DE102005015787A1

DE102005015787A1 - Exzenterspannvorrichtung zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenbauteile

Info

Publication number: DE102005015787A1
Application number: DE200510015787
Authority: DE
Inventors: Herbert Rumig; Dietrich Dr. Lembke
Original assignee: IT COMPACT SPINDEL und SPANNTE; IT COMPACT SPINDEL und SPANNTECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: IT COMPACT SPINDEL und SPANNTE; IT COMPACT SPINDEL und SPANNTECHNOLOGIE GmbH
Priority date: 2005-04-03
Filing date: 2005-04-03
Publication date: 2006-10-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Exzenterspannvorrichtung (1) zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenbauteile (2, 3), bei der ein erstes Maschinenbauteil (2), beispielsweise ein Aufnahmekörper (4), einen Innenraum und eine in diesem Innenraum angeordnete und zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung axial verschiebbare Zugstange (5) aufweist, die über einen Zugstangenkopf (6) und einen Zugstangenfuß (7) verfügt und über deren Umfang im Kopfbereich mindestens zwei radial bewegliche Spannbacken (15) angeordnet sind, die in eine in einem Hohlschaft (9) des zweiten Maschinenbauteils (3), beispielsweise eines Werkzeuges, vorgesehene Ausnehmung (12) eingreifen, wodurch ein Verspannen der Bauteile (2, 3) ermöglicht wird, wobei mindestens ein Versorgungskanal (30, 30a, 30b), beispielsweise zur Versorgung mit Kühlmittel bzw. Schmiermittel, vorgesehen ist und die Zugstange (5) in einem verdickten Fußbereich über einen Durchbruch (25) verfügt, durch den eine mit einem Exzenter (23) ausgestattete und auf beiden Seiten dieses Exzenters (23) im ersten Maschinenbauteil (2) drehbar gelagerte Exzenterwelle (22) hindurchführt und in dem sich der Exzenter (23) unter Zwischenschaltung eines Verschiebeelements (24) an der Zugstange (5) in der Art abstützt, dass die Zugstange (5) durch Verdrehen der Exzenterwelle (22) mitsamt Exzenter (23) axial verschoben wird. DOLLAR A Es soll eine Exzenterspannvorrichtung (1) den oben genannten Art bereitgestellt werden, mit der die aus ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Exzenterspannvorrichtung zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenbauteile, bei der ein erstes Maschinenbauteil, beispielsweise ein Aufnahmekörper, einen Innenraum und eine in diesem Innenraum angeordnete und zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung axial verschiebbare Zugstange aufweist, die über einen Zugstangenkopf und einen Zugstangenfuß verfügt und über deren Umfang im Kopfbereich mindestens zwei radial bewegliche Spannbacken angeordnet sind, die in eine in einem Hohlschaft des zweiten Maschinenbauteils, beispielsweise eines Werkzeuges, vorgesehene Ausnehmung eingreifen, wodurch ein Verspannen der Bauteile ermöglicht wird, wobei mindestens ein Versorgungskanal, beispielsweise zur Versorgung mit Kühlmittel bzw. Schmiermittel, vorgesehen ist und die Zugstange in einem verdickten Fußbereich über einen Durchbruch verfügt, durch den eine mit einem Exzenter ausgestattete und auf beiden Seiten dieses Exzenters im ersten Maschinenbauteil drehbar gelagerte Exzenterwelle hindurchführt und in dem sich der Exzenter unter Zwischenschaltung eines Verschiebeelements an der Zugstange in der Art abstützt, dass die Zugstange durch Verdrehen der Exzenterwelle mitsamt Exzenter axial verschoben wird.
Eine derartige Exzenterspannvorrichtung, die auch als Kupplungsvorrichtung bzw. Schnellkupplungsvorrichtung bezeichnet werden kann, dient im allgemeinen dem Verbinden und axialen Verspannen eines mit einem Hohlschaftkegel (HSK) ausgestatteten Werkzeuges oder Werkzeugträgers mit einem Aufnahmekörper, beispielsweise einer Spindel einer Werkzeugmaschine. Grundsätzlich kann eine Spannvorrichtung der oben genannten Art aber auch zur Aufnahme eines mit einem Hohlschaftkegel versehenen Werkstücks oder Werkstückträgers verwendet werden, weshalb im Rahmen der vorliegenden Erfindung ganz allgemein von einem ersten und einem zweiten Maschinenbauteil die Rede ist.
Im Rahmen des Verbindungs- und Spannvorganges wird der Hohlschaftkegel des zweiten Maschinenbauteils über den Zugstangenkopf und in eine Aufnahme des ersten Maschinenbauteils geschoben. Anschließend werden die Spannbacken durch axiales Verschieben der Zugstange nach außen verschoben d.h. gespreizt und in Eingriff gebracht mit dem Hohlschaft des zweiten Maschinenbauteils.
Hierzu verfügt die Zugstange im Bereich des Zugstangenkopfes über mindestens eine Steuerfläche, die in der Regel konus- bzw. kegelförmig ausgebildet ist und mit einer korrespondierenden, an den mindestens zwei Spannbacken vorgesehenen Steuerfläche in der Art zusammenwirkt, dass die Spannbacken sich im Rahmen des axiales Verschiebens der Zugstange am Zugstangenkopf abstützen, wodurch die Spannbacken radial nach außen und axial in Verschieberichtung verschoben werden bis sie sich in Eingriff befinden mit dem Hohlschaft.
Durch weiteres axiales Verschieben der Zugstange werden die beiden Maschinenbauteile durch (Einleiten einer axialen Spannkraft zunächst zur Anlage miteinander gebracht und anschließend verspannt. Dabei dient die oben erwähnte mindestens eine Steuerfläche gleichzeitig als Spannfläche, an denen sich die mindestens zwei Spannbacken abstützen. Auf der der Zugstange abgewandten Seite verfügen die mindestens zwei Spannbacken über zusätzliche Spannflächen, die sich an einer im Hohlschaft angeordneten korrespondierenden Spannfläche abstützen.
Ein charakteristisches Merkmal der hier in Rede stehenden Spannvorrichtung ist die Betätigungseinrichtung d.h. die Art und Weise, wie das axiale Verschieben der Zugstange und das Verspannen bzw. Einleiten der Spannkraft bewerkstelligt wird. Hierzu wird ein Exzenter bzw. eine im ersten Maschineabauteil drehbar gelagerte Exzenterwelle verwendet. Die Exzentrizität ergibt sich aus dem Abstand zwischen der Drehachse der Exzenterwelle und der Exzenterachse. Der maximale Hub der Zugstange ist dabei prinzipbedingt auf die zweifache Exzentrizität beschränkt und stellt sich durch Verdrehen der Exzenterwelle um 180° ein.

