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Dokumentenidentifikation DE10259989A1 15.07.2004
Titel Spanneinrichtung zum insbesondere axialen Spannen eines Bauteils, wie eines Werkzeughalters, Werkzeugs, Werkstücks od. dgl., in einer Futteraufnahme
Anmelder Ortlieb Präzisions-Spannzeuge GmbH + Co., 73230 Kirchheim, DE
Erfinder Jenuwein, Franz, 73765 Neuhausen, DE
Vertreter Kratzsch, V., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 20.12.2002
DE-Aktenzeichen 10259989
Offenlegungstag 15.07.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.07.2004
IPC-Hauptklasse B23B 31/08
Zusammenfassung Es wird eine Spanneinrichtung zum insbesondere axialen Spannen eines Bauteils in einer Futteraufnahme vorgeschlagen, wobei ein mit einer äußeren vorderen Kegelstumpffläche versehener Zugbolzen einzelne Spannelemente, die mit einer zugeordneten inneren vorderen Kegelstumpffläche auf derjenigen des Zugbolzens aufliegen können und die mit einer äußeren vorderen Kegelstumpffläche an einer inneren Kegelstumpffläche des Bauteils angreifen, bei auf den Zugbolzen wirkender axialer Zugkraft radial nach außen in ihre Spannstellung spreizt und in der Spannstellung gespreizt hält und bei gegensinniger Axialbewegung zwecks Freigabe des Bauteils entspannt. Zwischen dem Zugbolzen und dem vorderen Ende der Spannelemente ist eine radiale Elastizität derart vorgesehen, dass die Spannelemente in der Entspannungsstellung noch mit ihrer äußeren Kegelstumpffläche in Restkontakt mit derjenigen des Bauteils gehalten sind, das damit noch formschlüssig in der Futteraufnahme gehalten bleibt. Bei auf das Bauteil in dessen Auszugsrichtung wirkender Zugkraft weichen die Spannelemente mit ihren vorderen Enden unter Ausnutzung der radialen Elastizität radial nach innen aus und geben das Bauteil frei.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spanneinrichtung zum insbesondere axialen Spannen eines Bauteils, wie eines Werkzeughalters, Werkzeugs, Werkstücks od. dgl., in einer Futteraufnahme mit den Merkmalen im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Spanneinrichtung dieser Art (DE 38 14 550 C1) ist der Zugbolzen einschließlich seiner äußeren vorderen Kegelstumpffläche, die mit der zugeordneten inneren Kegelstumpffläche oder Keilfläche der einzelnen Spannelemente zusammenwirkt, einstückig aus Stahl gebildet. Die geometrischen Verhältnisse hinsichtlich dieses beschriebenen vorderen Spannkegels des Zugbolzens einerseits sowie der inneren und äußeren Kegelstumpfflächen der einzelnen Spannelemente und der zugeordneten Kegelstumpffläche des zu spannenden Bauteils andererseits sind in Bezug zueinander hierbei so gewählt, dass beim Verschieben des Zugbolzens relativ zu den Spannelementen in die dem Lösen entsprechende Axialposition die äußere vordere Kegelstumpffläche des Zugbolzens gänzlich außer Eingriff mit der zugeordneten inneren Kegelstumpffläche der Spannelemente gelangt und außerdem die äußere Kegelstumpffläche bzw. Keilfläche der Spannelemente gänzlich außer Eingriff mit der Kegelstumpffläche des Bauteiles gelangt, so dass das Bauteil mit seinem Zentrieransatz außer Kraftschluss und auch außer Formschluss mit den Spannelementen gelangt und somit von letzteren gänzlich freigegeben wird, so dass es widerstandslos durch axiales Herausziehen aus der Futteraufnahme entnommen werden kann. Ein vergleichbares anderes Bauteil kann dann axial in die Futteraufnahme eingesteckt werden, ohne dass beim Einstecken bereits ein Berührungskontakt mit den Spannelementen erfolgt. Es hat sich gezeigt, dass sich bei diesen bekannten Spanneinrichtungen relativ große Zeiten für den Wechsel eines Bauteils ergeben. Man ist aber bestrebt, die Werkzeugwechselzeiten so kurz wie möglich zu gestalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die eine Verkürzung der Werkzeugwechselzeiten im Stillstand der Spanneinrichtung erreicht wird.

