DE102004011204B4

DE102004011204B4 - Vorrichtung zum Verbinden eines Werkzeugteils mit einem Aufnahmeteil

Info

Publication number: DE102004011204B4
Application number: DE102004011204.5A
Authority: DE
Inventors: Josef Reinauer
Original assignee: Komet Group GmbH
Current assignee: Komet Group GmbH
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: ATE535331T1; DE102004011204A1

Abstract

Vorrichtung zum Verbinden eines einen vorzugsweise kegelförmigen Hohlschaft (14) aufweisenden Werkzeugteils (16) mit einem eine Aufnahme (18) für den Hohlschaft (14) aufweisenden, vorzugsweise stirnseitig an einer Maschinenspindel (10) angeordneten Aufnahmeteil (12), mit zwei einander radial gegenüberliegenden, mit ihrem einen Ende in die Aufnahme (18) einsetzbaren und sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des einzuspannenden Hohlschafts (14) erstreckenden Spannelementen, die mit Spannschultern (38, 40) an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten Spannflächen (42, 44) abstützbar sind, und mit einem Betätigungsmechanismus (26) zur Verstellung der Spannelemente (24) zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus zwei an den Spannelementen (24) angeordnete, in den Zwischenraum zwischen den Spannelementen weisende Stützorgane (72', 72'') und ein in Spannrichtung zwischen den Stützorganen angeordnetes und mit seinen beiden Enden gegen diese an jeweils einer Kontaktstelle anliegendes Zwischenglied (74) aufweist, wobei mindestens eines der Stützorgane (72') beim Verstellvorgang relativ zum zugehörigen Spannelement (24) unter Beibehaltung des Kontakts mit dem Zwischenglied (74) verschiebbar und gegenüber dem Zwischenglied (74) um eine zur Verschiebeachse (136) parallele Achse verdrehbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines einen Hohlschaft aufweisenden Werkzeugteils mit einem eine Aufnahme für den Hohlschaft aufweisenden, vorzugsweise stirnseitig an einer Maschinenspindel angeordneten Aufnahmeteil, mit zwei einander radial gegenüberliegenden, mit ihrem einen Ende in die Aufnahme einsetzbaren und sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des einzuspannenden Hohlschafts erstreckenden Spannelementen, die mit Spannschultern an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten Spannflächen abstützbar sind, und mit einem Betätigungsmechanismus zur Verstellung der Spannelemente zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung.
Eine solche Verbindungsvorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der EP 1 226 894 A2 . Die mit dem Betätigungsmechanismus verstellbaren Spannelemente dienen zur Erzeugung einer Anpresskraft zwischen Planflächen der miteinander zu kuppelnden Teile. Bei der bekannten Vorrichtung sind die klauen- oder klammerartigen Spannelemente mit ihrem einen Ende in die Aufnahme des Aufnahmeteils eingesetzt, während sie sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des werkzeugteilseitigen Hohlschafts erstrecken. Sie sind mit je zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten, einander zugewandten Spannschultern an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten, voneinander abgewandten Spannflächen abstützbar und mit dem Betätigungsmechanismus zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung verstellbar. Der Betätigungsmechanismus weist bei der bekannten Vorrichtung zwei in je eine stirnseitig sowie radial nach innen offene Ausnehmung der einander radial gegenüberliegenden Spannelemente einsetzbare Druckstücke sowie ein Schraubelement zur Verstellung des Abstands zwischen den Druckstücken auf. Das Schraubelement ist dabei als Differentialschraube ausgebildet, die mit ihren Gewindepartien in miteinander fluchtende, radial ausgerichtete gegenläufige Innengewinde der Druckstücke eingreift. Um die nötige Schwenkbewegung mitmachen zu können, weisen die Druckstücke eine zum benachbarten Spannelement hin teilzylindrische, auf dessen Anlagefläche beim Spannvorgang abrollende Druckfläche auf. Das Schraubelement greift durch das Zentrum des Spannelementpaars hindurch, so dass ein achszentraler Durchgang versperrt wird. Dementsprechend sind dort exzentrisch angeordnete achsparallele Kühlmittelrohre vorgesehen, die mit zentralen Zulauf- und Auslauföffnungen im Aufnahmeteil und im Werkzeugteil kommunizieren. Die Kühlmittelrohre haben zugleich die Aufgabe von Verbindungsstegen, die mit stirnseitigen Zentrierelementen zu einem die Spannelemente umfassenden Käfig miteinander verbunden sind. Die exzentrisch angeordneten Kühlmittelrohre sind wegen der Strömungsumlenkung an den Enden nicht für eine Minimalmengenschmierung geeignet.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung der eingangs angegebenen Art zu entwickeln, die besonders einfach herstellbar und montierbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden die in den Patentansprüchen 1, 24, 34, 37, 42, 51 und 56 angegebenen Merkmalskombinationen vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lösung wird primär darin gesehen, dass der Betätigungsmechanismus zwei an den Spannelementen angeordnete, in den Zwischenraum zwischen den Spannelementen weisende Stützorgane und ein in Spannrichtung zwischen den Stützorganen angeordnetes und mit seinen beiden Enden gegen diese an jeweils einer Kontaktstelle anliegendes Zwischenglied aufweist, wobei mindestens eines der Stützorgane beim Verstellvorgang relativ zum zugehörigen Spannelement unter Beibehaltung des Kontakts mit dem Zwischenglied verstellbar und gegenüber dem Zwischenglied um eine zur Verschiebeachse parallele Achse verdrehbar ist. Zweckmäßig sind dabei die Stützorgane beim Verstellvorgang an den Kontaktstellen gegenüber dem Zwischenglied quer zur Verschiebeachse begrenzt verschwenkbar. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn die Spannelemente beim Verstellvorgang eine Kippbewegung ausführen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eines der Stützorgane als in ein Innengewinde des zugehörigen Spannelementes eingreifendes Schraubelement ausgebildet. Da die Kontaktstellen einem Verschleiß unterliegen, sind zweckmäßig beide Stützorgane als Schraubelement ausgebildet, wobei vorzugsweise eines der Schraubelemente beim Verstellvorgang unbetätigt bleibt. In Notfällen, beispielsweise wenn die Betätigungsschraube oder deren Eingriff beschädigt ist, kann auch über das sonst unbetätigt bleibende Schraubelement ein Verstellvorgang ausgelöst werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Zwischenglied an seinen den Stützelementen zugewandten Kontaktflächen die Gestalt einer Kugelkalotte aufweist und dass die dem Zwischenglied zugewandten Kontaktflächen der Stützelemente als Kugelpfannen ausgebildet sind. Damit wird erreicht, dass das Zwischenglied trotz der sich beim Betätigungsvorgang gegenüber der Spannachse verschwenkenden Stützorgane stets in Spannrichtung ausgerichtet wird. Dadurch kann das Zwischenglied mit einem querverlaufenden Durchbruch versehen werden, durch den ein zentrales Kühlmittelrohr hindurchgeführt werden kann. Da das Zwischenglied beim Spannvorgang eine quer zur Werkzeugachse verlaufende Bewegung ausführt, weist der Durchbruch zweckmäßig einen in Spannrichtung des Zwischenglieds langgestreckten, langlochartigen Umriß auf.
Um über die Vorrichtung möglichst hohe Einspannkräfte erzielen zu können, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Stützorgane und das Zwischenglied in der Spannstellung der Spannelemente koaxial in Spannrichtung miteinander fluchten. Dementsprechend schließen die Stützelemente und das Zwischenglied in der Lösestellung des Spannelementes einen in Richtung Werkzeugteil offenen stumpfen Winkel miteinander ein. Im Übrigen ist das Zwischenglied beim Spannvorgang zwischen der Lösestellung und der Spannstellung stets achsparallel zur Spannrichtung ausgerichtet.
