kann auch durch eine Achse er setzt werden, wie dies in dem Teilschnitt der Fig. 9 dargestellt ist. Der verkürzte Dorn 45 ist in diesem Falle mittels einer Querachse 46 im Halter 31' gelagert. Die Kippung des Dornes 45 erfolgt wiederum mit Hilfe einer Schraube 43'.