DE102007024552B4

DE102007024552B4 - Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE102007024552B4
Application number: DE102007024552.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Matheis
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2007-05-24
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2016-02-11
Anticipated expiration: 2027-05-25
Also published as: WO2008141639A3; DE102007024552A1; WO2008141639A2

Abstract

Spannvorrichtung (1) zur lösbaren Verbindung zweier vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrischer Teile (2, 6), von denen ein Teil einen vorzugsweise zylindrischen oder konischen Hohlschaft (6) und das andere Teil (2) einen entsprechenden Aufnahmeabschnitt zur passgenauen Aufnahme des Hohlschafts (6) aufweist, mit einem konzentrisch zum Aufnahmeabschnitt angeordneten Grundkörper, der sich im aneinandergefügten Zustand der beiden Teile (2, 6) in den Hohlschaft des einen Teils (6) erstreckt und Spannelemente (7) aufweist, um die beiden Teile miteinander verspannen zu können, wobei im Grundkörper ein Kanal (4) für Kühl- und/oder Schmiermedium ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsrohr (18) für Kühl- und/oder Schmiermittel im Grundköper vorgesehen ist, das über eine Stirnseite (17) des Grundkörpers, die zum Teil (6) mit dem Hohlschaft gerichtet ist, übersteht und axial verfahrbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Spanvorrichtungen der einleitend bezeichneten Art sind bereits in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt geworden. Mit solchen Spannvorrichtungen sollen die zu verbindenden Teile zuverlässig und fest aneinander geklammert werden, wobei über einen passgenauen Eingriff zwischen einem Hohlschaft des einen Teils und einem Aufnahmeabschnitt des anderen Teils eine genaue Lagepositionierung der zu verbindenden Teile erreicht wird. Das Spannen bzw. Aneinanderklammern der beiden zu verbindenden Teile erfolgt, indem der Hohlschaft durch Anlegen von Spannelementen in den Aufnahmeabschnitt gezogen wird. Dabei wird zwischen Planflächen der zu verbindenden Teile eine Anpresskraft erzeugt, wobei die beiden aneinandergeklammerten Teile einen Presssitz ausbilden, bei welchem eine feste Verbindung zwischen Passungsflächen mit exakter axialer und radialer Lagepositionierung ausgebildet wird.
Das Dokument DE 10331769 B4 beschreibt ein Spannfutter mit einem Futterkörper, in dem eine zentrale Aufnahme für den Schaft eines zu spannenden Werkzeugs ausgebildet ist. Außerdem ist ein Spannmechanismus vorgesehen, um einen in die Aufnahme eingeschobenen Werkzeugschaft in der Aufnahme zu fixieren. Das Dokument DE 19835677 A1 offenbart eine Einrichtung zur Zufuhr von Medien an ein Werkzeug, wobei zumindest ein Kanal zur Führung des Mediums zur Werkzeugschneide ausgebildet ist.
Durch die Spannvorrichtung läuft regelmäßig ein Kanal für Kühl- und/oder Schmiermittel, das über weitere Kanalabschnitte in einem Werkzeugspannfutter zu einem Werkzeug geleitet wird.
Bei insbesondere Minimalmengenschmierung (MMS-Schmierung) ist eine möglichst absatzfreie und kantenfreie Führung des Kühl- und/oder Schmiermediums erwünscht, um eine Abscheidung von Kühl- und/oder Schmiermedium-Tröpfchen in einem eingeblasenen Luftstrom zu vermeiden. Außerdem sollte die Kühl- und/oder Schmiermittelmediumführung möglichst dicht sein, damit kein Versacken von Kühl- und/oder Schmiermittelmedium auftritt.
Vor diesem Hintergrund, ist besonderes Augenmerk auf eine Schnittstelle zwischen einer Spannvorrichtung und einem Spannfutter zu richten.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der einleitend bezeichneten Art bereitzustellen, mit welcher ein zuverlässiger Übergang einer Kühl- und/oder Schmiermittelführung zu dem Teil mit dem zylindrischen oder konischen Hohlschaft realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung beschrieben.