Wenn die Spannelemente und ihr Betätigungsmechanismus so konzipiert sind, dass sie nur in Spannrichtung wirken, sind sie zweckmäßig mit ihren Stützorganen federgestützt in Richtung Zwischenglied vorgespannt, so dass über den Betätigungsmechanismus auch der Lösevorgang eingeleitet werden kann. Vorteilhafterweise ist dann eine die Spannelemente über- oder umgreifende Vorspannfeder vorgesehen, die als geschlossene, vorgespannte Wurmfeder ausgebildet sein kann. Die Wurmfeder greift zweckmäßig in sich zu einer unterbrochenen Ringnut ergänzende Einstiche der Spannelemente ein.
Eine hierzu alternative, besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Stützorgane und das Zwischenglied einander paarweise zugeordnete, in Druckrichtung bzw. in Zugrichtung wirkende Kraftübertragungsflächen aufweisen. In diesem Fall ist eine Vorspannfeder entbehrlich. Damit die Stützorgane reibungsfrei gegenüber dem Zwischenglied verdreht werden können und zusätzlich eine Kippbewegung möglich ist, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass zwischen den in Druckrichtung und den in Zugrichtung wirkenden Kraftübertragungsflächen ein axiales Verschiebespiel ausgebildet ist. Bei einer besonders vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung dieser Ausführungsvariante weist das Zwischenglied eine Mittelpartie und zwei an den Enden der Mittelpartie axial nach entgegengesetzten Seiten überstehende Kupplungszapfen auf. Das Zwischenglied greift dabei zweckmäßig mit seinen Kupplungszapfen unter Bildung der einander zugewandten Kraftübertragungsflächen in je eine Kupplungsaufnahme der benachbarten Stützorgane ein, wobei die Kupplungszapfen eine als Ringnut ausgebildete Hinterschneidung aufweisen, in die ein die benachbarte Kupplungsaufnahme begrenzender Sprengring eingreift. Zur Erleichterung der Kippbewegung ist die dem Sprengring zugewandte ringnutseitige ringförmige Kupplungszapfenflanke partiell kugelförmig gekrümmt. Der Mittelpunkt der kugelförmigen Krümmung ist dabei vorzugsweise achszentral in der Nähe der Kupplungszapfen-Stirnfläche angeordnet. Zusätzlich ist zweckmäßig die dem Kupplungsaufnahmeboden zugewandte Kupplungszapfen-Stirnfläche in ihrem ringförmigen Randbereich partiell kugelförmig konvex gekrümmt, während der Kupplungsaufnahmeboden hierzu komplementär partiell kugelförmig konkav gekrümmt sein kann. Der Mittelpunkt der kugelförmigen Krümmung ist in diesem Fall bevorzugt achszentral im Zentrum der Mittelpartie des Zwischenglieds angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Spannelemente mit je zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten Spannschultern an im Inneren der Aufnahme des Hohlschafts angeordneten, voneinander abgewandten Spannflächen abstützbar. Außerdem liegen sie an ihren aufnahmeseitigen Enden oder im Abstand von diesen zweckmäßig unmittelbar oder mittelbar über ein Lagerelement gegeneinander an und sind über den Betätigungsmechanismus um eine durch die Anlagestelle gebildete Kippachse gegeneinander verschwenkbar.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die beiden Spannelemente an ihren aufnahmeseitigen Enden je eine sich zu einem gemeinsamen Zentrierzapfen ergänzende Zapfenpartie aufweisen, mit denen sie in eine Zylinderausnehmung des Aufnahmeteils eingreifen. Zweckmäßig sind die Lagerelemente als Lagerrollen ausgebildet, die unter Freilassung eines zentralen Durchgriffs im Abstand voneinander im Bereich des Zentrierzapfens angeordnet sind. Ein gleichbleibendes Spiel des Zentrierzapfens in der Zylinderausnehmung wird auch während des Verstellvorgangs dadurch erzielt, dass die Zapfenpartien an ihren Außenflächen einen teilkugelförmigen balligen Ring tragen, dessen Mittelpunkt achszentral auf der Kippachse liegt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften oder alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die eine Spannschulter der Spannelemente an je einer in eine Bajonettausnehmung des Aufnahmeteils bajonettartig einführbaren und dort arretierbaren Schließzunge angeordnet. Die Schließzunge liegt zweckmäßig mit ihrer teilkugelförmig gekrümmten Spannschulter federgestützt gegen die die Bajonettausnehmung begrenzende aufnahmeseitige Gegenschulter an. Vorteilhafterweise ist die Spannfläche der Spannschulter so gekrümmt, dass die Spannelemente im Lösezustand unter der Einwirkung einer Feder näher in Richtung Werkzeugteil angeordnet sind als im Spannzustand. Mit diesen Maßnahmen wird die Fangsicherheit beim Kupplungsvorgang verbessert.
Eine weitere Verbesserung in dieser Hinsicht wird gemäß einer vorteilhaften oder alternativen Ausgestaltung der Erfindung dadurch erzielt, dass zwei gleichartige Bügelfedern vorgesehen sind, die je einen Bügelsteg und zwei endseitige Federschlaufen aufweisen. Die Bügelfedern greifen mit ihrem Bügelsteg in je einen Einstich der Spannelemente ein und stehen mit ihren Federschlaufen an zwei einander gegenüberliegenden, vorzugsweise ebenen Oberflächenpartien der Spannelemente in einen Freiraum über. Die Federschlaufen laufen beim bajonettartigen Eindrehen der Spannelemente in die Aufnahme auf Randkanten einer Bajonettausnehmung auf und verrasten mit diesen in der jeweiligen Endstellung unter Ausübung einer die Spannelemente in Richtung Werkzeugteil verschiebenden Federkraft in der vorgegebenen Drehlage. Die Einstiche bilden dabei zweckmäßig zugleich die unterbrochene Umfangsnut zur Aufnahme der Wurmfeder, so dass der Wurmfeder nicht nur eine Funktion beim Zusammenhalten der beiden Spannelemente, sondern auch beim Sichern der Bügelfedern in den Einstichen zukommt.
Eine weitere bevorzugte oder alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass im Zwischenraum zwischen den Spannelementen ein axial durchgehender Freiraum gebildet ist, der vorteilhafterweise von einem sich zwischen dem Aufnahmeteil und dem Werkzeugteil erstreckenden achszentralen Rohrstück durchdrungen ist, welches achszentrale Funktionskanäle, insbesondere Kühlmittelkanäle des Aufnahmeteils und des Werkzeugteils miteinander verbindet. Auf diese Weise kann ein zentraler, im Strömungsquerschnitt über die gesamte Länge gleichbleibender, geradliniger Kanal gebildet werden, der wegen der geringen Strömungsverluste für die Minimalschmierung geeignet ist. Vorteilhafterweise greift das achszentrale Rohrstück durch den im Zwischenglied befindlichen Durchbruch und durch den Freiraum zwischen den beiden Lagerrollen hindurch.
Um das Rohrstück in den Kupplungsbereich zwischen Aufnahmeteil und Werkstückteil einfach einpassen zu können, trägt es an seinem einen Ende eine Flanschbüchse, mit der es in eine im Aufnahmeteil befindliche Bohrung dichtend bis zum Anschlag des Flanschs eingreift. An seinem werkzeugseitigen Ende trägt es eine Dichtscheibe, mit der es unter Vorspannung gegen eine Dichtfläche des Werkzeugteils anliegt. Die Dichtscheibe und/oder die Flanschbüchse sind dabei auf ein Gewinde des Rohrstücks verstellbar aufgeschraubt, so dass eine Längenanpassung möglich ist.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dichtscheibe unter der Einwirkung einer Ausstoßfeder in Richtung Werkzeugteil vorgespannt ist. Die vorzugsweise als Tellerfederpaket ausgebildete Ausstoßfeder ist dabei zweckmäßig in einem am Rohrstück angeordneten Käfig so angeordnet, dass sie beim Einspannvorgang eine Vorspannung in Ausstoßrichtung des Werkzeugteils aufbaut, die beim Ausspannvorgang wirksam wird.
