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Dokumentenidentifikation DE69509364T2 26.08.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0741631
Titel RADIAL ARRETIERTE VORRICHTUNG FÜR SCHEIBE UND SPINDEL
Anmelder Unova U.K. Ltd., Aylesbury, Buckinghamshire, GB
Erfinder LAYCOCK, Michael, Keighley West Yorkshire BD20 7DH, GB
Vertreter Patentanwälte Wasmeier, Graf, 93055 Regensburg
DE-Aktenzeichen 69509364
Vertragsstaaten DE, ES, FR, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 25.01.1995
EP-Aktenzeichen 959064270
WO-Anmeldetag 25.01.1995
PCT-Aktenzeichen GB9500147
WO-Veröffentlichungsnummer 9519870
WO-Veröffentlichungsdatum 27.07.1995
EP-Offenlegungsdatum 13.11.1996
EP date of grant 28.04.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.08.1999
IPC-Hauptklasse B24B 45/00
IPC-Nebenklasse B24D 5/16   

Beschreibung[de]
Radiale Arretierung von Rädern auf Spindeln Feld der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erzielen einer radialen Arretierung von Rädern auf Spindeln, insbesondere der Arretierung von Schleifrädern, beispielsweise Diamant- und Bor-Nitrid-(CBN)-Schleifrädern auf der Spindel einer Schleifmaschine.

Hintergrund der Erfindung

Wenn Diamant oder CBN-Schleifräder auf der Spindel einer Schleifmaschine befestigt werden, ist es entscheidend, sicherzustellen, daß die Arretierung des Rades auf der Spindel einwandfrei ist. Dies bedeutet, daß die Befestigung das Rad auf der Spindel einwandfrei radial arretieren soll, so daß die Radachse mit der Spindelachse zusammenfällt. Im Idealfall ist eine Genauigkeit in der Größenordnung von weniger als 1 Mikron erforderlich.

Zum Zweck der Erzielung einer "einwandfreien" Befestigung ist bekannt, das Schleifrad mit Hilfe einer innen genuteten Hülse zu zentrieren, die auf der Maschinenspindel selbst zentrierend angeordnet ist, wenn das Rad in seiner Position festgezogen wird. In der Praxis jedoch ist eine Anordnung dieser Art aufwendig und nicht immer effektiv.

Es ist ferner aus EP-A- 321 970 eine Einrichtung zum Befestigen eines Rades auf einer Spindel bekannt, die einen Flansch auf der Spindel, gegen den das Rad in axialer Richtung positioniert ist, und einen Kugellagerlaufring über einen Teil der Spindel auf der gleichen Seite des Flansches am Rad in Eingriff bringbar ist, aufweist. Bei einer derartigen Anordnung ist der erwähnte Teil der Spindel als regelmäßiges Vieleck ausgebildet, so daß eine Winkeldrehung des Kugellagerlaufringes relativ zur Spindel bewirkt, daß der Laufring in Eingriff mit einer kreisförmigen Öffnung im Rad kommt, was eine Zen tralisierung des Rades zur Folge hat. Die Herstellung dieses regelmäßigen Polygons kann ein sehr aufwendiger Arbeitsvorgang sein, und zusätzlich kann die richtige Drehung des Kugellagerlaufringes eine exakte Überwachung erforderlich machen.

Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte und eine vereinfachte Methode und Einrichtung zum Befestigen eines Rades, z. B. eines Schleifrades, auf einer Maschinenspindel anzugeben.

Beschreibung der Erfindung

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Befestigen eines Rades auf einer Antriebsspindel nach dem Anspruch 1 vorgeschlagen.

Gemäß diesem Verfahren dient die fortschreitende Bewegung des Rades gegen den Flansch zum Zentrieren des Rades auf der Spindelachse mit einer Genauigkeit, die durch die Identität der Durchmesser der Kugeln, die den Kugellaufring bilden, festgelegt ist. Da diese Kugeln mit sehr hoher Toleranz hergestellt werden können, ergibt die Erfindung eine sehr einfache und exakte Zentrierung des Rades auf der Spindel.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Einrichtung zum Befestigen eines Rades auf einer Spindel vorgeschlagen, um eine positive, radiale, zentralisierte Lagerung darauf zu erzielen, wie dies im Anspruch 2 vorgeschlagen ist.