Die Erfindung geht von einer Spannvorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrischer Teile aus, von denen ein Teil einen vorzugsweise zylindrischen oder konischen Hohlschaft und das andere Teil einen entsprechenden Aufnahmeabschnitt zur passgenauen Aufnahme des Hohlschafts aufweist. Die Spannvorrichtung weist einen konzentrisch zum Aufnahmeabschnitt angeordneten Grundkörper auf, der sich in aneinandergefügtem Zustand der beiden Teile in den Hohlschaft des einen Teils erstreckt und Spannelemente besitzt, um die beiden Teile miteinander insbesondere manuell verspannen zu können. Des Weiteren ist im Grundkörper ein Kanal für Kühl- und/oder Schmiermedium ausgebildet.
Der Kern der Erfindung liegt nun darin, dass ein Verbindungsrohr für Kühl- und/oder Schmiermittel im Grundkörper vorgesehen ist, das über eine Stirnseite des Grundkörpers, die zum Teil mit dem Hohlschaft gerichtet ist, übersteht und axial verfahrbar ist. Durch diese Maßnahme kann ein Teil mit Hohlschaft, z. B. ein Werkzeugspannfutter für eine sichere Kühl- und/oder Schmiermittelübergabe deutlich einfacher ausgestaltet werden. Zwar wird hierdurch die Ausgestaltung der Spannvorrichtung aufwändiger, die erforderliche Stückzahl derartiger Spannvorrichtungen, z. B. in Spindeln von Werkzeugmaschinen ist im Vergleich zu Stückzahlen von Teilen mit Hohlschaftkegel, z. B. Werkzeugspannfuttern deutlich geringer, so dass sich insgesamt ein Kostenvorteil ergibt.
Um eine möglichst dichte Anlage des Verbindungsrohres an einem Anlageabschnitt des anderen Teils zu erzielen, wird im Weiteren vorgeschlagen, dass das Verbindungsrohr in axialer Richtung elastisch gelagert ist. Auf diese Weise kann das Verbindungsrohr federnd vorgespannt an einem entsprechenden Anlageabschnitt anliegen. Gegebenenfalls ist das Verbindungsrohr teleskopisch verfahrbar, wobei zum Eindrücken bzw. Einfahren des Verbindungsrohrs gegen eine elastische bzw. Federkraft gearbeitet werden muss.
Das Verbindungsrohr steht vorzugsweise mehr als 5 mm über eine Stirnfläche über. Vorzugsweise kann das Verbindungsrohr in diesem Überstandbereich eine teleskopische Bewegung durchführen. Denkbar ist auch, dass das Verbindungsrohr deutlich weiter übersteht und der Verfahrhub des Verbindungsrohrs vergrößert ist. Beispielsweise ist ein Überstand von größer 15 mm realisiert mit einem Verfahrhub von mehr als 10 mm. Damit besteht die Möglichkeit eine Kühlmittel- bzw. Schmiermittelübergabe an unterschiedliche Geometrien in einfacher Weise zu realisieren. Entsprechend einer zentralen Führung von Kühl- und/oder Schmiermittel im Grundkörper der Spannvorrichtung ist es im Weiteren bevorzugt, dass das Verbindungsrohr zentral in der Längsachse des Grundkörpers angeordnet ist.
Häufig verfügen Spannvorrichtungen über eine Ausstoßvorrichtung, um nach Lösen der Spannkraft ein in Presspassung sitzendes Teil mit Hohlschaft, z. B. ein Werkzeugspannfutter aus der dazu passenden Aufnahme ausstoßen zu können. Es ist bevorzugt, wenn das Verbindungsrohr durch ein Ausstoßerelement verläuft. Damit kann eine kompakte Bauweise bei zentral verlaufender Kühl- und/oder Schmiermittelführung beibehalten werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Verbindungsrohr auf einem zweiten Rohrelement gefedert gelagert, entlang welchem das Verbindungsrohr unter Federkraft axial verschiebbar ist. Damit sind große Verfahrhübe leicht realisierbar und insgesamt bleibt die Konstruktion einfach und damit kostengünstig und wenig fehleranfällig.
Das zweite Rohrelement ist vorzugsweise innerhalb des Grundkörpers angeordnet. Damit ist außen an der Stirnfläche lediglich das gefederte Verbindungsrohr sichtbar. Übereinandergleitende Oberflächen sind damit innerhalb der Spannvorrichtung vor Einflüssen von außen geschützt.