Eine Exzenterspannvorrichtung zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenbauteile wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 41 360 A1 beschrieben. Dabei liegt dieser Offenlegungsschrift unter anderem die Aufgabe zu Grunde, eine Exzenterspannvorrichtung bereitzustellen, mit der zum einen eine wesentlich größere Spannnkraft generierbar sein soll als mit vergleichbaren vorbekannten Vorrichtungen und die zum anderen die Möglichkeit bieten soll, eine Spannkraft definierter Größe einer definierten Drehlage der Exzenterwelle zu zuordnen.

Hierzu verfügt die in der DE 102 41 860 A1 beschriebene Exzenterspannvorrichtung über eine in einer Aufnahme drehbar und quer zur Zugstangenachse gelagerte Exzenterwelle, welche einen langlochförmigen, in der Zugstange vorgesehenen Durchbruch in der Art durchgreift, dass der Exzenter in der Zugstange zu liegen kommt.

Eine direkte Übertragung der Exzenterspannkraft auf die Zugstange wird vermieden. Vielmehr stützt sich der Exzenter der Exzenterwelle über ein bewegliches d.h. verschwenkbares und geeignet ausgebildetes Pendelstück an der Zugstange ab. Dies hat den Vorteil, dass eine Linienberührung und damit habe Flächenpressungen zwischen der Zugstange und der Exzenterwelle vermieden werden. Das Pendelstück ermöglicht die Realisierung großflächiger Kontaktflächen.

Durch Verdrehen der Exzenterwelle wird die Spannkraft in die Zugstange eingeleitet bzw. die Zugstange verschoben, wobei das Pendelstück, über das die Exzenterwelle und die Zugstange miteinander gekoppelt sind, die rotatorische Bewegung der Exzenterwelle in eine translatorische Bewegung der Zugstange transformiert.

Das in der DE 102 41 860 A1 beschriebene Pendelstück weist an seiner Fußseite d.h. an der dem Exzenter abgewandten Seite eine sphärische Fläche auf, welche in einer als Kugelkalotte bezeichneten Ausnehmung, die in einem zugstangenseitig festen Lagerteil vorgesehen ist, aufgenommen wird. Damit ist das Pendelstück drehbar bzw. verschwenkbar in der Ausnehmung und damit an der Zugstange gelagert.

An seiner Kopfseite d.h. an der dem Exzenter zugewandten Seite weist das Pendelstück hingegen eine zylinderförmige Ausnehmung auf die zu der äußeren ebenfalls zylinderförmigen Mantelfläche des Exzenters korrespondiert und sich an dieser abstützt.

Mit dem beschriebenen Pendelstück soll ein sogenannter Kniehebeleffekt erzielt werden, der die Generierung der geforderten hohen Spannkräfte ermöglichen soll. Dabei bildet die Exzentrizität des Exzenters einen kleinen Kniehebel, wohingegen ein größerer Kniehebel durch das Pendelstück selbst erzeugt wird. In der Spannstellung sind beide Kniehebel in Richtung der Längsachse der Zugstange ausgerichtet, wobei sich die beiden Hebel addieren.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Exzenterspannvorrichtung gemäß der DE 102 41 860 A1 ist mit einem weiteren, zweiten Pendelstück ausgestattet, das als oberes Pendelstück bezeichnet wird. Dieses Pendelstück ist auf der dem ersten unteren Pendelstück gegenüberliegenden Seite des Exzenters angeordnet und wird bei Drehung der Exzenterwelle nicht verschwenkt, sondern quer zur Zugstangenachse verschoben, weshalb es streng genommen kein Pendelstück im ursprünglichen Sinne darstellt, sondern zutreffender als Verschiebeelement zu bezeichnen ist.

Auch dieses obere Pendelstück verfügt über eine zylinderförmige Ausnehmung, in der der Exzenter aufgenommen wird. Zugstangenseitig stützt sich das Pendelstück über eine ebene Kontaktfläche ab. Das Pendelstück soll unter anderem der Verbesserung der Ausstoßbewegung eines eingespannten Werkzeuges dienen.

Vorteilhaft soll dieses weitere Pendelstück aber insbesondere hinsichtlich der Ausbildung einer vollkommen abgedichteten zentralen Versorgungsleitung sein. Bei Weglassen dieses zusätzlichen Pendelstückes soll die Ausbildung einer zentralen d.h. mitig angeordneten Versorgungsleitung grundsätzlich auch möglich sein, wobei aber die Dichtheit gegen Austreten von Flüssigkeiten verloren gehen soll. Die Versorgungsleitung dient beispielsweise zur Versorgung mit Kühlmittel oder Schmieröl. Die zentrale d.h. mutige Anordnung der Versorgungsbohrung soll darüber hinaus das Einführen eines Verstellwerkzeuges gestatten, mit dem beispielsweise ein eingespanntes Werkzeug auf Länge eingestellt werden kann.

Entgegen den in der DE 102 41 860 A1 gemachten Ausführungen hat sich in der Praxis gezeigt, dass die zentral vorgesehene Versorgungsleitung auch bei Verwendung eines weiteren, zweiten Pendelstücks nicht flüssigkeitsdicht ausgebildet werden kann. Ursächlich verantwortlich hierfür ist, dass die bewusst gewählte zentrale Anordnung der Versorgungsbohrung es erforderlich macht, die Bohrung direkt durch die Exzenterwelle hindurch zu führen d.h. nicht nur die Zugstange, sondern auch den Exzenter, beide Pendelstücke und das oben bereits erwähnte Lagerteil mit einer Durchgangsbohrung zu versehen. Hierdurch werden auch bewegliche Teile der Spannvorrichtung zur Ausbildung der Versorgungsleitung herangezogen, weshalb sich eine zusammenhängende, geradlinige Versorgungsleitung nur in einer definierten Stellung der Spannvorrichtung bzw. der maßgeblichen Teile zueinander ergibt.

Bei der in der DE 102 41 860 A1 beschriebenen Spannvorrichtung ist diese Stellung die Spannstellung, in der die Exzenterwelle über das untere Pendelstück die Spannkraft in die Zugstange einleitet. Prinzipbedingt wird dabei das auf der gegenüberliegenden Seite des Exzenters befindliche obere Pendelstück entlastet, wodurch sich sowohl zwischen dem oberen Pendelstück und dem Exzenter als auch zwischen dem oberen Pendelstück und der Zugstange ein Spiel einstellt bzw. ein Spalt ausbildet.

