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Dokumentenidentifikation DE202007000869U1 10.05.2007
Titel Werkzeugeinspannvorrichtung
Anmelder E. Zoller GmbH & Co. KG Einstell- und Messgeräte, 71691 Freiberg, DE
Vertreter Daub, T., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 88662 Überlingen
DE-Aktenzeichen 202007000869
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 10.05.2007
Registration date 05.04.2007
Application date from patent application 20.01.2007
IPC-Hauptklasse B23B 31/117(2006.01)A, F, I, 20070120, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B23B 31/02(2006.01)A, L, I, 20070120, B, H, DE   B23Q 11/12(2006.01)A, L, I, 20070120, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinspannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 200 08 675 U1 ist eine Werkzeugeinspannvorrichtung zum thermischen Ein- und/oder Ausspannen von Werkzeugen in ein bzw. aus einem Schrumpffutter mit einer Induktionsspulen umfassenden Heizeinheit bzw. einer Induktionsheizeinheit zum thermischen Auf weiten des Schrumpffutters bekannt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugeinspannvorrichtung zum thermischen Ein- und/oder Ausspannen von Werkzeugen in ein bzw. aus einem Schrumpffutter mit einer Heizeinheit zum thermischen Aufweiten des Schrumpffutters.

Es wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugeinspannvorrichtung eine in der Heizeinheit zumindest teilweise integrierte Kühleinheit zur Kühlung des Schrumpffutters aufweist. Unter der "Kühleinheit zur Kühlung des Schrumpffutters" soll dabei insbesondere eine Einheit verstanden werden, mittels der das Schrumpffutter insbesondere nach einem Aufheizvorgang bzw. nach einem thermischen Aufweiten wieder abgekühlt werden kann, so dass insbesondere der Schrumpfvorgang beschleunigt und das Schrumpffutter auf eine vorteilhafte Temperatur gebracht werden kann. Ferner soll unter "integriert" insbesondere verstanden werden, dass die Heizeinheit und die Kühleinheit jeweils zumindest teilweise in einer gemeinsamen Einheit angeordnet sind, die über das Schrumpffutter bewegt wird und/oder in die das Schrumpffutter zum Schrumpfen eingeführt wird. Die Heizeinheit kann ferner von verschiedenen Heizeinheiten gebildet sein, besonders vorteilhaft jedoch von einer Induktionsheizeinheit.

Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann der Komfort und die Sicherheit einer entsprechenden Werkzeugeinspannvorrichtung gegenüber den bekannten Werkzeugeinspannvorrichtungen erhöht werden. Durch die Integration kann eine Bewegung zumindest einer Teileinheit der Heizeinheit nach einem thermischen Aufweiten vermieden und eine Kühlung des Schrumpffutters mittels der Kühleinheit kann vorteilhaft unmittelbar nach dem Aufheizvorgang und nach einem Positionieren des Werkzeugs eingeleitet werden, wodurch Zeit eingespart werden kann. Ferner kann das Werkzeug in einem Arbeitsgang ein- und ausgeschrumpft werden, ohne dass die Heizeinheit vom Schrumpffutter entfernt werden muss.

Weist die Heizeinheit Kühlkanäle der Kühleinheit für ein Kühlmedium auf, kann eine konstruktiv einfache Integration erreicht werden. Die Kanäle können dabei von schlitzartigen Ausnehmungen, von Bohrungen usw. gebildet sein.

Die Kühleinheit kann ein geschlossenes Kühlsystem und/oder vorteilhaft ein offenes Kühlsystem umfassen. Dabei soll unter einem "offenen Kühlsystem" insbesondere ein System verstanden werden, bei dem ein Kühlmedium, insbesondere ein bewegtes Kühlmedium, wie beispielsweise eine Flüssigkeit und/oder ein Gas, direkt mit dem Schrumpffutter bei einem Kühlvorgang in Kontakt kommt. Mittels eines offenen Systems können aufwendige geschlossene Kühlkreisläufe vermieden werden, und es kann durch einen direkten Kontakt des Kühlmediums mit dem Spannfutter eine hohe Effektivität erzielt werden.

Das Kühlmedium kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden festen, flüssigen und/oder gasförmigen Medien gebildet sein. Insbesondere sind auch verflüssigte Gase denkbar, wie flüssiger Sauerstoff, Stickstoff usw. Mittels eines gasförmigen Kühlmediums können jedoch verschiedene physikalische Effekte vorteilhaft zur Kühlung genutzt werden und insbesondere kann bei einem offenen System eine Verschmutzung des Arbeitsbereichs einfach vermieden werden. Dabei sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Gase denkbar, jedoch vorteilhaft insbesondere Gase, die nicht gesundheitsschädlich sind.