Die Aufgabe ist bei einer Spanneinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Weitere besondere Erfindungsmerkmale sowie Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Untersprüchen. Die mit der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung erreichten Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen herausgestellt, ebenso wie weitere Einzelheiten der Erfindung, weswegen diesbezüglich auf die nachfolgende Beschreibung verwiesen wird. Von besonderem, herauszuhebenden Vorteil ist die Tatsache, dass nach Überführen der Spanneinrichtung in die gelöste Stellung zwar die Spannelemente mit ihrer inneren Kegelstumpffläche bzw. Keilfläche völlig außer Eingriff mit der zugeordneten vorderen äußeren Kegelstumpffläche des Zugbolzens gelangen, also von letzterem keine radial nach außen gerichtete Spreizkraft auf die Spannelemente mehr ausgeübt wird, dabei die Spannelemente jedoch mit ihrer äußeren Kegelstumpffläche bzw. Keilfläche noch in zumindest geringfügiger Berührung mit der zugeordneten Kegelstumpffläche des eingesteckten Bauteils verbleiben. In diesem Bereich verbleibt somit zumindest ein Formschluss radial außen zwischen den Spannelementen einerseits und dem Zentrieransatz des Bauteils andererseits, der ausreicht, das Bauteil weiterhin in der Aufnahmebohrung der Futteraufnahme zu halten. Auch wenn also keine axiale Spannkraft mehr auf das Bauteil einwirkt, ist dieses in der Lösestellung nach wie vor formschlüssig in der Futteraufnahme gehalten, so dass das Bauteil in der Lösestellung aus letzterer nicht herausfallen kann. Auf diese Weise ist eine Verkürzung der Wechselzeiten einzelner Bauteile in einfacher Weise möglich, ohne dass es dazu z. B. irgendwelcher Änderungen bei der Futteraufnahme und/oder beim Bauteil und/oder bei den Spannelementen bedarf. Vorhandene Futteraufnahmen, die z. B. mit der Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine verbunden sind, können also unverändert weiter benutzt werden.

Der vollständige Wortlaut der Ansprüche ist vorstehend allein zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen nicht wiedergegeben, sondern statt dessen lediglich durch Hinweis auf die Ansprüche darauf Bezug genommen, wodurch jedoch alle diese Anspruchsmerkmale als an dieser Stelle ausdrücklich und erfindungswesentlich offenbart zu gelten haben. Dabei sind alle in der vorstehenden und folgenden Beschreibung erwähnten Merkmale sowie auch die allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale weitere Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Die Endung ist nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

1 einen schematischen axialen Längsschnitt einer Spanneinrichtung mit einem festgespannten Bauteil in der Spannstellung,

2 einen schematischen axialen Längsschnitt der Spanneinrichtung in 1, jedoch in der gelösten Stellung vor der Entnahme des Bauteils,

3 eine schematische stirnseitige Ansicht lediglich der Spannelemente.

In den Zeichnungen ist schematisch eine Spanneinrichtung 10 in ihrem gespannten Zustand (1) gezeigt, in dem ein Bauteil 11 in einer Futteraufnahme 12 radial zentriert und axial festgespannt ist. Bei der Futteraufnahme 12 handelt es sich z.B. um einen Teil einer ansonsten nicht weiter gezeigten, sich axial daran anschließenden Spindel einer Werkzeugmaschine. Statt dessen kann die Futteraufnahme 12 auch aus einem eigenständigen Futter bestehen, das z.B. lösbar und auswechselbar mit der nicht gezeigten Werkzeugmaschinenspindel od. dgl. verbindbar ist.