Durch diesen Spalt kann nun die durch die Versorgungsbohrung hindurchgeführte Flüssigkeit, beispielsweise Kühlmittel oder Schmiermitel, austreten, was unerwünscht ist. Denn die austretende Flüssigkeit führt zu Korrosion und damit auch zu einem erhöhten Verschleiß und einer beschleunigten Alterung der Spannvorrichtung. Zudem können in der Flüssigkeit enthaltene Verunreinigungen zwischen relativ zueinander bewegbaren Bauteil gelangen, was im schwerwiegendsten anzunehmenden Fall zum Blockieren einer Bauteilbewegung, beispielsweise der Drehung der Exzenterwelle, führen kann.

Dadurch, dass der Versorgungskanal nur in einer einzigen definierten Stellung der Spannvorrichtung bzw. in einer definierten Verdrehstellung der Exzenterwelle ausgebildet wird, ist es erforderlich, Maßnahmen vorzusehen, die dem Bedienpersonal anzeigen, dass diese definierte Verdrehstellung und damit ein funktionstüchtiger Versorgungskanal vorliegt, da andernfalls die notwendige Versorgung mit Kühlmittel oder Schmiermittel nicht gewährleistet werden kann.

Die in der DE 102 41 860 A1 beschriebene Exzenterspannvorrichtung ist aus diesem Grund mit einem Anschlagstück ausgestattet, welches in der Spannstellung und in der Lösestellung an Anschlagflächen anliegt, die an einem hervorstehenden Anschlagnocken angeordnet sind, welcher selbst Teil der drehbaren Exzenterwelle ist. Trotz dieser Maßnahme führen Fertigungstoleranzen und eine fehlerhafte Bedienung der Spannvorrichtung dazu, dass der Versorgungskanal nicht immer in seiner theoretisch idealen d.h. geradlinigen Ausbildung vorliegt.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Exzenterspannvorrichtung der gattungsbildenden Art d.h. gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenbauteile bereitzustellen, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und die insbesondere über eine verbesserte d.h. flüssigkeitsdichte Versorgungsleitung verfügt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Exzenterspannvorrichtung zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenbauteile, bei der ein erstes Maschinenbauteil, beispielsweise ein Aufnahmekörper, einen Innenraum und eine in diesem Innenraum angeordnete und zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung axial verschiebbare Zugstange aufweist, die über einen Zugstangenkopf und einen Zugstangenfuß verfügt und über deren Umfang im Kopfbereich mindestens zwei radial bewegliche Spannbacken angeordnet sind, die in eine in einem Hohlschaft des zweiten Maschinenbauteils, beispielsweise eines Werkzeuges, vorgesehene Ausnehmung eingreifen, wodurch ein Verspannen der Bauteile ermöglicht wird, wobei mindestens ein Versorgungskanal, beispielsweise zur Versorgung mit Kühlmittel bzw. Schmiermittel, vorgesehen ist und die Zugstange in einem verdickten Fußbereich über einen Durchbruch verfügt, durch den eine mit einem Exzenter ausgestattete und auf beiden Seiten dieses Exzenters im ersten Maschinenbauteil drehbar gelagerte Exzenterwelle hindurchführt und in dem sich der Exzenter unter Zwischenschaltung eines Verschiebeelements an der Zugstange in der Art abstützt, dass die Zugstange durch Verdrehen der Exzenterwelle mitsamt Exzenter axial verschoben wird, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass der mindestens eine Versorgungskanal in der Zugstange angeordnet ist, so dass unabhängig von der Stellung der beweglichen Teile, insbesondere der Zugstange, der Exzenterwelle und des Verschiebeelementes, ein zusammenhängendes und dichtes Kanalsystem vorliegt.

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Exzenterspannvorrichtung der mindestens eine Versorgungskanal in ein einziges Bauteil, nämlich die Zugstange, integriert wird, können Trennfugen – wie sie bei der Ausbildung eines Kanals bzw. einer Bohrung unter Verwendung mehrerer, relativ zueinander beweglicher Bauteile zwangsläufig entstehen – vermieden werden. Es wird ein Versorgungskanal geschaffen, der unabhängig von der momentanen Stellung bzw. Position der Spannvorrichtung bzw. der Zugstange vollkommen dicht ist und ein Austreten von durch den Versorgungskanal hindurchgeführter Flüssigkeit unter allen Betriebsbedingungen sicher verhindert.

Es muss daher auch nicht zwangsläufig ein Anschlag wie bei der in der DE 102 41 860 A1 beschriebenen Exzenterspannvorrichtung vorgesehen werden, der anzeigt, dass sich die Vorrichtung in der Spannstellung bzw. in der Lösestellung befindet und ein für den Betrieb erforderlicher d.h. zusammenhängender und abgedichteter Versorgungskanal vorliegt.

Des weiteren können bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung als Folge der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Anordnung des mindestens einen Versorgungskanals sowohl die Exzenterwelle mitsamt Exzenter als auch das Verschiebeelement kleiner dimensioniert und ausgeführt werden als bei herkömmlichen Vorrichtungen, da diese beweglichen Teile nicht zur Ausbildung des Versorgungskanals herangezogen werden und nicht – wie beispielsweise gemäß der DE 102 41 860 A1 vorgeschlagen – mit Durchgangsbohrungen versehen und dadurch in ihrer Festigkeit geschwächt werden. Eine Kompensierung der durch die Kerbwirkung der Durchgangsbohrung geminderten Festigkeit ist nicht erforderlich.

Im Gegensatz dazu werden bei der Spannvorrichtung, die in der DE 102 41 860 A1 beschrieben wird, genau die Bauteile der Vorrichtung, die zur Erzeugung, Einleitung und Weiterleitung der Spannkräfte dienen und damit unmittelbar im Kraftfluss liegen, nämlich der Exzenter und die Pendelstücke, mit Durchgangsbohrungen versehen und geschwächt, weshalb sie insgesamt massiver ausgeführt werden müssen.

Die erfindungsgemäße Ausbildung bzw. Anordnung des mindestens einen Versorgungskanals ermöglicht einen kleiner dimensionierten Exzenter und ein kleiner dimensioniertes Verschiebestück und damit eine insgesamt kleiner dimensionierte Spannvorrichtung. Dadurch kann die sogenannte Auskraglänge, die den Abstand zwischen der Drehachse der Exzenterwelle und der Stirnfläche des ersten Maschinenbauteils bezeichnet, verkürzt werden, was die Vorrichtung einerseits biegesteifer und andererseits kompakter macht.

Somit wird durch die erfindungsgemäße Exzenterspannvorrichtung die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Spannvorrichtung bereitzustellen, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und die insbesondere über eine verbesserte d.h. flüssigkeitsdichte Versorgungsleitung verfügt.