Eine besonders vorteilhafte Alternative hierzu, die ohne Ausstoßfeder auskommt, weist einen Auswerfer auf, der eine das werkzeugseitige Ende der Spannelemente übergreifende Dichtscheibe und zwei an einander gegenüberliegenden Randpartien der Dichtscheibe angeformte, die Spannelemente an ihren Seitenkanten paarweise überlappende Stützlaschen aufweist, die an Schultern der Spannelemente einrastbar sind und die mindestens einen durch die Dichtscheibe mit einer Konusspitze hindurchgreifenden Stift aufweisen, gegen dessen Konusflächen die Spannelemente beim Ausspannen unter der Einwirkung von an diesen angreifenden Zugkräften unter Auswurf des Werkzeugteils aus der Aufnahme auflaufen. Der Auswerfer ist dabei zweckmäßig mit den Endkanten seiner Stützlaschen im spindelseitigen Aufnahmeteil abstützbar. Sie bilden damit ein Widerlager für das außenseitig gegen die Dichtscheibe andrückende Werkzeugteil und sorgen für eine wirksame Abdichtung. Eine zusätzliche Funktion der Stützlaschen besteht darin, dass sie in eine Bajonett-Einführöffnung des Aufnahmeteils eingreifen und dabei die Spannelemente in ihrer Montageposition sichern.
Vorteilhafterweise sind die die Dichtscheibe durchgreifenden Stifte als Gewindestifte ausgebildet. Neben der Auswerferfunktion kommt ihnen damit eine zweite Funktion als Demontagehilfe für den an den Spannelementen eingerasteten Auswerfer zu. Zu diesem Zweck werden die Stifte so weit gegen die im Lösezustand gegeneinander anliegenden Spannelemente gedreht, bis die Stützlaschen aus ihrer Rastposition an den Spannelementen ausgerastet sind.
Grundsätzlich ist es möglich, das Werkzeugteil auch ohne Ausstoßvorrichtung aus der Aufnahme zu lösen. Dazu kann ein Hilfswerkzeug vorgesehen werden, das durch eine zu den Spannorganen führende Durchtrittsöffnung beim benachbarten Spannelement hindurchgreift. Durch Verkanten des Hilfswerkzeugs kann der konische Hohlschaft aus der konischen Aufnahme gelöst werden. Das Hilfswerkzeug ist dabei zweckmäßig mit balligen Ringteilen innerhalb der aufnahmeteilseitigen Durchtrittsbohrung und in der Eingriffsbohrung im Werkzeugteil abstützbar. Vorteilhafterweise ist das Hilfswerkzeug am Griff eines Schraubendrehers für die Betätigung der Schraubelemente innerhalb des Betätigungsmechanismus unverlierbar angeordnet.
Das erfindungsgemäße Hilfswerkzeug weist einen Bolzen mit zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten balligen Ringpartien zum Abstützen und Aushebeln innerhalb miteinander fluchtender Eingriffsöffnungen des Aufnahmeteils und des Werkzeugteils auf.
Wenn beim vorbekannten Stand der Technik die Spannelemente noch einzeln als Gussteile hergestellt werden mussten, so besteht bei der beschriebenen Ausbildung der erfindungsgemäßen Spannelemente die Möglichkeit einer besonders einfachen Herstellung in folgender Weise:

– Zunächst wird ein Drehteil unter Bildung eines Rohlings hergestellt, in das die Außenkonturen der Spannflächen und der Einstiche beider Spannelemente eingeformt werden und an dessen Ende ein Zentrierzapfen mit balliger Ringpartie angeformt wird;
– durch die Ringpartie des Zentrierzapfens wird eine dessen Mittelpunkt durchgreifende Querbohrung eingebracht;
– sodann wird der Rohling achsparallel unter Bildung zweier Spannelementrohlinge so geteilt, dass die Querbohrung mittig und parallel zu deren Achse aufgetrennt wird und zwischen den Rohlingen ein freier Zwischenraum entsteht.

Vorteilhafterweise wird an dem Rohling vor dem Teilvorgang an zwei einander gegenüberliegenden Seiten Material unter Bildung zueinander paralleler, zur Querbohrungsachse senkrecht ausgerichteter ebener Oberflächenpartien abgetragen, vorzugsweise abgefräst.
Vorteilhafterweise werden die Spannelementrohlinge an ihren einander zugewandten Seiten mit einer zur Werkzeugteilseite divergierenden Schrägfläche versehen, die es ermöglicht, die Spannelemente beim Lösevorgang um die Kippachse gegeneinander zu kippen.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spannelementrohlinge an ihren einander zugewandten Seiten mit mittig angeordneten Längsnuten versehen werden, die sich zu einer achszentralen Durchgangsöffnung für den Durchgriff eines zentralen Rohrstücks ergänzen. Weiter werden in die geteilte Querbohrung zwei im Abstand voneinander unter Freilassung der Durchgangsöffnung für das Rohrstück angeordnete rollenförmige Lagerelemente eingelegt. Schließlich wird in die Spannelementrohlinge eine die Schrägflächen durchdringende, querverlaufende Gewindebohrung zur Aufnahme eines als Schraubelement ausgebildeten Stützorgans eingebracht.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
1a und 1b einen Längsschnitt durch eine Schnittstelle zwischen einem Aufnahmeteil und einem Werkzeugteil mit integrierter Spannvorrichtung in Spannstellung und in Lösestellung des Spanneinsatzes;
1c und 1e je eine Draufsicht auf den Spanneinsatz in eingebautem Zustand in Spannstellung und in Lösestellung;
1d einen Schnitt durch den Spanneinsatz im Bereich des Kipplagers im Zentrierzapfen;
2a bis 2e Darstellungen entsprechend 1a bis 1e für ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit auf das zentrale Rohrstück aufgeschraubter Dichtscheibe;
3a bis 3e Darstellungen entsprechend 1a bis 1e für ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel mit auf das zentrale Rohrstück aufgeschraubtem Auswerfer;
4a bis 4c eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Schnittdarstellung eines aus zwei Spannelementen bestehenden Spanneinsatzes ohne Federn und Rohrstück;
5a und 5b Seitenansichten (teilweise geschnitten) eines dreiteiligen Betätigungsmechanismus;
5c und 5d eine Schnittdarstellung und eine Seitenansicht des Zwischenstücks des Betätigungsmechanismus nach 5a und 5b;
5e eine Schnittdarstellung eines der Schraubelemente des Betätigungsmechanismus nach 5a und 5b.
6a und 6b eine Seitenansicht und eine Stirnseitenansicht der als Bügelfeder ausgebildeten Rast- und Vorschubfeder der Vorrichtung nach 1a bis 1e.
7 eine Seitenansicht des Rohrstücks mit Auswerfer und Flanschbüchse teilweise im Schnitt;
8a und b Darstellungen entsprechend 1a und b für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schnittstelle mit Spanneinsatz;
8c und d je eine Draufsicht auf den Spanneinsatz in Spannstellung und in Lösestellung;
9a und b je eine Seitenansicht teilweise im Schnitt des Spanneinsatzes in Spannstellung und in Lösestellung mit betätigtem Auswerfer;
10a bis c eine Seitenansicht des Spanneinsatzes nach 9a und b mit geschnittenem Auswerfer;
10b und c eine Draufsicht und eine Untenansicht des Spanneinsatzes nach 10a;
11a bis c drei Seitenansichten des Betätigungsmechanismus teilweise im Schnitt bei Druckbetätigung, bei Zugbetätigung und im gekippten Zustand;
12a und b eine Schnittdarstellung und eine Draufsicht des Auswerfers.