Das Bauteil 11 besteht z.B. aus einem Werkzeughalter oder Werkzeug oder Werkstück od. dgl. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Bauteil 11 als Werkzeughalter ausgebildet. Es weist einen kegelstumpfförmigen hohlen Zentrieransatz 13 und eine zur Längsmittelachse 14 quer, insbesondere rechtwinklig, verlaufende Anlagefläche 15 auf, die sich an den Zentrieransatz 13 anschließt. Die Futteraufnahme 12 weist eine dem Zentrieransatz 13 des Bauteils 11 angepasste, entsprechend kegelstumpfförmige Aufnahmebohrung 16 und eine sich daran anschließende, zur Längsmittelachse 14 quer, insbesondere rechtwinklig, verlaufende Stirnfläche 17 auf. Es versteht sich, dass bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel der Zentrieransatz 13 statt kegelstumpfförmig auch zylindrisch und die Aufnahmebohrung 16 in Anpassung daran statt dessen auch zylindrisch ausgebildet sein kann. Das Bauteil 11 ist mit dem kegelstumpfförmigen Zentrieransatz 13 in der Aufnahmebohrung 16 der Futteraufnahme 12 aufgenommen und radial zentriert. Im gezeigten axial gespannten Zustand ist das Bauteil 11 mit seiner axialen Anlagefläche 15 an der Stirnfläche 17 der Futteraufnahme 12 abgestützt und fest gegen diese durch Zugkraft gespannt.

Der innen hohle Zentrieransatz 13 weist eine innere Ringnut 18 mit einer sich in der Richtung, die der Anlagefläche 15 abgewandt ist, konisch verjüngenden Nutflanke auf, die eine innere Kegelstumpffläche 19 bildet.

Im Inneren der Futteraufnahme 12 und des Zentrieransatzes 13 des Bauteils 11 verläuft ein zur Längsmittelachse 14 koaxialer, allgemein mit 20 bezeichneter Zugbolzen, der Teil einer nicht weiter gezeigten, sich in der Zeichnung nach rechts koaxial erstreckenden Betätigungsstange ist. Der Zugbolzen 20 ist mit einer äußeren vorderen Kegelstumpffläche 21 versehen, die sich in der Richtung konisch verjüngt, die der Anlagefläche 15 abgewandt ist. Die äußere vordere Kegelstumpffläche 21 geht mit ihrem durchmesserkleineren Ende in eine daran anschließende steilere Konusfläche 45 über. Im Inneren der Futteraufnahme 12 und des Zentrieransatzes 13 sind ferner einzelne Spannelemente 22 vorgesehen, die z.B. in etwa gleich großen Umfangswinkelabständen in Umfangsrichtung aufeinanderfolgen und etwa klauenförmig ausgebildet sind. Die einzelnen Spannelemente 22 weisen am der Kegelstumpffläche 21 zugewandten vorderen Ende eine der Kegelstumpffläche 21 zugeordnete innere Kegelstumpffläche 23 und auf der Außenseite eine der Kegelstumpffläche 19 zugeordnete äußere vordere Kegelstumpffläche 24 auf, wobei auch diese Kegelstumpfflächen 23, 24 bzw. Keilflächen sich in der Richtung verjüngen, die der Anlagefläche 15 abgewandt ist. Der Keilwinkel der Kegelstumpffläche 23 entspricht zumindest im wesentlichen demjenigen der Kegelstumpffläche 21. Der Keilwinkel der Kegelstumpffläche 24 entspricht zumindest im wesentlichen demjenigen der Kegelstumpffläche 19.