Der Durchbruch erlaubt im Gegensatz zu einer in der Zugstange vorgesehenen Ausnehmung, in die eine einseitig gelagerte Exzenterwelle einseitig eingreift, eine beidseitige Lagerung der Exzenterwelle im ersten Maschinenbauteil, wodurch eine günstigere Krafteinleitung erzielt and eine ungünstige einseitige Biegebeanspruchung der Exzenterwelle, insbesondere ein Klemmen der beweglichen Bauteile, vermieden wird. Zum anderen können die Flächenpressungen zwischen Exzenter und Verschiebelement bzw. Verschiebelement und Zugstange, die sich bei Generierung und Einleitung der Spannkräfte einstellen, reduziert werden, da eine durch die Zugstange hindurchgeführte Exzenterwelle die Ausbildung größerer Berührflächen gestattet.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen beschrieben und erläutert.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der Durchbruch eine langlochähnliche Gestalt aufweist. Diese spezielle Ausbildung des Durchbruchs trägt dem Umstand Rechnung, dass die Zugstange im Rahmen des Spannprozesses relativ zu der Exzenterwelle in Richtung ihrer Längsachse und damit in Richtung der Längsachse des langlochähnlichen Durchbruchs verschoben wird.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der mindestens eine Versorgungskanal in den Fußbereich der Zugstange einmündet, sich zur Umgehung des Durchbruchs in mindestens zwei Kanäle aufteilt und stromabwärts wieder zu einem gemeinsamen Versorgungskanal zusammenläuft.

Auf diese Weise kann beispielsweise ein Gesamtflüssigkeitsstrom, der durch eine zentrale Hauptversorgungsleitung größeren Durchmessers zugeführt wird, im Bereich des Durchbruchs bzw. der Exzenterwelle auf mehrere Versorgungskanäle kleineren Durchmessers aufgeteilt werden. Die Versorgungskanäle können damit im sensiblen und hochbelasteten Bereich der Zugstange kleiner dimensioniert werden, so dass die durch diese Kanäle hervorgerufene Kerbwirkung vermindert wird.

Eine symmetrische Anordnung der Versorgungskanäle ist dabei zu bevorzugen, da hierdurch eine hinsichtlich ihrer Festigkeit und ihrer Verformbarkeit bzw. Elastizität homogene Zugstange ausgebildet wird.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen die Zugstange modular aufgebaut ist. Der modulare Aufbau bietet unter anderem Vorteile bei der Montage der Spannvorrichtung und erleichtert insbesondere eine Montage der Vorrichtung ausschließlich von der Stirnseite des ersten Maschinenbauteils her. Eine bevorzugte Ausführungsform der Zugstange ist zweiteilig ausgeführt und umfasst neben der eigentlichen Zugstange einen separaten Zugstangenkopf.

Aus diesem Grund sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung vorteilhaft, bei denen die Zugstange einen Zugstangenkopf aufweist, der im Kopfbereich auf die Zugstange aufschraubbar ist. Diese Ausführung einer modular aufgebauten Zugstange ermöglicht unter anderem die Einstellung des maximalen Hubes der Zugstange und damit eine Variation des maximalen Verdrehwinkels der Exzenterwelle, der beim Wechsel von der Lösestellung zur Spannstellung überstrichen wird.

Vorzuziehen sind Ausführungsformen, bei denen der Verdrehwinkel zwischen der Spannstellung und der Lösestellung etwa 180° beträgt. Diese Ausführungsform verfügt über den theoretisch maximal erzielbaren Hub, der größenmäßig durch die zweifache Exzentrizität des Exzenters beschränkt wird. Dabei wechselt der Exzenter von der dem Zugstangenkopf abgewandten Seite auf die dem Zugstangenkopf zugewandten Seite und umgekehrt, was noch näher im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren erörtert werden wird.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass eine Ausführungsform, bei der die Zugstange dreiteilig ausgeführt ist und neben der eigentlichen Zugstange einen separaten Zugstangenkopf und einen separaten Zugstangenfuß umfasst auch eine vorteilhafte Ausführungsform darstellt, da jedes Bauteil der Zugstange entsprechend seiner individuellen Funktion und Belastung hergestellt und nachbearbeitet werden kann.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der Zugstangenkopf in einer im zweiten Maschinenbauteil vorgesehenen Ausnehmung aufnehmbar ist und mit einer Dichtung ausgestattet ist.

Hierdurch wird eine Abdichtung gegen aus dem Versorgungskanal austretende Flüssigkeit am offenen Ende der Zugstange erleichtert. Diese Problematik ergibt sich zwangsläufig an der Schnittstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenbauteil, wo der in der Zugstange vorgesehene Versorgungskanal durch einen im zweiten Maschinenbauteil vorzusehenden weiteren Kanal fortgeführt werden muss. Erschwert wird das Abdichten durch den Umstand, dass die Zugstange prinzipbedingt axial verschieblich ausgebildet ist. Eine sichere Abdichtung wird daher durch die Anordnung einer Dichtung, beispielsweise eines O-Ringes, auf der äußeren Mantelfläche des Zugstangenkopfes erzielt.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der Zugstangenfuß in einer im ersten Maschinenbauteil vorgesehenen Ausnehmung aufnehmbar ist und mit einer Dichtung ausgestattet ist. Wie bei der bereits zuvor beschriebenen Ausführungsform gestattet diese Ausbildung der Spannvorrichtung eine sichere Abdichtung des Versorgungskanals.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der Zugstangenfuß einen axial hervorstehenden Zapfen aufweist, der in einer im ersten Maschinenbauteil vorgesehenen Ausnehmung aufnehmbar ist und mit einer Dichtung ausgestattet ist.

Wie bereits für den Zugstangenkopf ausgeführt wurde, erleichtert ein derartiger Zapfen die Abdichtung gegen austretende Flüssigkeiten am offenen Ende der Zugstange, an dem der in der Zugstange angeordnete Versorgungskanal endet und durch einen weiteren beispielsweise in einem anderen Bauteil vorzusehenden Kanal fortgeführt werden muss. Ein auf der äußeren Mantelfläche des Zapfens angeordneter O-Ring gewährleistet eine sichere Abdichtung auch bei einem axialen Verschieben der Zugstange.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen die Zugstange ein Gussteil umfasst. Dabei wird entweder die gesamte Zugstange im Gießverfahren als monolithisches Bauteil hergestellt oder bei modular aufgebauten Zugstangen bestimmte Einzelteile der Zugstange, beispielsweise der Zugstangefuß oder die Zugstange an sich.

Vorteile bietet dies, da der mindestens eine Versorgungskanal bereits bei der Herstellung des Zugstangen-Rohlings durch entsprechende Ausbildung der Gussform und das Einbringen geeigneter Kerne berücksichtigt werden kann, wodurch auch komplexe Kanalsysteme realisiert werden können.