Die Spannvorrichtung wird vorzugsweise in eine Spindel einer Werkzeugmaschine eingeschraubt. Der vordere Bereich des überstehenden Anteils des Verbindungsrohrs ist überdies vorteilhafterweise so ausgebildet, dass es sich federnd und im Wesentlichen dicht im zusammengefügten Zustand mit z. B. einem Spannfutter an ein Verstellelement im Spannfutter anlegt, das der Einstellung der Tiefenposition eines Werkzeugs dient.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und nachstehend unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:
1 in einer geschnittenen Seitenansicht eine Spannvorrichtung mit Werkzeugspannfutter untergebracht in einer Aufnahmeeinrichtung einer Werkzeugmaschinenspindel,
2 in einer geschnittenen Seitenansicht einen Ausstoßer mit Kühl- und/oder Schmiermediumübergaberohr, und
3 die Spannvorrichtung aus 1 in einer separaten teilweise geschnittenen Seitenansicht.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Spannvorrichtung 1 abgebildet, die in einer Aufnahmeeinheit 2 einer Spindel, z. B. einer Werkzeugmaschine über ein Verbindungsstück 3 durch Einschrauben montiert ist. Durch die Spannvorrichtung 1, das Verbindungsstück 3 sowie die Aufnahmeeinheit 2 läuft ein Kühl- und/oder Schmiermittelkanal 4 für z. B. eine Minimalmengenschmierung. Der Kühl- und/oder Schmiermittelkanal 4 ist als Rohrelementsystem 5 ausgebildet, das zentrisch in der Spannvorrichtung 1 verläuft.
In der Aufnahmeeinheit 2 sitzt ein Werkzeugspannfutter 6 durch Spannorgane 7 gegen einen Anschlag 8 der Aufnahmeeinheit 2 gezogen. Die Spannorgane 7 werden durch eine Öffnung 9 manuell betätigt. Vorzugsweise sind vier Spannorgane 7 vorgesehen.
Im Werkzeugspannfutter 6 ist in einer zentralen Bohrung 10 eine Anschlagschraube 11 eingeschraubt, mit welcher sich die Tiefenposition eines im vorderen Bereich der Bohrung 10 eingesteckten Werkzeugs durch Verdrehen an einem Innensechskant 12 justieren lässt.
Am spindelseitigen Ende der Anschlagschraube 11 liegt das Rohrelementsystem 5 an, so dass eine Kühl- und/oder Schmiermittelübergabe in die Anschlagschraube 11 und dann weiter zu einem nicht dargestellten Werkzeug stattfinden kann.
In der Aufnahmeeinheit 2 ist eine zentrale Bohrung 13 vorgesehen, über welche Kühl- und/oder Schmiermittel zugeführt wird.
Die Spannvorrichtung 1 weist Dichtungselemente 14 auf, um ein dichtes Einleiten von Kühl- und/oder Schmiermittel in den Kühl- und/oder Schmiermittelkanal 4 der Spannvorrichtung 1 sicherstellen zu können. Das ganze Rohrelementsystem 5 in der Spannvorrichtung 1 ist in axialer Richtung verschieblich, so dass über ein Ende 15 ein Ausstoßer 16 an einer zum Werkzeugspannfutter 6 zeigenden Stirnseite 17 der Spannvorrichtung 1 betätigt werden kann (siehe hierzu auch 3).
Durch den Ausstoßer 16 läuft ein teleskopisch gefedertes Kühlmittelübergaberohr 18. Das Kühlmittelübergaberohr 18 steht deutlich über die Stirnseite 17 der Spannvorrichtung 1 über. Das Kühlmittelübergaberohr 18 gleitet auf der Außenseite eines Rohrelements 19.
Das Kühlmittelübergaberohr 18 wird von einer Spiralfeder 20, die auf dem Rohrelement 19 sitzt, aus der Spannvorrichtung 1 herausgedrängt.
Die Spiralfeder 20 stützt sich dabei an einem Anschlag 21 des Rohrelements 19 ab.
An diesem Anschlag 21 stützt sich auch ein Ende 22 des Ausstoßers 16 ab (siehe 2).