Die in der Zeichnung dargestellten Schnittstellen bestehen aus einem am stirnseitigen Ende einer Maschinenspindel 10 angeordneten Aufnahmeteil 12, einem einen Hohlschaft 14 aufweisenden Werkzeugteil 16, einer im Aufnahmeteil 12 angeordneten Aufnahme 18 für den an seiner Außenfläche 20 kegelförmigen Hohlschaft 14 sowie einem Spannmechanismus 22. Der Spannmechanismus 22 weist zwei einander gegenüberliegende Spannelemente 24 und einen Betätigungsmechanismus 26 zur begrenzten Verstellung der Spannelemente zwischen Spannstellung (1a, 2a, 3a, 8a, 9a) und einer Lösestellung (1b, 2b, 3b, 8b, 9b) auf. Das Aufnahmeteil 12 und der Hohlschaft 14 können Bestandteil einer Maschinenspindel bzw. eines Werkzeugkopfes oder eines Adapters oder Verlängerungsstücks sein.
Der Spannmechanismus 22 hat primär die Aufgabe, im Spannzustand die Anpresskraft zwischen den einander zugewandten ringförmigen Planflächen 28, 30 des Werkzeugteils 16 und des Aufnahmeteils 12 zu erzeugen.
Die Spannelemente 24 sind mit je zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten, einander zugewandten Spannschultern 38, 40 an im Inneren des Aufnahmeteils 12 und des Hohlschafts 14 angeordneten, voneinander abgewandten Spannflächen 42, 44 abstützbar. Die aufnahmeseitigen Spannflächen 42 und die zugehörigen Spannschultern 38 der Spannelemente 24 sind im wesentlichen in einer Radialebene ausgerichtet, während die hohlschaftseitigen Spannflächen 44 und die zugehörigen Spannschultern 40 der Spannelemente 24 als gegenüber den aufnahmeseitigen Spannflächen und -schultern 42, 38 radial nach außen divergierende Konusflächen ausgebildet sind. Die Spannschultern 40 der Spannelemente 24 schließen einen auf die Spannschaftachse bezogenen Zentralwinkel von 50° bis 90° ein. Dadurch wird eine weitgehend gleichmäßige Krafteinleitung über den Umfang des Hohlschafts erzielt.
Der aus den Spannelementen 24 zusammengesetzte Spanneinsatz 32 mit seinen aufnahmeteilseitigen Spannschultern 38 ist bajonettartig mit den Spannflächen 42 des Aufnahmeteils 12 verriegelbar und bei den Ausführungsbeispielen nach 1 bis 6 in der Verriegelungsstellung mittels zweiter Bügelfedern 46 an den Kanten 48 der aufnahmeteilseitigen Einführöffnung 50 form- und kraftschlüssig gegen Verdrehen gesichert. Die Bügelfedern 46 greifen mit einem Bügelsteg 52 in jeweils einen außenseitigen, in Umfangsrichtung ausgerichteten Einstich der Spannelemente 24 ein, so dass sie axial unverschiebbar sind. Sie weisen jeweils an ihren Enden parallel gerichtete Federschlaufen 56 auf, die gegen seitliche ebene Oberflächenpartien 58 der Spannelemente 24 anliegen und die mit ihrer Rundung auf den Kanten 48 der Einführöffnung 50 auflaufen und an diesen einrasten. Aufgrund der Federwirkung an den Federschlaufen 56 werden die Spannelemente 24 des Spanneinsatzes 32 in Richtung Werkzeugteil 16 gedrückt. Dadurch wird die Fangsicherheit zwischen den hohlschaftseitigen Schulterflächen 40, 44 erhöht.
Die aufnahmeteilseitigen Spannschultern 38 der Spannelemente 24 bilden eine Kugelpartie, deren Mittelpunkt außerhalb der Werkzeugachse 39 angeordnet ist und die deshalb dafür sorgen, dass die Spannelemente 24 im Lösezustand weiter in Richtung Werkzeugteil 16 verschoben sind als im Spannzustand. Dies gilt vor allem dann, wenn die die Bajonettausnehmung 60 begrenzende Spannfläche 42 als ebene Ringfläche ausgebildet ist.
An ihren aufnahmeteilseitigen Enden weisen die Spannelemente 24 jeweils eine Zapfenpartie 62 auf, die in eine zentrale zylindrische Zentrierausnehmung 64 des Aufnahmeteils 12 eingreifen und die über ein durch zwei Lagerrollen 66 gebildetes Kipplager gegeneinander abgestützt sind. Auf der Außenseite des Kipplagers weisen die Zapfenpartien 62 kugelförmig ballige Ringpartien 68 auf, die dafür sorgen, dass die Zapfenpartien 62 beim Kippvorgang ohne die Gefahr des Verklemmens an der Wandung der Zylinderausnehmung 64 abrollen können.
Der Betätigungsmechanismus 26 besteht im Wesentlichen aus zwei an den Spannelementen 24 angeordneten Stützorganen 72', 72'' und einem im Zwischenraum zwischen den Spannelementen 24 zwischen den Stützorganen 72', 72'' angeordneten Zwischenglied 74. Die beiden Stützorgane 72', 72'' sind als Schraubelemente ausgebildet, die durch Gewindebohrungen 76 in den Spannelementen 24 hindurchgreifen.
Bei den Ausführungsbeispielen nach 1 bis 6 weist das Zwischenglied 74 an seinen Enden Kugelkalotten 78 auf, mit denen es in stirnseitige Kugelpfannen 80 an den Stützorganen 72', 72'' eingreift. Die Kugelkalotten 78 und die Kugelpfannen 80 bilden an den Kontaktstellen zwischen Stützorganen und Zwischenglied jeweils ein Kugelgelenk, das ein gegenseitiges Verschwenken der Stützorgane und des Zwischenglieds beim Spannvorgang erlaubt (vgl. 5a und 5b). Das Zwischenglied 74 weist außerdem einen im Umriß langlochförmigen Durchbruch 82 auf, der für den Durchgriff eines zentralen Rohrstücks 84 bestimmt ist.
Der Betätigungsmechanismus weist bei den Ausführungsbeispielen nach 1 bis 6 zudem eine Rückstellfeder 86 auf, die als in die Einstiche 54 der Spannelemente 24 eingreifende und dort axial gesicherte, ringförmige geschlossene Wurmfeder ausgebildet ist (vgl. 1a und b). Die Rückstellfeder 86 sorgt dafür, dass die Stützorgane 72, 72'' stets gegen das Zwischenglied 74 anliegen, so dass die Spannelemente 24 über den Betätigungsmechanismus 26 sowohl in Spannrichtung als auch in Löserichtung betätigt werden können. Die Rückstellfeder 86 sorgt außerdem dafür, dass die beiden Bügelfedern 46 in ihren Einstichen 54 zuverlässig festgehalten sind.
Die Spannelemente 32 weisen an ihren einander zugewandten Seiten Schrägflächen 88 auf, die im Spannzustand gemäß den 1a, 2a, 3a zum Werkzeugteil hin divergieren und im Lösezustand gemäß den 1b, 2b, 3b gegeneinander anliegen. Im Spannzustand sind die Stützorgane 72', 72'' und das Zwischenglied 74 in Spannrichtung gegeneinander ausgefluchtet, während sie im Lösezustand eine in Richtung Werkzeugteil offenen stumpfen Winkel miteinander einschließen. Beim Spannvorgang wird nur eines der Stützorgane 72' über einen Schraubendreher betätigt, während das andere Stützorgan 72'' im zugehörigen Spannelement 24 festgehalten wird. Deshalb weist das mitbewegte Zwischenglied 74 einen langlochförmigen Durchbruch 82 für das achszentrale Rohrstück 84 auf.