Die Spannelemente 22 sind mit ihrem rückwärtigen Endteil 25 in einer Ringnut 26 der Futteraufnahme 12 aufgenommen und dort mit einer Ringfläche 27 an einer Nutflanke 28 der Ringnut 26 abgestützt. Im Bereich dieser jeweiligen Endteile 25 liegen die Spannelemente 22 auf der Außenseite des Zugbolzens 20 auf. Mit dem in 1 links befindlichen Endbereich liegen die Spannelemente 22 jeweils mit der inneren Kegelstumpffläche 23 an der Kegelstumpffläche 21 des Zugbolzens 20 auf, wobei sie mit der äußeren Kegelstumpffläche 24 gegen die Kegelstumpffläche 19 angepresst sind und darüber das Bauteil 11 mit seiner Anlagefläche 15 axial fest gegen die Stirnfläche 17 angezogen ist. In den Fällen, in denen die Futteraufnahme 12 Teil der Spindel einer Werkzeugmaschine ist oder an dieser lösbar befestigt ist, wirkt im dargestellten gespannten Zustand auf die Betätigungsstange und deren Zugbolzen 20 eine in Pfeilrichtung 29 wirkende Zugkraft, die z.B. durch nicht weiter gezeigte Tellerfedern erzeugt wird. Zum Entspannen wird die Wirkung dieser Tellerfedern durch einen nicht gezeigten Lösezylinder, der entgegen der Pfeilrichtung 29 eine Axialkraft ausübt, überwunden, wodurch die Betätigungsstange mit dem Zugbolzen 20 gegensinnig zum Pfeil 29 in der Zeichnung nach links verschoben wird. Dabei gelangt die Kegelstumpffläche 21 des Zugbolzens 20 in 1 nach links mit einhergehender Relativverschiebung relativ zu den Kegelstumpfflächen 23 der einzelnen Spannelemente 22, deren Spreizung radial nach außen dadurch reduziert wird, so dass die einzelnen Spannelemente 22 sich radial nach innen bewegen können, wobei sie sich mit ihrer äußeren Kegelstumpffläche 24 entlang der Kegelstumpffläche 19 des Zentrieransatzes 13 verschieben. Bei bekannten Spanneinrichtungen erfolgt diese Verschiebung so weit nach innen, bis kein Angriff an der Kegelstumpffläche 19 mehr erfolgt und damit das Bauteil 11 völlig freigegeben wird und axial entnommen werden kann.

Nach Einstecken eines anderen vergleichbaren Bauteils 11 wird die Spannstellung in beschriebener Weise herbeigeführt, indem der Zugbolzen 20 in Pfeilrichtung 29 kraftbetätigt wird, wobei die Kegelstumpffläche 21 entlang der inneren Kegelstumpffläche 23 gleitet und dadurch die einzelnen Spannelemente 22 in diesem Bereich radial nach außen gespreizt werden. Dabei gleiten die äußeren Kegelstumpfflächen 24 oder Keilflächen entlang der Kegelstumpffläche 19 des Zentrieransatzes 13, der dadurch zunehmend in die konische Aufnahmebohrung 16 axial hineingezogen wird, bis dessen Anlagefläche 15 axial fest gegen die Stirnfläche 17 angezogen ist.

Bei bekannten Spanneinrichtungen wird nach Überführen dieser in die Lösestellung das Bauteil 11 völlig freigegeben. Sollte die Spanneinrichtung im Raum vertikal ausgerichtet sein, derart, dass die Längsmittelachse 14 vertikal verläuft, so würde in dieser entspannten Lösestellung das Bauteil 11 aus der Futteraufnahme 12, insbesondere der Aufnahmebohrung 16, herausfallen. Dies wirft mitunter Probleme auf, wobei diese völlige Freigabe des Bauteils 11 in der entspannten Lösestellung beim Bauteilwechsel dazu führt, dass relativ lange Werkzeugwechselzeiten nötig sind.