Die Kugeln des Kugellagerlaufringes sind in Hinblick auf Durchmesser und Rundheit genau aufeinander abgestimmt, um den exakten Außendurchmesser für den Kugellagerlaufring zu erzielen, derart, daß bei vollständigem Festziehen ein Interferenz-Sitz zwischen dem Rad und den Kugeln und der Spindel erreicht wird. Während des Festziehens rollen die Kugeln in die Positionen, die für eine einwandfreie Zentrierung des Rades auf der Spindel geeignet sind, und wirken zusammen mit den gehärteten Oberflächen dahingehend, daß eine Interferenz absorbiert wird. Wenn der Festziehvorgang abgeschlossen ist, wird die Exaktheit des Pass-Sitzes des Rades nur durch die Herstelltoleranz des Rades und die Toleranz der Kugeldurchmesser beeinflußt.

Wiederholbarkeit und einwandfreier Lauf hängen von einer reproduzierbaren Härte um die Innenseite der Radöffnung (Öffnung) und der zugeordneten Oberfläche des Spindelendes ab. Während in der Theorie drei gleich beabstandete Kugeln ausreichend sind, um das Rad zu arretieren und zu zentrieren, werden in der Praxis eine größere Anzahl von Kugeln um das Spindelende herum vorgesehen.

Obgleich die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, ist mit der Erfindung insbesondere die Befestigung von Schleifrädern, z. B. Diamant- und CBN-Schleifrädern, auf den Spindeln von Schleifmaschinen möglich.

Die Erfindung liegt wahlweise in einer Schleifmaschine mit einer Antriebsspindel für ein Schleifrad sowie einer Vorrichtung zum Befestigen des Schleifrades daran.

Zusätzliche Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, die zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Radbefestigung im axialen Querschnitt, die in vertikaler Richtung geteilt ist, um den Klemmzustand in der oberen Hälfte und den klemmfreien Zustand in der unteren Hälfte zu zeigen,

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform im axialen Querschnitt, im klemmfreien Zustand,

Fig. 3 eine Radbefestigung, wie sie nicht Gegenstand der Erfindung ist,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform im axialen Querschnitt, die ähnlich wie in Fig. 1 unterteilt ist, um die geklemmten und nicht geklemmten Zustände zu zeigen, und

Fig. 5 in vergrößertem Maßstab eine Detailansicht eines Kugelkäfigs nach Fig. 4.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Nach Fig. 1 weist eine Antriebsspindel 10 einer Schleifmaschine einen radialen Flansch 12 auf, der einen axialen Anschlag für ein Schleifrad ergibt, wenn es auf die Spindel aufgesetzt ist, ferner ein Ende 14 mit verlängertem Durchmesser ausserhalb des Flansches, um das Rad aufzunehmen. Die Oberfläche 16 des Spindelendes 14 ist oberflächengehärtet.

Um das oberflächengehärtete Spindenende 14 herum ist ein Kugelkäfig 18 aufgesetzt, der eine Vielzahl von Kugeln 20 aufnimmt, die einen Kugellagerlaufring bilden, welcher kreisförmig um das Spindelende 14 angeordnet ist. Bei dem speziellen Beispiel sind 36 Kugeln im Laufring vorgesehen, um sie bestehen aus gehärtetem Stahl.

In der oberen Hälfte der Fig. 1 ist das Schleifrad 26 in seiner Position gegen den Flansch 12 geklemmt dargestellt. In der unteren Hälfte ist die nicht geklemmte Position, teilweise ausgebaut, dargestellt, und in diesem Zustand ist der Käfig 18 axial unter Wirkung von Federn 22, die auf eine Beilage 24 wirken, verschoben.

Die Innenfläche 28 der zentralen Öffnung des Schleifrades 26 verjüngt sich in axialer Richtung von einem Eingang 30 an einer Stirnseite des Rades und ist oberflächengehärtet, um die äußere Lauffläche für den Kugellagerlaufring 20 auszubilden. Axial außerhalb des Eintrittsbereiches 30 ist die Innenfläche der zentralen Öffnung zylindrisch. Eine Klemmplatte 32 ist in axialer Richtung durch Festziehen einer Zentnerschraube 34 festgelegt, so daß das Schleifrad 26 zwischen der Platte 32 und dem Flansch 12 festgeklemmt wird.