Vorteilhaft sind daher Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der mindestens eine in die Zugstange integrierte Versorgungskanal ein im Rahmen der Herstellung des Gussteils ausgebildeter Kanal ist.

Vorteilhaft sind aber auch Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der mindestens eine in die Zugstange integrierte Versorgungskanal spanabhebend durch Einbringen mindestens einer Bohrung hergestellt ist. Im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform bietet diese Ausführungsform Kostenvorteile, da sich mit spanabhebenden Fertigungsverfahren, beispielsweise Bohren, wesentlich kostengünstiger Kanäle in die Zugstange einarbeiten lassen. In der Regel werden dann für die Ausbildung eines durch die Zugstange hindurch geführten Versorgungskanals mehrere Bohrungen, die miteinander in Verbindung stehen, erforderlich sein. Dabei muss jede Bohrung nach außen verschlossen werden, um ein dichtes und vollständig in die Zugstange integriertes Kanalsystem zu erhalten.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen die mindestens eine Bohrung durch Einbringen eines Verschlusskörpers, vorzugsweise eines Stopfens, nach außen verschlossen ist. Ein Stopfen ist nicht nur preiswert, sondern kann auch in einfacher Weise in der Art in die Bohrung eingeführt werden, dass er nicht aus der Bohrung nach außen hervorsteht, was die Funktionstüchtigkeit der Spannvorrichtung beeinträchtigen könnte.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der Verschlusskörper eine auf die Zugstange aufschiebbare Buchse ist. Wie der zuvor erwähnte Stopfen ist auch die Buchse eine kostengünstige Variante eines Verschlusskörpers. Die Buchse weist darüber hinaus den Vorteil auf, dass mit einer einzelnen Buchse gleichzeitig mehrere Bohrungen auf der äußeren Mantelfläche der Zugstange verschlossen werden können. Zudem kann die Buchse leicht auf der Zugstange durch einen Presssitz kraftschlüssig fixiert werden. Alternativ kann die Buchse auch stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Klebeverbindung, mit der Zugstange verbunden werden.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen die als Verschlusskörper dienende Buchse einen nach innen gerichteten Bund aufweist. Zusätzlich zu den Vorteilen, die bereits die zuvor beschriebene Ausführungsform aufweist, können mit einer derartig ausgebildeten Buchse auch Bohrungen verschlossen werden, die an quer zur Zugstangenachse ausgerichteten Stirnseiten oder Absätzen der Zugstange angeordnet sind.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen sowohl in der Lösestellung als auch in der Spannstellung ein Anschlag für die Drehbewegung der Exzenterwelle vorgesehen ist. Ein Anschlag erhöht den Bedienkomfort der Spannvorrichtung und vermeidet Bedienfehler, da beim Verdrehen der Exzenterwelle auf einen Drehmomentschlüssel zur Begrenzung des Drehmomentes bzw. der Spannkraft verzichtet werden kann. Ebenso muss nicht befürchtet werden, dass die beiden zu verspannenden Maschinenbauteile nicht ausreichend fest miteinander verspannt sind, was insbesondere unter Sicherheitsaspekten als kritisch zu betrachten ist. Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung muss die Exzenterwelle sowohl beim Verspannen als auch beim Lösen lediglich jeweils bis zu dem entsprechenden Anschlag verdreht werden.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen der Anschlag durch Anlage des Verschiebeelements an einem Bauteil der Spannvorrichtung, vorzugsweise durch eine Innenwandung des in der Zugstange angeordneten Durchbruchs, ausgebildet wird. Der Anschlag wird dabei mittels bereits vorhandener Bauteile ausgebildet, weshalb auf zusätzliche Maßnahmen verzichtet werden kann. Erfindungsgemäß wird hierzu das im Rahmen der Drehbewegung der Exzenterwelle mitbewegte Verschiebeelement genutzt, um die Verdrehung der Exzenterwelle zu begrenzen. Das mit der Exzenterwelle kinematisch gekoppelte und durch die Exzenterwelle angetriebene Verschiebeelement blockiert bei einem gewissen Verdrehwinkel ein weiteres Verdrehen der Exzenterwelle, wenn es zur Anlage gebracht wird und selber nicht weiter bewegt werden kann und zwar sowohl in der Lösestellung als auch in der Spannstellung.

Insbesondere muss weder ein Anschlagnocken mit Anschlagflächen am Kopf der Exzenterwelle noch ein mit diesem Anschlagsnocken zusammenwirkendes und am ersten Maschinenbauteil fixiertes Anschlagstück vorgesehen werden, wie dies beispielsweise bei der Exzenterspannvorrichtung gemäß der DE 102 41 860 A1 notwendig ist.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen auf der dem Zugstangenkopf abgewandten Seite der mindestens zwei Spannbacken eine Feder vorgesehen ist, die die Spannbacken zumindest in der Spannstellung in Richtung Zugstangenkopf mit einer Federkraft belastet.

Die Spannbacken werden im Rahmen des Spannprozesses mittels der Zugstange sowohl nach radial außen bewegt d.h. gespreizt als auch axial verschoben. Auf die Reihenfolge dieser beiden Bewegungen kann nun mittels einer Feder der oben genannten Art Einfluss genommen werden, wobei die Spannbacken in einem ersten Schritt zunächst gespreizt werden sollen, um dabei in die im Hohlschaft vorgesehene Ausnehmung einzugreifen, bevor sie eine axiale Verschiebung gegen die Federkraft erfahren. Die Feder hat also die Aufgabe, die Spannbacken zu Beginn des Spannprozesses zunächst entgegen der axialen Verschiebebewegung an einer axialen Bewegung zu hindern, wodurch die Spannbacken auf den Steuerflächen des Zugstangenkopfes nach außen gedrückt werden. Übersteigt die von der Exzenterwelle auf die Zugstange ausgeübte Spannkraft die momentane Federkraft werden die Spannbacken mit der Zugstange translatorisch mitbewegt.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Spannvorrichtung, bei denen sich an die konusförmige Steuerfläche eine senkrecht zur Längsachse der Zugstange stehende ringförmige Anschlagfläche anschließt. Kommen die Spannbacken an dieser ringförmigen Anschlagfläche zur Anlage endet ihre radiale Bewegung d.h. die Spreizbewegung der Spannbacken wird durch diese Anschlagfläche begrenzt.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen eine Feder vorgesehen ist, die die mindestens zwei Spannbacken mit einer radial nach innen gerichteten Rückstellfederkraft belasten. Diese Rückstellfeder sorgt dafür, dass die Spannbacken beim Lösen der beiden miteinander verspannten Maschinenbauteile d.h. beim Übergang von der Spannstellung in die Lösestellung wieder zurück in ihre ursprüngliche Position gelangen, aus der sie von der Zugstange herausgedrückt worden sind.