Zur Aufnahme des zentralen Rohrstücks 84 sind die Spannelemente 24 mit zentralen Längsnuten 90 im Bereich ihrer Schrägflächen 88 versehen, die einen axial durchgehenden Freiraum begrenzen. Da auch die Lagerrollen 66 beidseitig des Zentrums 39 im Abstand voneinander angeordnet sind, ist auch dort ein Durchgriff für das Rohrstück 84 möglich. Das gerade Rohrstück 84 verbindet die zentralen Funktionskanäle 92 und 94 im Aufnahmeteil 12 und im Werkzeugteil 16 miteinander. Die Funktionskanäle 92, 94 und das Rohrstück 84 sind üblicherweise als Kühlschmiermittelkanäle ausgebildet, die im vorliegenden Fall aufgrund der geradlinigen und stufenfreien Ausbildung für eine Minimalschmierung geeignet sind. Bei den in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen weist das Rohrstück 84 auf der Seite des Aufnahmeteils 12 eine Flanschbüchse 96 mit einer Umfangsrille 98 für einen Dichtungsring auf. Die Flanschbüchse ist auf das betreffende Ende des Rohrstücks aufgeschraubt und taucht im montierten Zustand in eine entsprechende Ausnehmung 100 im Aufnahmeteil 12 ein. An seinem anderen Ende kann das Rohrstück 84 entweder unmittelbar in eine Ausnehmung 102 im Werkzeugteil 16 eingesteckt werden (1a und 1b). Alternativ dazu kann auf das betreffende Rohrstückende eine Dichtscheibe 102 aufgeschraubt werden, die mit einer Dichtung 104 gegen eine Planfläche des Werkzeugteils 16 dichtend anliegt. Die Länge des Rohrstücks mit Dichtscheibe 102 kann durch Verstellen der Dichtscheibe 102 an dem Rohrstückgewinde an die Verbindungspartner angepasst werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3a und 3b ist anstelle der einfachen Dichtscheibe 102 ein federndes Auswurfelement 106 mit Dichtscheibe 108 vorgesehen, das ein vorgespanntes und beim Einspannvorgang aufladbares Federpaket 110 enthält. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also das Werkzeugteil 16 beim Lösevorgang unter der Einwirkung des Auswurfelementes 106 aus seiner kraftschlüssigen Verbindung mit dem Aufnahmeteil 12 getrennt.
Im Falle der 1 und 2 ist dies nicht der Fall. Dort ist ein zusätzliches Hilfswerkzeug 112 vorgesehen, das zweckmäßig am Handgriff 114 eines für den Spannvorgang vorgesehenen Inbusschlüssels angeordnet ist. Das Hilfswerkzeug 112 bildet einen Bolzen, der zwei im Abstand voneinander angeordnete ballige Ringpartien 118, 120 aufweist und der in die im Wesentlichen miteinander fluchtenden Durchgriffsöffnungen 122, 124 im Aufnahmeteil 12 und im Werkzeugteil 16 eingreift. 1b zeigt den Zustand des Einführens des Hilfswerkzeugs und 2b den Zustand des Auswurfs durch Verkippen der Bolzen 112 in den beiden Durchgriffsöffnungen 122, 124.
Das Ausführungsbeispiel nach den 8 bis 12 unterscheidet sich von den vorstehenden Ausführungsbeispielen vor allem dadurch, dass die Stützorgane 72', 72'' und das Zwischenglied 74 des Betätigungsmechanismus nicht lose gegeneinander anliegen, sondern einander paarweise zugeordnete, in Druckrichtung bzw. in Zugrichtung wirkende Kraftübertragungsflächen 130, 132' bzw. 130'', 132'' aufweisen. Wie aus einem Vergleich zwischen den 11a und 11b zu ersehen ist, ist zwischen den in Druckrichtung und den in Zugrichtung weisenden Kraftübertragungsflächen ein axiales Verschiebespiel 134 ausgebildet, das dafür sorgt, dass die Stützorgane 72', 72'' und das Zwischenglied 74 sich reibungsarm um die Verschiebeachse 136 verdrehen und um eine Querachse 138 (11c) begrenzt gegeneinander verschwenken können. Das Zwischenglied 74 weist zu diesem Zweck eine Mittelpartie 140 und zwei an den Enden der Mittelpartie 140 axial nach entgegengesetzten Seiten überstehende Kupplungszapfen 142 auf. Das Zwischenglied 74 greift mit seinen Kupplungzapfen 142 unter Bildung der einander zugewandten Kraftübertragungsflächen 130', 132' bzw. 130'', 132'' in je eine Kupplungsaufnahme 144 der benachbarten Stützorgane 72', 72'' ein. Die Kupplungszapfen 142 weisen eine als Ringnut ausgebildete Hinterschneidung 146 auf, in die ein die benachbarte Kupplungsaufnahme 144 begrenzender Sprengring 148 eingreift. Die dem Sprengring 148 zugewandte ringnutseitige ringförmige Kupplungszapfenflanke ist partiell kugelförmig gekrümmt, wobei der Mittelpunkt 150 der kugelförmigen Krümmung achszentral in der Nähe der Kupplungszapfen-Stirnfläche angeordnet ist. Andererseits ist die dem Boden der Kupplungsaufnahme 144 zugewandte Kupplungszapfen-Stirnfläche in ihrem ringförmigen Randbereich partiell kugelförmig konvex gekrümmt, wobei auch der Boden der Kupplungsaufnahme partiell kugelförmig konkav gekrümmt ist und der Mittelpunkt 152 der kugelförmigen Krümmung achszentral im Zentrum der Mittelpartie 140 des Zwischenglieds 74 angeordnet ist. Die Krümmungen sorgen dafür, dass die Zug- und Druckkräfte zwischen den Spannorganen 72, 72'' und dem Zwischenglied 74 großflächig und weitgehend querkraftfrei übertragen werden können.
Der Betätigungsmechanismus nach 11a bis c kann in Spannmechanismen 22 eingesetzt werden, deren Spannelemente 24 wie im Falle der gezeigten Ausführungsbeispiele im Zuge des Spannvorgangs gegeneinander um eine Lagerachse 66 verschwenkt oder radial mit Hilfe des Betätigungsmechanismus 26 gegeneinander verschoben werden.
Eine weitere Besonderheit der Ausführungsbeispiele nach 8 bis 12 besteht in der speziellen Ausgestaltung des Auswerfers 154, der eine das werkzeugseitige Ende der Spannelemente 24 übergreifende Dichtscheibe 102 und zwei an einander gegenüberliegenden Randpartien der Dichtscheibe 102 angeformte, die Spannelemente 24 an ihren Seitenflanken paarweise überlappende Stützlaschen 156 aufweist. Die elastisch aufbiegbaren Stützlaschen 156 sind mit Raststufen 158 an Schultern 160 der Spannelemente 24 einrastbar. Außerdem ist der Auswerfer 154 mit den Endkanten 162 seiner Stützlaschen 156 am Boden des spindelseitigen Aufnahmeteils 12 abstützbar. Die Stützlaschen 156 greifen dabei in die Bajonettöffnung 50 des Aufnahmeteils 12 ein und sichern die Spannelemente 24 in ihrer Montagestellung. Die Bügelfedern 46 sind hier deshalb ebenso wie die als Wurmfeder ausgebildete Rückstellfeder 86 entbehrlich.
Die Dichtscheibe 102 des Auswerfers 154 ist von zwei im Abstand voneinander angeordneten Gewindestiften 164 quer durchdrungen, die jeweils eine Konusspitze 166 aufweisen, gegen deren Konusfläche die Spannelemente 24 unter Axialverschiebung des Auswerfers 154 und Auswurf des Werkzeugsteils 16 aus dem Aufnahmeteil 12 auflaufen (vgl. 8b). Den Gewindestiften 164 kommt zusätzlich die Funktion einer Demontagehilfe für den an den Spannelementen 24 eingerasteten Auswerfer 154 zu. Zu diesem Zweck werden die Stifte gegen die Stirnflächen der Spannelemente gedreht, bis die Raststufen 158 der Stützlaschen 156 über die Schultern 160 ausgehoben sind.
Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden eines einen Hohlschaft aufweisenden Werkzeugteils 16 mit einem eine Aufnahme für den Hohlschaft aufweisenden Aufnahmeteil 12. Die Vorrichtung umfasst zwei einander radial gegenüberliegende Spannelemente, die mit Spannschultern 38, 40 an Spannflächen 42, 44 des Werkzeugteils und der Aufnahme abstützbar sind. Weiter ist ein Betätigungsmechanismus 26 zur Verstellung der Spannelemente 24 zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung vorgesehen. Erfindungsgemäß weist der Betätigungsmechanismus zwei an den Spannelementen angeordnete Stützorgane 72', 72'' und ein in den Stützorganen angeordnetes Zwischenglied 74 auf. Mindestens eines der Stützorgane 72' ist relativ zum zugehörigen Spannelement 24 verstellbar, während das Zwischenglied 74 beim Verstellvorgang gegenüber den Stützorganen verschwenkbar ist. Das Zwischenglied 74 weist einen als Langloch ausgebildeten Durchbruch 82 für den Durchgriff eines achszentral angeordneten Kühlmittelrohrs 84 auf.

Claims

Vorrichtung zum Verbinden eines einen vorzugsweise kegelförmigen Hohlschaft (14) aufweisenden Werkzeugteils (16) mit einem eine Aufnahme (18) für den Hohlschaft (14) aufweisenden, vorzugsweise stirnseitig an einer Maschinenspindel (10) angeordneten Aufnahmeteil (12), mit zwei einander radial gegenüberliegenden, mit ihrem einen Ende in die Aufnahme (18) einsetzbaren und sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des einzuspannenden Hohlschafts (14) erstreckenden Spannelementen, die mit Spannschultern (38, 40) an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten Spannflächen (42, 44) abstützbar sind, und mit einem Betätigungsmechanismus (26) zur Verstellung der Spannelemente (24) zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus zwei an den Spannelementen (24) angeordnete, in den Zwischenraum zwischen den Spannelementen weisende Stützorgane (72', 72'') und ein in Spannrichtung zwischen den Stützorganen angeordnetes und mit seinen beiden Enden gegen diese an jeweils einer Kontaktstelle anliegendes Zwischenglied (74) aufweist, wobei mindestens eines der Stützorgane (72') beim Verstellvorgang relativ zum zugehörigen Spannelement (24) unter Beibehaltung des Kontakts mit dem Zwischenglied (74) verschiebbar und gegenüber dem Zwischenglied (74) um eine zur Verschiebeachse (136) parallele Achse verdrehbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützorgane (72', 72'') beim Verstellvorgang an den Kontaktstellen gegenüber dem Zwischenglied (74) quer zur Verschiebeachse (136) begrenzt verschwenkbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Stützorgane (72', 72'') als mit einem Außengewinde in ein Innengewinde des zugehörigen Spannelements eingreifendes Schraubelement ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Stützorgane (72', 72'') als Schraubelemente ausgebildet sind, wobei vorzugsweise eines der Schraubelemente (72'') beim Verstellvorgang unbetätigt bleibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (74) an seinen den Stützorganen (72', 72'') zugewandten Kontaktflächen die Gestalt einer Kugelkalotte (78) aufweist und dass die dem Zwischenglied (74) zugewandten Kontaktflächen der Stützorgane (72', 72'') als Kugelpfannen (80) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (24) mit ihren Stützorganen (72, 72'') federgestützt in Richtung Zwischenglied (74) vorgespannt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine die Spannelemente (24) über- oder umgreifende Vorspannfeder (86).
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannfeder (86) als geschlossene vorgespannte Wurmfeder ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wurmfeder in sich zu einer unterbrochenen Ringnut ergänzende Einstiche (54) der Spannelemente (24) eingreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützorgane (72', 72'') und das Zwischenglied (74) einander paarweise zugeordnete, in Druck- bzw. Zugrichtung wirkende Kraftübertragungsflächen (130', 132'; 130'', 132'') aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den in Druckrichtung und den in Zugrichtung weisenden Kraftübertragungsflächen (130', 132'; 130'', 132'') ein axiales Verschiebespiel (134) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (74) eine Mittelpartie (140) und zwei an den Enden der Mittelpartie axial nach entgegengesetzten Seiten überstehende Kupplungszapfen (142) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (74) mit seinen Kupplungszapfen (142) unter Bildung der einander zugewandten Kraftübertragungsflächen in je eine Kupplungsaufnahme (144) der benachbarten Stützorgane (72', 72'') eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungszapfen (142) eine vorzugsweise als Ringnut (146) ausgebildete Hinterschneidung aufweisen, in die ein die benachbarte Kupplungsaufnahme (144) begrenzender Sprengring (148) eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Sprengring (148) zugewandte ringnutseitige ringförmige Flanke des Kupplungszapfens (142) partiell kugelförmig gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (150) der kugelförmigen Krümmung achszentral in der Nähe der Stirnfläche des Kupplungszapfens (142) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Boden der Kupplungsaufnahme (144) zugewandte Stirnfläche des Kupplungszapfens (142) in ihrem ringförmigen Randbereich partiell kugelförmig konvex gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden der Kupplungsaufnahme (144) partiell kugelförmig konkav gekrümmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt (152) der kugelförmigen Krümmung achszentral im Zentrum der Mittelpartie (140) des Zwischenglieds (74) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (74) einen querverlaufenden Durchbruch (82) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (86) einen in Spannrichtung des Zwischenglieds langgestreckten Langloch-Umriß aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (24) mit je zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten Spannschultern (38, 40) an im Inneren der Aufnahme (18) des Hohlschafts (14) angeordneten, voneinander abgewandten Spannflächen (42, 44) abstützbar sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (24) an ihren aufnahmeseitigen Enden oder im Abstand von diesen unmittelbar oder mittelbar über ein Lagerelement (66) gegeneinander anliegen und über den Betätigungsmechanismus (26) um eine durch die Anlagestelle gebildete Kippachse gegeneinander verschwenkbar sind.