Ist die Kühleinheit zur Kühlung mit Luft vorgesehen, kann zudem besonders eine Belästigung durch das gasförmige Kühlmedium vorteilhaft einfach vermieden werden. Ferner kann auf eine Absaugung des Kühlmediums verzichtet werden. Dabei soll unter "Luft" insbesondere ein zumindest im Wesentlichen am Arbeitsplatz vorliegendes Gasgemisch, insbesondere ein Gasgemisch der Erdatmosphäre verstanden werden, wobei jedoch weitere Zusätze der Luft beigemischt sein können. Unter "vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder programmiert verstanden werden.

Vorzugsweise weist hierfür die Kühleinheit eine Saugeinheit, wie einen Lüfter und/oder ein Pumpe usw., auf, mittels der Umgebungsluft der Werkzeugeinspannvorrichtung angesaugt werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Kühleinheit eine Gasexpansionseinheit aufweist, die zur Absenkung der Temperatur des gasförmigen Kühlmediums durch eine Expansion desselben vorgesehen ist, wodurch mit geringem konstruktiven Aufwand eine besonders vorteilhafte Kühlung erreicht werden kann, und zwar insbesondere bei einem offenen System, bei dem das Gas, insbesondere Luft, vor einem Auftreffen auf dem Schrumpffutter durch Expansion auf ein geringeres Temperaturniveau geführt wird. Grundsätzlich wäre jedoch auch denkbar, das Gas mit der Umgebungstemperatur direkt auf das Schrumpffutter zu blasen.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kühleinheit eine Einstelleinheit zur Einstellung eines Kühlvorgangs aufweist, wodurch dieser vorteilhaft auf vorliegende Randbedingungen abgestimmt werden kann. Dabei kann eine Temperatur des Kühlmittels, ein Druck des Kühlmittels, mit welchem das Kühlmittel auf das Schrumpffutter aufgebracht wird, und/oder eine Kühlzeit usw. einstellbar ausgeführt sein.

Weist die Werkzeugeinspannvorrichtung eine Regel- und/oder Steuereinheit auf, die dazu vorgesehen ist, einen Kühlvorgang mittels der Kühleinheit abhängig von wenigstens einem Parameter zumindest teilautomatisiert einzustellen, kann der Komfort und die Sicherheit der Vorrichtung weiter erhöht werden.

Die Kühleinheit kann für die Kühlung der Heizeinheit und für die Kühlung des Schrumpffutters vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft weist die Kühleinheit jedoch zumindest einen allein zur Kühlung des Schrumpffutters vorgesehenen, insbesondere speziell ausgelegten Modus auf, der sich vorzugsweise von einem Modus zur Kühlung der Heizeinheit unterscheidet, beispielsweise in der Strömungsführung, Temperatur usw., und/oder ist allein zur Kühlung des Schrumpffutters vorgesehen, wodurch eine vorteilhafte Abstimmung auf die Kühlung des Schrumpffutters vorgesehen werden kann.

Vorzugsweise weist die Werkzeugeinspannvorrichtung hierfür eine Regel- und/oder Steuereinheit auf, die in zumindest einem Betriebmodus zuerst nach einem erfolgten Aufheizvorgang, d.h. insbesondere nach einem thermischen Aufweiten des Schrumpffutters, die Kühleinheit aktiviert.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Werkzeugeinspannvorrichtung zum thermischen Ein- und/oder Ausspannen von Werkzeugen 10 in ein bzw. aus einem Schrumpffutter 12. Die Werkzeugeinspannvorrichtung umfasst eine Induktionsheizeinheit 14 mit Induktionsspulen 30 zum thermischen Aufweiten des Schrumpffutters 12, die bei einem Ein- und bei einem Ausschrumpfprozess über das Schrumpffutter 12 geführt wird.

In die hülsenförmig ausgebildete Induktionsheizeinheit 14 ist eine Kühleinheit 16 zur Kühlung des Schrumpffutters 12 integriert, die zur alleinigen Kühlung des Schrumpffutters 12 vorgesehen ist. Die Induktionsheizeinheit 14 umfasst Kühlkanäle 18 bzw. es sind in die Induktionsheizeinheit 14 sich radial durch die hülsenförmige Induktionsheizeinheit 14 hindurch erstreckende Kühlkanäle 18 eingebracht, die sich in Richtung eines Aufnahmebereichs 32 der Induktionsheizeinheit 14 aufweiten und damit eine Gasexpansionseinheit 24 bilden, die zur Absenkung der Temperatur eines von Luft gebildeten, gasförmigen Kühlmediums 20 der Kühleinheit 16 durch Expansion, insbesondere innerhalb der Kühlkanäle 18, dient.