Die Spanneinrichtung 10 gemäß der Erfindung ist statt dessen so ausgebildet, dass selbst bei vertikal gerichteter Längsmittelachse 14 ein Bauteil 11 bei Herbeiführen der entspannten Lösestellung nicht aus der Futteraufnahme 12, insbesondere der Aufnahmebohrung 16, herausfallen kann. Es ist vielmehr dann, wie aus 2 ersichtlich ist, immer noch durch Formschluss, der zwischen den Spannelementen 22 und dem Zentrieransatz 13 wirksam ist, gegen Herausfallen gesichert. Dies wird dadurch erreicht, dass zwischen dem Zugbolzen 20 und dem vorderen Ende der Spannelemente 22 eine radiale Elastizität derart vorgesehen ist, dass die Spannelemente 22 bei in die Entspannungsstellung gemäß 2 bewegtem und mit seiner äußeren vorderen Kegelstumpffläche 21 außer Eingriff mit der inneren vorderen Kegelstumpffläche 23 der Spannelemente 22 gebrachtem Zugbolzen 20 mit ihrer äußeren vorderen Kegelstumpffläche 24 noch in Kontakt mit der Kegelstumpffläche 19 des Bauteils 11 gehalten sind und bei einer auf das Bauteil in Auszugsrichtung, gegensinnig zum Pfeil 29, wirkenden Zugkraft mit ihrem vorderen Ende radial nach innen zum Zugbolzen 20 hin elastisch ausweichen und das Bauteil 11 freigeben können. Zur Entnahme des Bauteils 11 bedarf es also einer in 2 nach links gerichteten, auf das Bauteil 11 wirkenden Zugkraft. Diese wird über die innere Kegelstumpffläche 19 auf die äußere Kegelstumpffläche 24 der Spannelemente 22 übertragen, derart, dass die Spannelemente 22 soweit radial nach innen ausweichen können, dass die Kegelstumpffläche 24 die innere Kegelstumpffläche 19 des Bauteils 11 freigibt. Die auf das Bauteil 11 in Auszugrichtung wirkende Zugkraft wird also über die Kegelstumpfflächen 19, 24 in eine radial nach innen gerichtete, auf das vordere Ende der Spannelemente 22 wirkende Kraftkomponente umgesetzt. Aufgrund der vorhandenen radialen Elastizität in diesem Bereich ist diese Radialbewegung der Spannelemente 22 radial nach innen unter Freigabe des Bauteils 11 möglich.

Soll ein anderes, neues Bauteil 11 in die Futteraufnahme 12 eingesetzt werden, so läuft beim axialen Einschieben des Zentrieransatzes 13 dessen in 2 rechts befindliche abgeschrägte Bohrungskante 46 auf eine zugewandte Schrägfläche oder Bogenfläche am in 2 linken vorderen Ende der einzelnen Spannelemente 22 auf, die dadurch unter Ausnutzung der radialen Elastizität radial nach innen gezwungen werden, bis die innere Kegelstumpffläche 19 auf Höhe der äußeren vorderen Kegelstumpffläche 24 der Spannelemente 22 liegt und beide Kegelstumpfflächen 19, 24 entsprechend 2 in Eingriff gelangen können, so dass das Bauteil 11 formschlüssig, jedoch noch nicht gespannt, in der Futteraufnahme 12 gehalten ist. Im Anschluss daran erfolgt die Aktivierung der Spanneinrichtung 10 so, dass die Spannstellung erreicht wird.

Es versteht sich, dass dieser Zustand des entspannten, jedoch noch in der Futteraufnahme 12 gehaltenen Bauteils 11 bzw. des noch nicht gespannten, bereits in der Futteraufnahme 12 formschlüssig gehaltenen Bauteils 11 nur bei Spindelstillstand, d. h. bei Stillstand der Futteraufnahme 12, erfolgt und nicht etwa beim Umlauf der Futteraufnahme 12, was sonst zu einem Sicherheitsrisiko würde.

Die beschriebene radiale Elastizität der Spannelemente 22 ist in der Spannstellung des Zugbolzens 20 und der Spannelemente 22, die in 1 gezeigt ist, unwirksam und nur dann wirksam, wenn statt dessen die entspannte Stellung gemäß 2 erreicht ist, wobei diese radiale Elastizität erst dann zum Zuge kommt, wenn das entspannte, jedoch in der Futteraufnahme 12 noch formschlüssig gehaltene Bauteil 11 mit einer gegensinnig zum Pfeil 29 gerichteten Ausziehkraft aus der Futteraufnahme 12 herausgezogen wird.