Eine konkrete Ausbildung der Spannvorrichtung sieht vor, die Spannbacken auf ihrem äußeren Umfang mit einer nutartigen Ausnehmung zur Aufnahme einer ringförmigen Feder auszustatten, was auch noch im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren erläutert werden wird.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen das Verschiebeelement mit einer Führung ausgestattet ist, die im wesentlichen nur eine Bewegung in Verschieberichtung zulässt.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Exzenterspannvorrichtung, bei denen die Führung einen im Zugstangenfuß angeordneten Führungsstift umfasst, der in eine in das Verschiebeelement vorgesehene Nut eingreift.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles gemäß den 1a bis 2c näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1a schematisch im Längsschnitt eine Ausführungsform der Exzenterspannvorrichtung in der Lösestellung,
1b die in 1a dargestellte Ausführungsform in der Mittelstellung,
1c die in 1a dargestellte Ausführungsform in der Spannstellung,
2a die in 1a dargestellte Ausführungsform im Längsschnitt um 90° gedreht,
2b die in 1b dargestellte Ausführungsform im Längsschnitt um 90° gedreht, und
2c die in 1c dargestellte Ausführungsform im Längsschnitt um 90° gedreht.
Die 1a und 2a zeigen schematisch im Längsschnitt eine Ausführungsform der Exzenterspannvorrichtung 1 in der Lösestellung. Dabei zeigt die 2a die in 1a dargestellte Ausführungsform um 90° gedreht und ebenfalls im Längsschnitt.
In der Lösestellung sind die beiden Maschinenbauteile 2, 3 nicht miteinander verspannt. In dieser Position liegen die Stirnseite 10 des ersten Maschinenbauteils 2, beispielsweise eines Aufnahmekörpers 4 einer Werkzeugmaschine, und die Stirnseite 11 des zweiten Maschinenbauteils 3, beispielsweise eines Werkzeuges, nicht aneinander, sondern sind beabstandet voneinander.
Im Vergleich dazu sind in der Mittelstellung (siehe 1b und 2b) und in der Spannstellung (siehe 1c und 2c) die beiden Maschinenbauteile 2, 3 in der Art positioniert, dass die Stirnseiten 10, 11 aufeinander liegen. Im Rahmen des Spannprozesses findet hierzu eine Bewegung der Zugstange 5, der Spannbacken 15, der Exzenterwelle 22, des Exzenters 23 und des Verschiebeelementes 24 statt.
Die in 1a dargestellte Exzenterspannvorrichtung 1 umfasst einen Aufnahmekörper 4, der im Innern hohl ausgeführt ist, wobei in dem ausgebildeten Innenraum eine Zugstange 5 angeordnet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform ist die Zugstange 5 modular aufgebaut. Die Zugstange 5 ist zweiteilig ausgeführt und umfasst neben der eigentlichen Zugstange 5, die einteilig mit dem Zugstangenfuß 7 ausgebildet ist, einen Zugstangenkopf 6, der mittels eines im Kopfbereich vorgesehenen Gewindes 37 auf die Zugstange 5 aufschraubbar ist.
Dieser modulare Aufbau erleichtert die Montage der Vorrichtung 1 von der Stirnseite 10 des Aufnahmekörpers 4 her. Zudem ermöglicht der aufschraubare Zugstangenkopf 6 die Einstellung des maximalen Hubes der Zugstange 5 beim axialen Verschieben d.h. des Hubes, der beim Wechsel von der Lösestellung zur Spannstellung von der Zugstange zurückgelegt wird.
Der Zugstangenkopf 6 wird beim Fügen in einer im zweiten Maschinenbauteil 3 vorgesehenen Ausnehmung 18 aufgenommen. Zudem ist in der äußeren Mantelfläche des Zugstangenkopfes 6 eine nutförmige Ausnehmung eingearbeitet, in die eine Dichtung 17 in Form eines O-Ringes 17 eingebettet ist, so dass über den gesamten Umfang des Zugstangenkopfes 6 eine sichere Abdichtung erzielt wird und ein Austreten von Flüssigkeit aus dem Versorgungskanal 30 verhindert werden kann. Damit wird eine ausreichende Abdichtung 17 an der Schnittstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenbauteil 2, 3 gewährleistet. Die hier in Rede stehende Spannvorrichtung 1 ist zudem mit einem Kühlmittelrohr 32 ausgestattet, das in die hohl ausgeführte Zugstange 5 eingreift bzw. in den Versorgungskanal 30 hineinreicht.
An dem anderen Ende der Zugstange 5 wird der Zugstangenfuß 7 in einer im ersten Maschinenbauteil 2 vorgesehenen Ausnehmung 31 aufgenommen. Hierzu ist der Zugstangenfuß 7 mit einem axial hervorstehenden Zapfen 28 ausgestattet, der in diese Ausnehmung 31 hineinreicht. Wie bereits für den Zugstangenkopf 6 beschrieben, ist auch der Zapfen 28 mit einer Dichtung 29 in Form eines O-Ringes 29 ausgestattet. Diese Ausnehmung 31 trägt somit ebenfalls zu einer sicheren Abdichtung des Versorgungskanals 30 bei.
Über den Umfang der Zugstange 5 sind im Kopfbereich vier radial bewegliche Spannbacken 15 angeordnet, die beim Verschieben der Zugstange 5 im Rahmen des Spannprozesses in eine in einem Hohlschaft 9 des zweiten Maschinenbauteils 3 vorgesehene Ausnehmung 12 eingreifen, wodurch die beiden Bauteile 2, 3 miteinander verspannt werden.
Durch axiales Verschieben der Zugstange 5 werden die Spannbacken 15 nach außen verschoben d.h. gespreizt und in Eingriff gebracht mit einer in dem Hohlschaft 9 des zweiten Maschinenbauteils 3 angeordneten Spannfläche 14. Auf der der Zugstange 5 abgewandten Seite verfügen die zwei Spannbacken 15 über zusätzliche Spannflächen, die sich an der im Hohlschaft 9 angeordneten korrespondierenden Spannfläche 14 abstützen. Der Bewegungsablauf der Spannbacken 15 kann den 1b und 2b bzw. den 1c und 2c entnommen werden, die die Exzenterspannvorrichtung 1 in einer Mittelstellung bzw. in der Spannstellung zeigen.
Zum Zwecke des Spannens verfügt die Zugstange 5 im Bereich des Zugstangenkopfes 6 über eine konusförmige Steuerfläche 13, die mit zwei an den Spannbacken 15 vorgesehenen Steuerflächen zusammenwirkt. Diese Steuerflächen dienen gleichzeitig als Spannflächen. Die Spannbacken 15 stützen sich am Zugstangenkopf 6 ab und gleiten über die Steuerfläche 13 radial nach außen, wenn die Zugstange 5 ausgehend von der Lösestellung (siehe 1a und 2a) axial verschoben wird. An die konusförmige Steuerfläche 13 schließt sich eine senkrecht zur Längsachse 8 der Zugstange 5 stehende ringförmige Anschlagfläche an. Gegen Ende der radial nach außen gerichteten Spreizbewegung kommen die Spannbacken 15 mit dieser Anschlagfläche zur Anlage.