Vorrichtung zum Verbinden eines einen vorzugsweise kegelförmigen Hohlschaft (14) aufweisenden Werkzeugteils (16) mit einem eine Aufnahme (18) für den Hohlschaft (14) aufweisenden, vorzugsweise stirnseitig an einer Maschinenspindel (10) angeordneten Aufnahmeteil (12), mit zwei einander radial gegenüberliegenden, mit ihrem einen Ende in die Aufnahme (18) einsetzbaren und sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des einzuspannenden Hohlschafts (14) erstreckenden Spannelementen, die mit je zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten, einander zugewandten Spannschultern (38, 40) an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten, voneinander abgewandten Spannflächen (42, 44) abstützbar sind, und mit einem Betätigungsmechanismus (26) zur Verstellung der Spannelemente (24) zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung, wobei die Spannelemente (24) an ihren aufnahmeseitigen Enden oder im Abstand von diesen unmittelbar oder mittelbar über ein Lagerelement (66) gegeneinander anliegen und über den Betätigungsmechanismus um eine durch die Anlagestelle (66) gebildete Kippachse gegeneinander verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus zwei an den Spannelementen (24) angeordnete, in den Zwischenraum zwischen den Spannelementen weisende Stützorgane (72', 72'') und ein in Spannrichtung zwischen den Stützorganen angeordnetes und mit seinen beiden Enden gegen diese an jeweils einer Kontaktstelle anliegendes Zwischenglied (74) aufweist, wobei mindestens eines der Stützorgane (72') beim Verstellvorgang relativ zum zugehörigen Spannelement (24) unter Beibehaltung des Kontakts mit dem Zwischenglied (74) verschiebbar und das Zwischenglied (74) beim Verstellvorgang an den Kontaktstellen gegenüber den Stützorganen (72', 72'') verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützorgane (72', 72'') und das Zwischenglied (74) in der Spannstellung der Spannelemente (24) koaxial miteinander fluchten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützorgane (72', 72'') und das Zwischenglied (74) in der Lösestellung der Spannelemente (24) einen in Richtung Werkzeugteil offenen stumpfen Winkel miteinander einschließen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (74) bei der Bewegung zwischen der Lösestellung und der Spannstellung stets achsparallel zur Spannrichtung ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannelemente (24) an ihren aufnahmeseitigen Enden je eine sich zu einem gemeinsamen Zentrierzapfen ergänzende Zapfenpartie (62) aufweisen, mit der sie in eine Zylinderausnehmung (64) des Aufnahmeteils (12) eingreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerelemente (66) als Lagerrollen ausgebildet sind, die unter Freilassung eines zentralen Durchgriffs im Abstand voneinander im Bereich des Zentrierzapfens angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfenpartien (62) an ihren Außenflächen teilkugelförmige Ringpartien (68) aufweisen, deren Mittelpunkt achszentral auf der Achse der Lagerrollen (66) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Spannschulter (38) der Spannelemente (24) an je einer in eine Bajonettausnehmung (60) des Aufnahmeteils (12) bajonettartig einführbaren und dort arretierbaren Schließzunge angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließzunge mit ihrer Spannschulter (38) federgestützt gegen die die Bajonettausnehmung (60) begrenzende aufnahmeseitige Spannfläche (42) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass die aufnahmeteilseitige Spannschulter (38) der Spannelemente (24) mit einer teilkugelförmig gekrümmten Begrenzungsfläche gegen die aufnahmeteilseitige ebene Spannfläche (42) anliegt.
Vorrichtung zum Verbinden eines einen vorzugsweise kegelförmigen Hohlschaft (14) aufweisenden Werkzeugteils (16) mit einem eine Aufnahme (18) für den Hohlschaft (14) aufweisenden, vorzugsweise stirnseitig an einer Maschinenspindel (10) angeordneten Aufnahmeteil (12), mit zwei einander radial gegenüberliegenden, mit ihrem einen Ende in die Aufnahme (18) einsetzbaren und sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des einzuspannenden Hohlschafts (14) erstreckenden Spannelementen, die mit je zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten, einander zugewandten Spannschultern (38, 40) an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten, voneinander abgewandten Spannflächen (42, 44) abstützbar sind, und mit einem Betätigungsmechanismus (26) zur Verstellung der Spannelemente (24) zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung, wobei die Spannelemente (24) an ihren aufnahmeseitigen Enden oder im Abstand von diesen unmittelbar oder mittelbar über ein Lagerelement (66) gegeneinander anliegen und über den Betätigungsmechanismus um eine durch die Anlagestelle (66) gebildete Kippachse gegeneinander verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Spannschulter (38) der Spannelemente (24) an je einer in eine Bajonettausnehmung (60) des Aufnahmeteils (12) bajonettartig einführbaren und dort arretierbaren Schließzunge angeordnet ist, dass die Schließzunge mit ihrer Spannschulter (38) federgestützt gegen die die Bajonettausnehmung (60) begrenzende aufnahmeseitige Spannfläche (42) anliegt, und dass die aufnahmeteilseitige Spannschulter (38) der Spannelemente (24) mit einer teilkugelförmig gekrümmten Begrenzungsfläche gegen die aufnahmeteilseitige ebene Spannfläche (42) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageflächen der aufnahmeteilseitigen Spannschulter (38) der Spannelemente (24) so gekrümmt sind, dass die Spannelemente (24) im Lösezustand unter Einwirkung einer Feder näher in Richtung Werkzeugteil (16) angeordnet sind als im Spannzustand.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, gekennzeichnet durch zwei Bügelfedern (46), die je einen Bügelsteg (52) und zwei endseitige Federschlaufen (56) aufweisen, die mit ihrem Bügelsteg (52) in je einen Einstich (54) der Spannelemente (24) eingreifen und mit ihren Federschlaufen (56) an zwei einander gegenüberliegenden, vorzugsweise ebenen Oberflächenpartien der Spannelemente (24) so in einen Freiraum eingreifen, dass sie beim bajonettartigen Eindrehen der Spannelemente (24) in die Aufnahme (18) auf Randkanten (48) einer Einführausnehmung (50) auflaufen und in der jeweiligen Endstellung unter Ausübung einer die Spannelemente (24) in Richtung Werkzeugteil (16) verschiebenden Federkraft in einer vorgegebenen Drehlage mit diesen verrasten.
Vorrichtung zum Verbinden eines einen vorzugsweise kegelförmigen Hohlschaft (14) aufweisenden Werkzeugteils (16) mit einem eine Aufnahme (18) für den Hohlschaft (14) aufweisenden, vorzugsweise stirnseitig an einer Maschinenspindel (10) angeordneten Aufnahmeteil (12), mit zwei einander radial gegenüberliegenden, mit ihrem einen Ende in die Aufnahme (18) einsetzbaren und sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des einzuspannenden Hohlschafts (14) erstreckenden Spannelementen, die mit je zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten, einander zugewandten Spannschultern (38, 40) an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten, voneinander abgewandten Spannflächen (42, 44) abstützbar sind, und mit einem Betätigungsmechanismus (26) zur Verstellung der Spannelemente (24) zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung, wobei die Spannelemente (24) an ihren aufnahmeseitigen Enden oder im Abstand von diesen unmittelbar oder mittelbar über ein Lagerelement (66) gegeneinander anliegen und über den Betätigungsmechanismus um eine durch die Anlagestelle (66) gebildete Kippachse gegeneinander verschwenkbar sind, gekennzeichnet durch zwei Bügelfedern (46), die je einen Bügelsteg (52) und zwei endseitige Federschlaufen (56) aufweisen, die mit ihrem Bügelsteg (52) in je einen Einstich (54) der Spannelemente (24) eingreifen und mit ihren Federschlaufen (56) an zwei einander gegenüberliegenden, vorzugsweise ebenen Oberflächenpartien der Spannelemente (24) so in einen Freiraum eingreifen, dass sie beim bajonettartigen Eindrehen der Spannelemente (24) in die Aufnahme (18) auf Randkanten (48) einer Einführausnehmung (50) auflaufen und in der jeweiligen Endstellung unter Ausübung einer die Spannelemente (24) in Richtung Werkzeugteil (16) verschiebenden Federkraft in einer vorgegebenen Drehlage mit diesen verrasten.
Vorrichtung nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstiche (54) zugleich die unterbrochene Umfangsnut zur Aufnahme der Wurmfeder (86) bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum zwischen den Spannelementen (24) ein axial durchgehender Freiraum (90) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum von einem sich zwischen dem Aufnahmeteil (12) und dem Werkzeugteil (16) erstreckenden achszentralen Rohrstück (84) durchdrungen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das achszentrale Rohrstück (84) achszentrale Funktionskanäle (92, 94), insbesondere Kühlschmiermittelkanäle des Aufnahmeteils (12) und des Werkzeugteils (16) miteinander verbindet.