Die radiale Elastizität kann mittels eines elastischen Verhaltens der Spannelemente 22 selbst verwirklicht werden. Hierzu können die Spannelemente 22 z. B. im Mittelbereich zwischen dem in 1 und 2 linken vorderen Ende und rechten Endteil 25 entsprechend dünner im Querschnitt gestaltet sein, so dass dort aufgrund der Querschnittsverringerung ein federelastisches Verhalten der Spannelemente 22 verwirklicht ist.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel in 1 bis 3 ist statt dessen die radiale Elastizität mittels einzelner nachgiebiger Bauelemente 40 gebildet, die in Umfangsrichtung betrachtet zwischen den einzelnen Spannelementen 22 angeordnet sind und diese in Umfangsrichtung nachgiebig gegeneinander abstützen. Die nachgiebigen Bauelemente 40 sind in Umfangsrichtung auf Druckbeanspruchung hin nachgiebig und bei dieser Druckbeanspruchung elastisch verformbar. Die nachgiebigen Bauelemente 40 können aus einzelnen Federbauteilen gebildet sein. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind die nachgiebigen Bauelemente 40 aus einzelnen nachgiebigen Pufferelementen 41 gebildet, die z. B. aus Gummi, Kunststoff, Kohlenstoff od. dgl. bestehen. Dabei kann es zweckmäßig sein, diese nachgiebigen Bauelemente 40 in Umfangsrichtung betrachtet auf jeweils einer von beiden Schmalflächen des jeweiligen Spannelements 22 anzuordnen, so dass also eine Schmalfläche ein jeweiliges Bauelement 40, insbesondere Pufferelement 41, trägt, während die andere Schmalfläche des gleichen Spannelements 22 kein Bauelement 40 trägt. Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, sind die nachgiebigen Bauelemente 40 zumindest am vorderen Endbereich der Spannelemente 22 angeordnet, und dort an dem nahe den Kegelstumpfflächen 23, 24 befindlichen Endbereich der Spannelemente 22.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können diese nachgiebigen Bauelemente 40 allein oder zusätzlich an denjenigen Schmalflächen der Spannelemente 22 angeordnet sein, die sich an deren vorderen Endbereich in 1 und 2 nach rechts hin anschließen. Dann ergeben sich entsprechend langgestreckte flächige Bauelemente 40.

Die nachgiebigen Bauelemente 40 sind an den Spannelementen 22 kraftschlüssig und/oder formschlüssig gehalten, wobei die Bauelemente 40 zumindest mit einem Endbereich in Aufnahmen der Spannelemente 22 aufgenommen und gehalten sein können, so dass dadurch auch eine gewisse Justierung und Führung gegeben ist. Die nachgiebigen Bauelemente 40 sind an den Spannelementen 22 mit Vorteil durch Vulkanisieren oder statt dessen auch durch Kleben od. dgl. befestigt. In einfacher Weise bestehen die nachgiebigen Bauelemente 40, insbesondere Pufferelemente 41, aus Scheiben oder kurzen Zylinderstücken. Die Abmessungen der Bauelemente 40, gemessen in Umfangsrichtung und/oder quer dazu, können in Anpassung an die jeweils geforderte axiale Haltekraft der Spannelemente 22 in der Entspannungsstellung des Zugbolzens 20 variierend gewählt sein. Wird eine geringe axiale Haltekraft verlangt, haben die Bauelemente 40 ein geringeres Maß in Umfangsrichtung und/oder quer dazu. Wird eine demgegenüber größere Haltekraft verlangt, kommen Bauelemente 40 mit größereren Abmessungen in Umfangsrichtung und/oder quer dazu zum Einsatz.