Die Wirkung des Festziehens der Schraube 34 verschiebt den Kugellagerlaufring und den Käfig 18, 20 in axialer Richtung nach innen.

Die Kugeln 20 zentrieren das Rad auf der Spindel selbsttätig und das Rad wird darüber hinweggedrückt; die verjüngte Öffnung 30 erleichtert das Einführen des Rades über den Kugellagerlaufring und den zylindrischen Bereich der Innenöffnung des Rades, in dem ein genauer Interferenz-Sitz mit Null-Abstand zwischen den Kugeln 20 und der gehärteten Oberfläche 28 erzeugt wird, wobei die Interferenz absorbiert wird, wenn das Rad in seine endgültige geklemmte Position gezogen wird. Das Rad 26 ist gegen den Flansch 12 im oberen Teil der Figur geklemmt dargestellt.

Um das gewünschte Resultat zu erzielen, sind die Kugeln 20 genau in bezug auf die Größe angepaßt, so daß der Aussendurchmesser der Kugeln praktisch bis auf eine sehr kleine Toleranz identisch ist.

Fig. 2 zeigt eine mofizierte Ausführung, bei der ähnliche Bezugsziffern verwendet worden sind, die ähnliche Teile bezeichnen. Hierbei werden die Kugeln 20 an Ort und Stelle durch einen Haltering 36 gehalten, der mit der Spindel 10 mittels Schraube 38 befestigt ist. Ein äußerer Ring 40 kann in ähnlicher Weise am Gegenstand 32 festgezogen werden, um die Kugeln in Position zu bringen, wobei Schrauben 42 verwendet werden; eine Anzahl dieser Schrauben sind in gleichem Winkel um den Ring 40 beabstandet vorgesehen. Der Maßhaltigkeitseffekt, der sich beim Festziehen ergibt, ist ähnlich dem, der in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben ist, und vorzugsweise werden die Schrauben 42 progressiv um den gesamten Ring herum festgezogen.

Die Anordnung nach Fig. 1 hat den Vorteil, daß ein Festziehen an einer einzigen Stelle vorgenommen wird.

In der Anordnung nach Fig. 3 sind die Kugeln zwischen zwei sich verjüngenden Oberflächen eingeschlossen dargestellt, im Gegensatz zu dem Einschluß zwischen zylindrischen Oberflächen, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt.

Wie bei der erstbeschriebenen Ausführungsform benötigt die Anordnung nach Fig. 2 exakt angepaßte Kugeln, die in Hinblick auf Größe und Rundheit ausgewählt sind, um den entsprechenden korrekten Aussendurchmesser des Kugellagerlaufringes zu erreichen und eine exakte Zentrierung des Rades auf der Spindel zu erzielen.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist eine Maschinenspindel 66 mit einem Flansch 68 und einem Ende 70 mit reduziertem Durchmesser ausgeführt, das oberflächengehärtet ist, um eine sehr harte Umfangsfläche 72 zu erzielen.

Auf der gehärteten Oberfläche 72 ist ein Kugellagerlaufring gelagert, der einen Käfig 74 besitzt, welcher 36 Kugeln 76 enthält. Die Anordnung ist im nicht geklemmten Zustand im unteren Teil der Fig. 4 und in geklemmtem Zustand im oberen Teil der Fig. 4 dargestellt.

Der Kugelkäfig 74 nimmt die Kugeln 76 in ihrer Position auf, in der das Schleifrad 78 zentriert ist. Letzteres ist innen mit einem gehärteten Ring 79 ausgekleidet, der vorzugsweise aus gehärtetem Stahl oder dergl. besteht.

Eine zentrische Schraube 80 klemmt die Platte 82 direkt auf dem Schleifrad 78 fest. Wenn das Schleifrad 78 nach rechts verschoben wird, indem die Schraube 80 gedreht wird, werden die Kugeln 76 ebenfalls nach rechts gegen die Federn 84 gedrückt. Wie oben beschrieben, wird damit das Schleifrad 78 um die Spindel 66 zentriert.