Im zusammengefügten Zustand von Werkzeugspannfutter 6 und Aufnahmeeinheit 2 wird das Kühlmittelübergaberohr 18 auf dem Rohrelement 19 in die Spannvorrichtung 1 hineingedrückt, wobei die Spiralfeder 20 das Kühlmittelübergaberohr 18 nach außen drängen möchte. Das hat zur Folge, dass das vordere Ende 23 des Kühlmittelübergaberohrs 18 vorgespannt gegen die Anschlagschraube 11 drückt, so dass eine im Wesentlichen dichte Verbindung zwischen Spannvorrichtung 1 und Werkzeugspannfutter 6 im Hinblick auf eine Kühl- und/oder Schmiermittelübergabe realisiert ist.
An einem Ausstoßerrohr 24 des Ausstoßers 16 ist ein Absatz 25 vorgesehen, an welchem ein Absatz 26 an einem spindelseitigen Ende 27 des Kühlmittelübergaberohrs 18 zur Anlage kommt, wenn die Spiralfeder 20 das Kühlmittelübergaberohr 18 in eine vollständig ausgefahrene Position drängt (siehe insbesondere 2).
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Kühlmittelübergaberohr 18 im eingebauten Zustand vom Rohrelementsystem 5 nicht unbeabsichtigt getrennt wird.
Aus 2 ist ersichtlich, dass das Kühlmittelübergaberohr 18 einen vergleichsweise großen Hub h durchführen kann, der im Bereich von ungefähr 28 mm liegt, bei einem Durchmesser des Kühlmittelübergaberohrs 18 von 5 mm.
Auf diese Weise lässt sich die Spannvorrichtung 1 leicht an verschiedene Geometrien von Werkzeugspannfuttern adaptieren, bei welcher ein Übergabeelement in Bezug auf einen Hohlkegelschaftanschlag 27 verschiedene Positionen in axialer Richtung einnehmen kann.
Bezugszeichenliste

1: Spannvorrichtung
2: Aufnahmeeinheit
3: Verbindungsstück
4: Kühl- und/oder Schmiermittelkanal
5: Rohrelementsystem
6: Werkzeugspannfutter
7: Spannorgane
8: Anschlag
9: Öffnung
10: Bohrung
11: Anschlagschraube
12: Innensechskant
13: Bohrung
14: Dichtungselement
15: Ende
16: Ausstoßer
17: Stirnseite
18: Kühlmittelübergaberohr
19: Rohrelement
20: Spiralfeder
21: Anschlag
22: Ende
23: vorderes Ende
24: Ausstoßerrohr
25: Absatz
26: Absatz
27: Hohlkegelschaftanschlag

Claims

Spannvorrichtung (1) zur lösbaren Verbindung zweier vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrischer Teile (2, 6), von denen ein Teil einen vorzugsweise zylindrischen oder konischen Hohlschaft (6) und das andere Teil (2) einen entsprechenden Aufnahmeabschnitt zur passgenauen Aufnahme des Hohlschafts (6) aufweist, mit einem konzentrisch zum Aufnahmeabschnitt angeordneten Grundkörper, der sich im aneinandergefügten Zustand der beiden Teile (2, 6) in den Hohlschaft des einen Teils (6) erstreckt und Spannelemente (7) aufweist, um die beiden Teile miteinander verspannen zu können, wobei im Grundkörper ein Kanal (4) für Kühl- und/oder Schmiermedium ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsrohr (18) für Kühl- und/oder Schmiermittel im Grundköper vorgesehen ist, das über eine Stirnseite (17) des Grundkörpers, die zum Teil (6) mit dem Hohlschaft gerichtet ist, übersteht und axial verfahrbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (18) in axialer Richtung elastisch gelagert ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (18) mehr als 5 mm übersteht.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (18) zentral in der Längsachse des Grundkörpers angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (18) durch ein Ausstoßelement (16) verläuft.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsrohr (18) an einem zweiten Rohrelement (19) gefedert gelagert ist, entlang welchem das Verbindungsrohr (18) unter Federkraft axial verschiebbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Rohrelement (19) innerhalb des Grundkörpers angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorderbereich (23) des überstehenden Anteils des Verbindungsrohrs so ausgebildet ist, dass es sich federnd und im Wesentlichen dicht im zusammengefügten Zustand der beiden Teile (2, 6) an ein Teil mit dem Hohlschaft anlegt, insbesondere an ein Verstellelement (11), das der Einstellung der Tiefenposition eines Werkzeugs dient.