Die Bauelemente 40 werden dann in Umfangsrichtung mit einer diese zusammendrückenden Kraft beaufschlagt, wenn die Spannelemente 22 so belastet sind, dass diese sich mit ihrem vorderen Ende in Radialrichtung von außen nach innen unter Verringerung des Außendurchmessers bewegen. Soll ausgehend vom entspannten Haltezustand gemäß 2 das Bauteil 11 aus der Futteraufnahme 12 entfernt werden, so wird das Bauteil 11 mit einer gegensinnig zum Pfeil 29 wirkenden Zugkraft in Auszugsrichtung belastet, die ausreichend groß ist, um im Zusammenspiel der Kegelstumpfflächen 19 und 24 die Spannelemente 22 mit dem in 2 linken Endteil radial von außen nach innen zu bewegen, wobei der Umfangsabstand der Spannelemente 22 durch die nachgiebigen Bauelement 40 dazwischen und damit deren Außendurchmesser soweit reduziert wird, dass die Kegelstumpfflächen 19, 24 außer Eingriff gelangen und damit der dortige Formschluss gelöst wird, wodurch das Bauteil 11 freigegeben wird. Hiernach entspannen sich die Bauelemente 40, so dass sich die Spannelemente 22 mit ihrem vorderen Ende wieder radial nach außen in eine etwa 2 entsprechende Ausgangsstellung bewegen.

Beim Einstecken eines anderen Bauteiles 11 läuft dieses mit einer abgeschrägten Bohrungskante 46 an dem in 2 rechten stirnseitigen Ende auf das zugewandte gerundete oder abgeschrägte linke Ende der einzelnen Spannelemente 22 auf, die dadurch in Radialrichtung von außen nach innen gezwungen werden. Die elastisch verformbaren Bauelemente 40 gestatten diese Bewegung der Spannelemente 22 unter Verformung, bis der Eingriff der Kegelstumpfflächen 19 und 24 entsprechend 2 erreicht ist. Diese Stellung der Spannelemente 22 ist ebenfalls durch die elastisch verformbaren Bauelemente 40 gesichert. Die Spannelemente 22 behalten dadurch diese Stellung gemäß 2 bei, wodurch sichergestellt ist, dass das eingesteckte, noch nicht gespannte Bauteil 11 formschlüssig in der Futteraufnahme 12 gehalten ist und nicht herausfallen kann.

Zum Spannen des Bauteiles 11 wirkt auf den Zugbolzen 20 die Zugkraft in Pfeilrichtung 29, wodurch der Zugbolzen 20 in 1 und 2 nach rechts axial verschoben wird. Dabei läuft die Kegelstumpffläche 21 auf der inneren Kegelstumpffläche 23 bzw. Keilfläche der einzelnen Spannelemente 22 auf, wobei diese in Radialrichtung nach außen gespreizt werden. Durch das Einziehen des vorderen Spannkegels des Zugbolzens 20 werden die Spannelemente 22 mit ihrem linken vorderen Ende radial nach außen gespreizt, derart, dass deren äußere Kegelstumpffläche bzw. Keilfläche mit der Kegelstumpffläche 19 zusammenwirkt und dadurch das Bauteil 11 axial in die Aufnahmebohrung 16 hineingezogen und mit seiner Anlagefläche 15 fest gegen die Stirnfläche 17 gezogen wird.

Bei einem anderen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist je Spannelement 22 ein nachgiebiges Bauelement 40 in Form z. B. einer in Umfangsrichtung angeordneten, z. B. zylindrischen, Schraubenfeder, oder ein anderes Federbauteil vorgesehen, über die sich die einzelnen Spannelemente 22 in Umfangsrichtung gegenseitig abstützen können.