Der radial nach außen gerichteten Bewegung der Spannbacken 15 ist eine axiale Bewegung in Verschieberichtung der Zugstange 5 überlagert, wobei auf der dem Zugstangenkopf 6 abgewandten Seite der zwei Spannbacken 15 eine Feder 19 vorgesehen ist, die die Spannbacken 15 entgegen der Verschieberrichtung der Zugstange 5 mit einer Federkraft belastet. Hierdurch soll erreicht werden, dass die Spannbacken 15 zunächst gespreizt werden und in die im Hohlschaft 9 vorgesehene Ausnehmung 12 eingreifen, bevor sie eine axiale Verschiebung gegen die Federkraft erfahren. Übersteigt die von der Exzenterwelle 22 auf die Zugstange 5 ausgeübte Spannkraft die Federkraft werden die Spannbacken 15 mit der Zugstange 5 translatorisch mitbewegt.
Zur Betätigung der Zugstange 5 verfügt die in den Figuren dargestellte Spannvorrichtung 1 über eine im ersten Maschinenbauteil 2 drehbar gelagerte Exzenterwelle 22, die einen Durchbruch 25 durchgreift, der in dem verdickten Fußbereich der Zugstange 5 vorgesehen ist.
Die Exzenterwelle 22 ist auf beiden Seiten des Durchbruchs 25 gelagert, wobei der Exzenter 23 der Exzenterwelle 22 im Durchbruch 25 angeordnet ist. Die Exzenterwelle 22 stützt sich über den Exzenter 23 unter Zwischenschaltung eines Verschiebeelements 24 in der Art an der Zugstange 5 ab, dass die Zugstange 5 durch Verdrehen der Exzenterwelle 22 bzw. des Exzenters 23 axial verschoben wird. Zum Verdrehen der Exzenterwelle 22 ist an einem Ende der Welle 22 eine Aufnahme 35 für ein Drehschlüssel vorgesehen.
Wie den Figuren entnommen werden kann, bewegt sich beim Verdrehen der Exzenterwelle 22 die Achse 34 des Exzenters 23 auf einer Kreisbahn um die Drehachse 33 der Exzenterwelle 22. Bei der hier in Rede stehenden Ausführungsform wird als Drehschlüssel ein Imbus-Schlüssel verwendet.
Das Verschiebeelement 24 ist auf der dem Exzenter 23 zugewandten Seite mit einer zylinderförmigen, zu dem Exzenter 23 korrespondierenden Kontaktfläche ausgebildet und verfügt auf der dem Exzenter 23 abgewandten Seite d.h. auf der der Zugstange 5 zugewandten Seite über eine plane Kontaktfläche, mit der es an der Zugstange 5 bzw. der Innenwandung 26 des Durchbruchs 25 anliegt. Zudem ist das Verschiebeelement 24 mit einer Führung ausgestattet, die das Element 24 entlang seiner Verschieberichtung, die quer zur Längsachse 8 der Zugstange 5 verläuft, führt. Die Führung des Verschiebeelements 24 wird mittels eines Führungsstifts 26 verwirklicht, der im Zugstangenfuß 7 angeordnet ist und in eine in das Verschiebeelement 24 eingearbeitete Nut 27 eingreift.
Die Exzenterwelle 22 weist in der Lösestellung und in der Spannstellung einen Anschlag für ihre Drehbewegung auf. Beim Verdrehen der Exzenterwelle 22 kann daher auf einen Drehmomentschlüssel zur Begrenzung des Drehmomentes verzichtet werden. Zudem ist ein sicheres d.h. ausreichend festes Verspannen der beiden Maschinenbauteile 2, 3 gewährleistet.
Der Anschlag wird durch Anlage des Verschiebeelements 24 an der Innenwandung 26 des Durchbruchs 25 ausgebildet, wie in den 1a und 1c zu sehen ist. Das im Rahmen der Drehbewegung der Exzenterwelle 22 mitbewegte Verschiebeelement 24 blockiert bei einem gewissen Verdrehwinkel ein weiteres Verdrehen der Exzenterwelle 22 und zwar sowohl in der Lösestellung (1a) als auch in der Spannstellung (siehe 1c) durch Anlage an der unteren Innenwandung 26 des Durchbruchs 25.
Die Spannvorrichtung 1 ist mit einem Versorgungskanal 30 ausgestattet, um beispielsweise ein eingespanntes Werkzeug 3 mit Kühlmittel oder Schmiermittel versorgen zu können. Dabei ist der Versorgungskanal 30, 30a, 30b in die Zugstange 5 integriert, so dass unabhängig von der Stellung der beweglichen Teile, insbesondere der Zugstange 5, der Exzenterwelle 22 und des Verschiebeelementes 24, ein zusammenhängendes und dichtes Kanalsystem vorliegt.
Der Versorgungskanal 30, 30a, 30b wurde spanabhebend durch Einbringen mehrerer Bohrungen hergestellt, die miteinander in Verbindung stehen. Jede Bohrung muss nach außen verschlossen werden, um ein dichtes und vollständig in die Zugstange 5 integriertes Kanalsystem zu erhalten. Hierzu werden auf die Zugstange 5 bzw. den Zugstangenfuß 7 aufschiebbare Buchsen 20, 21 verwendet. Eine Buchse 20 ist in ihrer Grundform zylinderförmig ausgebildet und dient zum Verschließen von auf der äußeren Mantelfläche der Zugstange 5 angeordneten Bohrungen.
Die zweite Buchse 21 hat einen nach innen gerichteten Bund, so dass diese Buchse 21 im Vergleich zu der anderen Buchse 20 zusätzlich auch Bohrungen verschließen kann, die in Richtung der Zugstangenachse 8 aus dem Zugstangenfuß 7 nach außen hervortreten. Die Buchsen 20, 21 können auf dem Zugstangenfuß 7 mittels einer Klebeverbindung stoffschlüssig fixiert werden. Die axiale Führung der Zugstange 5 erfolgt im Bereich des Zugstangenfußes 7, weshalb die zum Verschließen der Bohrungen vorgesehenen Buchsen 20, 21 mit einem kleineren Außendurchmesser versehen werden als der Zugstangenfuß 7.
Der Versorgungskanal 30 mündet in den Fußbereich der Zugstange 5 ein und teilt sich dann in zwei Versorgungskanäle 30a, 30b auf, die um den Durchbruch 25 bzw. den Exzenter 23 herumgeführt sind. Stromabwärts laufen diese beiden Kanäle 30a, 30b wieder zu einem gemeinsamen Versorgungskanal 30 zusammen.
Eine symmetrische Anordnung der Versorgungskanäle 30, 30a, 30b, wie in den Figuren dargestellt, sorgt für eine möglichst homogene Zugstange 5 hinsichtlich Festigkeit und Verformbarkeit.