Vorrichtung zum Verbinden eines einen vorzugsweise kegelförmigen Hohlschaft (14) aufweisenden Werkzeugteils (16) mit einem eine Aufnahme (18) für den Hohlschaft (14) aufweisenden, vorzugsweise stirnseitig an einer Maschinenspindel (10) angeordneten Aufnahmeteil (12), mit zwei einander radial gegenüberliegenden, mit ihrem einen Ende in die Aufnahme (18) einsetzbaren und sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des einzuspannenden Hohlschafts (14) erstreckenden Spannelementen, die mit je zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten, einander zugewandten Spannschultern (38, 40) an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten, voneinander abgewandten Spannflächen (42, 44) abstützbar sind, und mit einem Betätigungsmechanismus (26) zur Verstellung der Spannelemente (24) zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung, wobei die Spannelemente (24) an ihren aufnahmeseitigen Enden oder im Abstand von diesen unmittelbar oder mittelbar über ein Lagerelement (66) gegeneinander anliegen und über den Betätigungsmechanismus um eine durch die Anlagestelle (66) gebildete Kippachse gegeneinander verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Zwischenraum zwischen den Spannelementen (24) ein axial durchgehender Freiraum (90) gebildet ist, dass der Freiraum von einem sich zwischen dem Aufnahmeteil (12) und dem Werkzeugteil (16) erstreckenden achszentralen Rohrstück (84) durchdrungen ist, und dass das achszentrale Rohrstück (84) achszentrale Funktionskanäle (92, 94), insbesondere Kühlschmiermittelkanäle des Aufnahmeteils (12) und des Werkzeugteils (16) miteinander verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 40 oder 42, dadurch gekennzeichnet, dass das achszentrale Rohrstück (24) durch den im Zwischenglied (74) befindlichen Durchbruch (82) hindurchgreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass das achszentrale Rohrstück (84) durch den Freiraum zwischen den beiden Lagerrollen (66) hindurchgreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das achszentrale Rohrstück an seinem einen Ende eine Flanschbüchse (26) trägt, mit der es in eine im Aufnahmeteil befindliche Ausnehmung (100) dichtend bis zum Anschlag des Flansches eingreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 40 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass das achszentrale Rohrstück (84) an seinem werkzeugteilseitigen Ende eine Dichtscheibe (102) trägt, mit der es gegen eine Dichtfläche (104) des Werkzeugteils (16) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (102) auf ein Gewinde des Rohrstücks (84) verstellbar aufgeschraubt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtscheibe (102) unter der Einwirkung einer Auswurffeder (110) in Richtung Werkzeugteil (16) vorgespannt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die als Federpaket (110) ausgebildete Ausstoßfeder in einem am Rohrstück (24) angeordneten Käfig so angeordnet ist, dass sie beim Einspannen eine beim Lösevorgang freiwerdende Vorspannung in Ausstoßrichtung des Werkzeugteils (16) aufbaut.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 49, gekennzeichnet durch einen Auswerfer (154), der eine das werkzeugseitige Ende der Spannelemente (24) übergreifende Dichtscheibe (102) und zwei an einander gegenüberliegenden Randpartien der Dichtscheibe (102) angeformte, die Spannelemente (24) an ihren Seitenkanten paarweise überlappende Stützlaschen (156) aufweist, dass die Stützlaschen an Schultern (160) der Spannelemente (24) einrastbar sind und dass mindestens ein durch die Dichtscheibe (102) mit einer Konusspitze (106) hindurchgreifender Stift (164) vorgesehen ist, gegen dessen Konusflächen die Spannelemente (24) beim Ausspannen unter Auswurf des Werkzeugteils (16) aus der Aufnahme (18) auflaufen.
Vorrichtung zum Verbinden eines einen vorzugsweise kegelförmigen Hohlschaft (14) aufweisenden Werkzeugteils (16) mit einem eine Aufnahme (18) für den Hohlschaft (14) aufweisenden, vorzugsweise stirnseitig an einer Maschinenspindel (10) angeordneten Aufnahmeteil (12), mit zwei einander radial gegenüberliegenden, mit ihrem einen Ende in die Aufnahme (18) einsetzbaren und sich mit ihrem anderen Ende in das Innere des einzuspannenden Hohlschafts (14) erstreckenden Spannelementen, die mit Spannschultern (38, 40) an im Inneren der Aufnahme und des Hohlschafts angeordneten Spannflächen (42, 44) abstützbar sind, und mit einem Betätigungsmechanismus (26) zur Verstellung der Spannelemente (24) zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung, gekennzeichnet durch einen Auswerfer (154), der eine das werkzeugseitige Ende der Spannelemente (24) übergreifende Dichtscheibe (102) und zwei an einander gegenüberliegenden Randpartien der Dichtscheibe (102) angeformte, die Spannelemente (24) an ihren Seitenkanten paarweise überlappende Stützlaschen (156) aufweist, dass die Stützlaschen an Schultern (160) der Spannelemente (24) einrastbar sind und dass mindestens ein durch die Dichtscheibe (102) mit einer Konusspitze (106) hindurchgreifender Stift (164) vorgesehen ist, gegen dessen Konusflächen die Spannelemente (24) beim Ausspannen unter Auswurf des Werkzeugteils (16) aus der Aufnahme (18) auflaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 50 oder 51, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer (154) mit den Endkanten (162) seiner Stützlaschen (156) im spindelseitigen Aufnahmeteil (12) abstützbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützlaschen (156) in eine Bajonettöffnung (50) des Aufnahmeteils eingreifen und dabei die Spannelemente (24) in ihrer Montageposition sichern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 50 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (164) als Gewindestifte ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestifte (164) eine Demontagehilfe für den an den Spannelementen (24) eingerasteten Auswerfer (154) bilden.
Verfahren zur Herstellung von Spannelementen für eine Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehteil unter Bildung eines Rohlings hergestellt wird, in das die Außenkonturen der Spannflächen und der Einstiche beider Spannelemente eingeformt und an dessen einem Ende ein Zentrierzapfen mit balliger Ringpartie angeformt wird, dass durch die Ringpartie des Zentrierzapfens eine dessen Mittelpunkt durchgreifende Querbohrung eingebracht wird und dass der Rohling anschließend achsparallel unter Bildung zweier Spannelementrohlinge so geteilt wird, dass die Bohrung mittig und parallel zu deren Achse aufgetrennt wird und zwischen den Spannelementrohlingen ein freier Zwischenraum entsteht.
Verfahren nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rohling vor dem Teilungsvorgang an seinen einander gegenüberliegenden Seiten Material unter Bildung zueinander paralleler, zur Querbohrungsachse senkrecht ausgerichteter Oberflächenpartien abgetragen, vorzugsweise abgefräst, wird.
Verfahren nach Anspruch 54 oder 55, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelementrohlinge an ihren einander zugewandten Seiten mit einer zur Werkzeugteilseite divergierenden Schrägfläche (88) versehen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelementrohlinge an ihren einander zugewandten Seiten mit mittig angeordneten Längsnuten (90) versehen werden, die sich zu einem achszentralen Freiraum für den Durchgriff eines achszentralen Rohrstücks (84) ergänzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass in die geteilte Querbohrung zwei im Abstand voneinander unter Freilassung einer Durchgangsöffnung angeordnete rollenförmige Lagerelemente (66) eingesetzt werden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 54 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass in die Spannelementrohlinge je eine die zugehörige Schrägfläche (88) durchdringende querverlaufende Gewindebohrung zur Aufnahme eines als Schraubelement ausgebildeten Stützorgans (72', 72'') eingebracht wird.
Hilfswerkzeug zum Auswerfen einer mit einer Verbindungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2 gebildeten Verbindung zwischen einem einen kegelförmigen Hohlschaft (14) aufweisenden Werkzeugteil (16) und einem Aufnahmeteil (12) im Lösezustand der Verbindungsvorrichtung, gekennzeichnet durch einen Bolzen (112) mit zwei in axialem Abstand voneinander angeordneten balligen Ringpartien (118, 120) zum Abstützen und Verkanten innerhalb miteinander fluchtender Eingriffsöffnungen (122, 124) des Aufnahmeteils (12) und des Werkzeugteils (16).