Anspruch[de]
  1. Spanneinrichtung zum insbesondere axialen Spannen eines Bauteils (11), wie eines Werkzeughalters, Werkzeugs, Werkstücks od. dgl., in einer Futteraufnahme (12, wobei ein mit einer äußeren vorderen Kegelstumpffläche (21) versehener Zugbolzen (20) einzelne Spannelemente (22), die mit einer zugeordneten inneren vorderen Kegelstumpffläche (23) auf derjenigen (21) des Zugbolzens (20) aufliegen können und die mit einer äußeren vorderen Kegelstumpffläche (24) an einer inneren Kegelstumpffläche (19) des Bauteils (11) angreifen, bei auf den Zugbolzen (20) wirkender axialer Zugkraft radial nach außen in ihre Spannstellung spreizt und in der Spannstellung gespreizt hält und bei gegensinniger Axialbewegung zwecks Freigabe des Bauteils (11) entspannt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zugbolzen (20) und dem vorderen Ende der Spannelemente (22) eine radiale Elastizität derart vorgesehen ist, dass die Spannelemente (22) bei in die Entspannungsstellung bewegtem und mit seiner äußeren vorderen Kegelstumpffläche (21) außer Eingriff mit der inneren vorderen Kegelstumpffläche (23) der Spannelemente (22) gebrachtem Zugbolzen (20) mit ihrer äußeren vorderen Kegelstumpffläche (24) noch in Kontakt mit derjenigen (19) des Bauteils (11) gehalten sind und bei auf das Bauteil (11) in Auszugsrichtung dieses wirkender Zugkraft mit ihrem vorderen Ende radial nach innen zum Zugbolzen (20) hin elastisch ausweichen und das Bauteil (11) freigeben können.
  2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Elastizität in der Spannstellung des Zugbolzens (20) und der Spannelemente (22) unwirksam ist.
  3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Elastizität mittels einzelner nachgiebiger Bauelemente (40) gebildet ist, die in Umfangsrichtung betrachtet zwischen den einzelnen Spannelementen (22) angeordnet sind und diese in Umfangsrichtung nachgiebig gegeneinander abstützen.
  4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) in Umfangsrichtung bei Druckbeanspruchung nachgiebig sind.
  5. Spanneinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) elastisch verformbar sind.
  6. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) aus einzelnen Federbauteilen gebildet sind.
  7. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) aus einzelnen nachgiebigen Pufferelementen (41), z. B. aus Gummi, Kunststoff, Kohlenstoff od. dgl., gebildet sind.
  8. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) in Umfangsrichtung betrachtet auf jeweils einer von beiden Schmalflächen des jeweiligen Spannelements (22) angeordnet sind.
  9. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) zumindest am vorderen Endbereich der Spannelemente (22) angeordnet sind.
  10. Spanneinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) an dem nahe den Kegelstumpfflächen (23, 24) befindlichen Endbereich der Spannelemente (22) angeordnet sind.
  11. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) allein oder zusätzlich an den Schmalflächen der Spannelemente (22), die sich an deren vorderen Endbereich anschließen, angeordnet sind.
  12. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) an den Spannelementen (22) kraftschlüssig und/oder formschlüssig gehalten sind.
  13. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) zumindest mit einem Endbereich in Aufnahmen der Spannelemente (22) aufgenommen und gehalten sind.
  14. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) an den Spannelementen (22) durch Vulkanisieren, Kleben od. dgl. befestigt sind.
  15. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebigen Bauelemente (40) aus Scheiben bestehen.
  16. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der nachgiebigen Bauelemente (40) in Umfangsrichtung und/oder quer dazu in Anpassung an die jeweils geforderte axiale Haltekraft der Spannelemente (22) in der Entspannungsstellung des Zugbolzens (20) gewählt sind.
  17. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere vordere Kegelstumpffläche (21) des Zugbolzens (20) mit ihrem durchmesserkleineren Ende in eine daran anschließende steilere Konusfläche (45) des Zugbolzens (20) übergeht.
  18. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (11) einen kegelstumpfförmigen oder zylindrischen, hohlen Zentrieransatz (13) und eine quer, insbesondere rechtwinklig, zu dessen Längsmittelachse (14) verlaufende Anlagefläche (15) sowie eine innere Ringnut (18) mit einer sich in der der Anlagefläche (15) abgewandten Richtung konisch verjüngenden Nutflanke aufweist, die dessen innere Kegelstumpffläche (19) bildet.
  19. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Futteraufnahme (12) eine dem Zentrieransatz (13) des Bauteils (11) angepasste, kegelstumpfförmige oder zylinderische Aufnahmebohrung (16) und eine sich daran anschließende, quer, insbesondere rechtwinklig, zur Längsmittelachse (14) verlaufende Stirnfläche (17) aufweist, an der das Bauteil (11) mit seiner Anlagefläche (15) axial abstützbar ist.
  20. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Futteraufnahme (12) ein eigenständiges Futter ist oder einen Teil der Spindel einer Werkzeugmaschine bildet.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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