Antriebsbolzen 86 erstrecken sich zwischen dem Rad und dem Flansch und stellen eine Antriebsverbindung zwischen dem Flansch und dem Schleifrad 78 her.

Dichtungen 88, 90 sind vorgesehen, um den Spalt zwischen dem Kugelkäfig 74 und dem Schleifrad 78 sowie einen Spalt zwischen dem Schleifrad 78 und dem Flansch 68 abzudichten. Die Abdichtungen 88, 90 verhindern den Eintritt von Kühlmittel und/oder Schmutz in den die Kugeln 76 aufnehmenden Raum. Damit werden die Kugeln geschützt und die Lebensdauer des Kugellagerlaufringes wird verlängert.

Fig. 5 stellt eine Detailansicht in vergrößertem Maßstab der Fläche 92 in Fig. 4 dar. Jede Kugel 94 ist zwischen ihrer mit 94 und 94' bezeichneten Position beweglich. Das Festziehen der Schraube 80, wie in Fig. 4 gezeigt, bewirkt eine Axialbewegung des Kugellagerkäfigs 96, so daß die Kugeln aus ihrer nichtgeklemmten Position 94 in ihre geklemmte Position 94' beweglich sind. Federn 98 arretieren die Kugeln 94 innerhalb der Schlitze 100 und ein zylindrischer Endanschlag 102 und eine Schraube 104 dienen dazu, die Kugeln und Federn in ihren Schlitzen zu halten.

In Fig. 4 kann das innere Ende des gehärteten Stahlringes 79 verjüngt oder in einfacher Weise mit einem vergrößerten Durchmesserbereich ausgebildet sein, um das Aufsetzen des Ringes auf den Kugellagerlaufring zu erleichtern. Die Wirkung des Festziehens der Klemmplatte 82 drückt zunächst die Kugeln gegen ihre Federn und erzeugen dann einen Interferenz-Sitz, wenn die Kugeln in den zylindrischen Bereich mit kleinerem Durchmesser des Ringes 79 gedrückt werden, damit sie zwischen den beiden zylindrischen Flächen des Ringes 79 und des Spindelendes liegen.


Anspruch[de]

1. Verfahren zum Befestigen eines Rades (26) auf einer Antriebsspindel (10), um eine positive radiale, zentralisierte Lagerung des Rades auf der Spindel zu erzielen, bei dem die Spindel mit einem Flansch (12) in der Nähe eines oberflächen-gehärteten Endbereiches (14) versehen ist, über den eine zentrische Öffnung (28) des Rades im Pass-Sitz angeordnet ist, wobei ein Kugellagerlaufring (18) mit eng passenden Kugeln (20) über der Spindel in der Nähe des Flansches befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad gegen den Flansch axial so versetzt angeordnet ist, daß es fortschreitend einen Druck auf einen zylindrischen, nicht verjüngten Bereich der Radöffnung (28) über den Kugellagerlaufring ausübt, um einen rundum wirkenden Interferenz-Sitz zwischen dem Rad und den Kugeln sowie den Kugeln und dem Endbereich der Spindel auszuüben, wobei die fortschreitende Bewegung des Rades gegen den Flansch zum Zentrieren des Rades auf der Spindel (10) dient, und die Radöffnung verjüngt (30) ausgebildet ist, um das Aufsetzen des Rades auf die Spindel zu erleichtern.