Die Kühleinheit 16 weist ein offenes Kühlsystem auf, d.h. das von Luft gebildete Kühlmedium 20 kommt zur Kühlung des Schrumpffutters 12 direkt mit diesem in Kontakt bzw. wird über die Kühlkanäle 18 auf das Schrumpffutter 12 geblasen. Zur Erzielung einer Kühlmittelströmung weist die Kühleinheit 16 eine Saugeinheit 22 auf, die im Bereich der Werkzeugeinspannvorrichtung befindliche Umgebungsluft ansaugt und mit Druck durch die Kühlkanäle 18 auf das Schrumpffutter 12 bläst.

Die Kühleinheit 16 umfasst eine Einstelleinheit 26, die zur Einstellung eines Kühlvorgangs durch einen Bediener vorgesehen ist, so dass dieser den Kühlvorgang individuell auf vorliegende Randparameter anpassen kann. Der Bediener kann dabei mittels der Einstelleinheit 26 die Leistung der Saugeinheit 22, damit eine Strömungsgeschwindigkeit innerhalb der Kühlkanäle 18 und damit eine Temperatur des Kühlmediums 20 einstellen. Zudem kann eine Kühlzeit eingestellt werden.

Ferner weist die Werkzeugeinspannvorrichtung eine Regel- und Steuereinheit 28 auf, die insbesondere dazu vorgesehen ist, in einem Automatikmodus einen Kühlvorgang des Schrumpffutters 12 mittels der Kühleinheit 16 abhängig von mittels einer Sensoreinheit 34 erfassten Temperaturkenngrößen automatisiert zu steuern. Die Regel- und Steuereinheit 28 umfasst hierfür eine Rechnereinheit 36 und eine Speichereinheit 38 mit darin gespeicherten Betriebsprogrammen.

Im Automatikmodus aktiviert die Regel- und Steuereinheit 28 zuerst nach einem erfolgten Aufheizvorgang bzw. nach einem thermischen Auf weiten des Schrumpffutters 12 und einer Positionierung des Werkzeugs 10 im Schrumpffutter 12 die Kühleinheit 16, so dass erst nach dem thermischen Aufweiten und der Positionierung des Werkzeugs 10 im Schrumpffutter 12 das Kühlmedium 20 durch die Kühlkanäle 18 auf das Schrumpffutter 12 geblasen wird.

10
Werkzeug
12
Schrumpffutter
14
Heizeinheit
16
Kühleinheit
18
Kühlkanal
20
Kühlmedium
22
Saugeinheit
24
Gasexpansionseinheit
26
Einstelleinheit
28
Regel- und/oder Steuereinheit
30
Induktionsspule
32
Aufnahmebereich
34
Sensoreinheit
36
Rechnereinheit
38
Speichereinheit


Anspruch[de]
Werkzeugeinspannvorrichtung zum thermischen Ein- und/oder Ausspannen von Werkzeugen (10) in ein bzw. aus einem Schrumpffutter (12) mit einer Heizeinheit (14) zum thermischen Aufweiten des Schrumpffutters (12), gekennzeichnet durch eine in der Heizeinheit (14) zumindest teilweise integrierte Kühleinheit (16) zur Kühlung des Schrumpffutters (12). Werkzeugeinspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheit (14) Kühlkanäle (18) der Kühleinheit (16) für ein Kühlmedium (20) umfasst. Werkzeugeinspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16) ein offenes Kühlsystem umfasst. Werkzeugeinspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16) zur Kühlung mit einem gasförmigen Kühlmedium (20) vorgesehen ist. Werkzeugeinspannvorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16) zur Kühlung mit Luft vorgesehen ist. Werkzeugeinspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16) eine Saugeinheit (22) zur Ansaugung von Umgebungsluft aufweist. Werkzeugeinspannvorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16) eine Gasexpansionseinheit (24) aufweist, die zur Absenkung der Temperatur des gasförmigen Kühlmediums (20) vorgesehen ist. Werkzeugeinspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16) eine Einstelleinheit (26) zur Einstellung eines Kühlvorgangs umfasst. Werkzeugeinspannvorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regel- und/oder Steuereinheit (28), die dazu vorgesehen ist, einen Kühlvorgang mittels der Kühleinheit (16) abhängig von wenigstens einem Parameter zumindest teilautomatisiert einzustellen. Werkzeugeinspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (16) zumindest einen allein zur Kühlung des Schrumpffutters (12) vorgesehenen Modus aufweist. Werkzeugeinspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regel- und/oder Steuereinheit (28), die in zumindest einem Betriebsmodus zuerst nach einem erfolgten Aufheizvorgang die Kühleinheit (16) aktiviert. Einstell- und/oder Messgerät mit einer Werkzeugeinspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.






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