2. Einrichtung zum Befestigen eines Rades (26) auf einer Spindel (10) zur Erzielung einer positiven, radialen, zentralisierten Lagerung, mit einer Spindel mit einem Flansch (12), gegen den das Rad in axialer Richtung positioniert werden kann, und einem Kugellagerlaufring (18) mit eng passenden Kugeln (20) um die Spindel auf der gleichen Seite des Flansches wie das Rad, gekennzeichnet durch eine verjüngte Öffnung (30) im Rad, die ermöglicht, das Rad über den Kugellagerlaufring zu drücken, und eine axiale Antriebsvorrichtung mit einer Druckplatte (32) zum axialen Verschieben des Rades relativ zur Spindel, um einen zylindrischen, nicht verjüngten Bereich der Radöffnung progressiv über den Kugellagerlaufring in einen über den gesamten Umfang wirkenden Interferenz-Sitz mit der Spindel und in Kontakt mit dem Flansch zu drücken.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, bei der die Öffnung (30) im Rad an dem Ende vergrößert ist, das auf die in Kontakt mit dem Flansch (12) befindliche Stirnfläche öffnet, um den Sitz des Rades (26) auf dem Kugellagerlaufring (18) zu erleichtern, wobei der übrige Teil der Öffnung im Rad ein zylindrischer Abschnitt (28) ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Druckplatte (32) dazu dient, den Kugellagerlaufring (18) wie auch das Rad (26) in axialem Sinn gegen den Flansch (12) zu drücken.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Antriebsvorrichtung eine erste Druckplatte (36), die auf den Kugellagerlaufring wirkt, und eine zweite Druckplatte (40), die auf das Rad (26) wirkt, aufweist, wobei die beiden Druckplatten voneinander unabhängig beweglich sind, um ihre entsprechende Klemmwirkung auszuführen.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, bei der die Öffnung im Rad sich von einem vergrößerten Ende (30) gegen einen zylindrischen Abschnitt (28) verjüngt.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, bei der eine Stufe zwischen dem vergrößerten Ende und dem zylindrischen Abschnitt ausgebildet ist, der den Interferenz-Sitz mit dem Kugellagerlaufring ausbildet, wobei die Stufe verjüngt ist, um die Kugeln in den zylindrischen Abschnitt leichter einbringen zu können.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-7, bei der die gegenüberliegenden Stirnflächen der Radöffnung und die Spindel oberflächengehärtet sind, um einen hohen Abrieb-Widerstand zu erzielen.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, bei der die Antriebsvorrichtung eine Schraubanordnung (34) aufweist, um die Teile miteinander zu verklemmen, und die Schraubanordnung direkt zwischen einer Klemmplatte (32) und dem Spindelende (14) wirkt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, bei der eine erste Schraubanordnung (38) vorgesehen ist, die zum Festklemmen eines ersten Ringbauteiles (36) dient, um die Kugeln (20) in ihrer Position festzulegen, und ein zweites Ringbauteil (40) und eine zugeordnete Schraubanordnung (42) zum Festklemmen des Rades (26) an dem Flansch (10) dienen.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-8, bei der eine erste Schraubanordnung (62) zum Festklemmen eines Kugellagerlaufring-Endabschlusses mit dem Spindelende (48) sowie eine zweite Schraubanordnung (42) zum Festlegen einer Druckplatte (40) an dem Spindelende dient, die beim Festziehen gegen das Spindelende mit der Endfläche des Rades (54) in Eingriff steht und das Rad in axialer Richtung so beaufschlagt, daß es mit dem Kugellagerlaufring in Eingriff steht und schließlich gegen den Flansch (46) geklemmt wird.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-11, bei der eine Endklemmplatte (32) verwendet wird, um das Rad (26) gegen den Flansch festzuklemmen, und die Presspassung zwischen der Klemmplatte und dem Flansch ausreichend groß ist, um einen Antrieb auf das Rad zu übertragen.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-11, bei der Antriebsbolzen (86) sich zwischen dem Rad und dem Flansch erstrecken.

14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-13, bei der die Kugeln in einem Käfig (74) aufgenommen sind oder im Spindelende oder in radialen Nuten mit Öffnungen reduzierter Breite angeordnet sind, um zu verhindern, daß die Kugeln radial ausweichen.

15. Einrichtung nach Anspruch 10, bei der die Kugeln nachgiebig in axialer Richtung durch Federn (84) in einem entgegengesetzten Sinn zu der Richtung beaufschlagt werden, in der das Festziehen ihre Bewegung bewirkt.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-15, bei der das Rad ein Schleifrad ist.

17. Schleifmaschine mit einer Antriebsspindel für ein Schleifrad und eine Vorrichtung zur Befestigung des Schleifrades damit, nach einem der Ansprüche 2-15.







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