1: Exzenterspannvorrichtung
2: erstes Maschinenbauteil
3: zweites Maschinenbauteil
4: Aufnahmekörper
5: Zugstange
6: Zugstangenkopf
7: Zugstagenfuß
8: Zugstangenlängsachse
9: Hohlschaft
10: Stirnseite des ersten Maschinenbauteils
11: Stirnseite des zweiten Maschinenbauteils
12: Ausnehmung
13: konusförmige Steuerfläche
14: konusförmige Spannfläche
15: Spannbacke
16: Rückstellfeder
17: Dichtung, O-Ring
18: Ausnehmung
19: Feder
20: Verschlusskörper, Buchse
21: Verschlusskörper, Buchse
22: Exzenterwelle
23: Exzenter
24: Verschiebeelement
25: Durchbruch
26: Führungsstift
27: Führungsnut
28: Zapfen
29: Dichtung, O-Ring
30: Versorgungskanal
30a: Versorgungskanal
30b: Versorgungskanal
31: Ausnehmung
32: Kühlmittelrohr
33: Drehachse der Exzenterwelle
34: Exzenterachse
35: Aufnahme
36: Innenwandung
37: Gewinde

Claims

Exzenterspannvorrichtung (1) zum axialen Spannen zweier voneinander lösbarer Maschinenbauteile (2, 3), bei der ein erstes Maschinenbauteil (2), beispielsweise ein Aufnahmekörper (4), einen Innenraum und eine in diesem Innenraum angeordnete und zwischen einer Lösestellung und einer Spannstellung axial verschiebbare Zugstange (5) aufweist, die über einen Zugstangenkopf (6) und einen Zugstangenfuß (7) verfügt und über deren Umfang im Kopfbereich mindestens zwei radial bewegliche Spannbacken (15) angeordnet sind, die in eine in einem Hohlschaft (9) des zweiten Maschinenbauteils (3), beispielsweise eines Werkzeuges, vorgesehene Ausnehmung (12) eingreifen, wodurch ein Verspannen der Bauteile (2, 3) ermöglicht wird, wobei mindestens ein Versorgungskanal (30, 30a, 30b), beispielsweise zur Versorgung mit Kühlmittel bzw. Schmiermittel, vorgesehen ist und die Zugstange (5) in einem verdickten Fußbereich über einen Durchbruch (25) verfügt, durch den eine mit einem Exzenter (23) ausgestattete und auf beiden Seiten dieses Exzenters (23) im ersten Maschinenbauteil (2) drehbar gelagerte Exzenterwelle (22) hindurchführt und in dem sich der Exzenter (23) unter Zwischenschaltung eines Verschiebeelements (24) an der Zugstange (5) in der Art abstützt, dass die Zugstange (5) durch Verdrehen der Exzenterwelle (22) mitsamt Exzenter (23) axial verschoben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Versorgungskanal (30, 30a, 30b) in der Zugstange (5) angeordnet ist, so dass unabhängig von der Stellung der beweglichen Teile, insbesondere der Zugstange (5), der Exzenterwelle (22) und des Verschiebeelementes (24), ein zusammenhängendes und dichtes Kanalsystem vorliegt.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (25) eine langlochähnliche Gestalt aufweist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Versorgungskanal (30) in den Fußbereich der Zugstange (5) einmündet, sich zur Umgehung des Durchbruchs (25) in mindestens zwei Kanäle (30a, 30b) aufteilt und stromabwärts wieder zu einem gemeinsamen Versorgungskanal (30) zusammenläuft.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (5) modular aufgebaut ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (5) einen Zugstangenkopf (6) aufweist, der im Kopfbereich auf die Zugstange (5) aufschraubbar ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugstangenkopf (6) in einer im zweiten Maschinenbauteil (3) vorgesehenen Ausnehmung (18) aufnehmbar ist und mit einer Dichtung (17) ausgestattet ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugstangenfuß (7) in einer im ersten Maschinenbauteil (2) vorgesehenen Ausnehmung (31) aufnehmbar ist und mit einer Dichtung (29) ausgestattet ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugstangenfuß (7) einen axial hervorstehenden Zapfen (28) aufweist, der in einer im ersten Maschinenbauteil (2) vorgesehenen Ausnehmung (31) aufnehmbar ist und mit einer Dichtung (29) ausgestattet ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (5) ein Gussteil umfasst.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine in die Zugstange (5) integrierte Versorgungskanal (30, 30a, 30b) ein im Rahmen der Herstellung des Gussteils ausgebildeter Kanal ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine in die Zugstange (5) integrierte Versorgungskanal (30, 30a, 30b) spanabhebend durch Einbringen mindestens einer Bohrung hergestellt ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bohrung durch Einbringen eines Verschlusskörpers (20, 21) nach außen verschlossen ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper ein Stopfen ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (20, 21) eine auf die Zugstange (5) aufschiebbare Buchse (20, 21) ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die als Verschlusskörper (21) dienende Buchse (21) einen nach innen gerichteten Bund aufweist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl in der Lösestellung als auch in der Spannstellung ein Anschlag für die Drehbewegung der Exzenterwelle (22) vorgesehen ist.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag durch Anlage des Verschiebeelements (24) an einem Bauteil der Spannvorrichtung (1), vorzugsweise durch eine Innenwandung (36) des in der Zugstange (5) angeordneten Durchbruchs (25), ausgebildet wird.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Zugstangenkopf (6) abgewandten Seite der mindestens zwei Spannbacken (15) eine Feder (19) vorgesehen ist, die die Spannbacken (15) zumindest in der Spannstellung in Richtung Zugstangenkopf (6) mit einer Federkraft belastet.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (16) vorgesehen ist, die die mindestens zwei Spannbacken (15) mit einer radial nach innen gerichteten Rückstellfederkraft belasten.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschiebeelement (24) mit einer Führung ausgestattet ist, die im wesentlichen nur eine Bewegung in Verschieberichtung zulässt.
Exzenterspannvorrichtung (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung einen im Zugstangenfuß (7) angeordneten Führungsstift (26) umfasst, der in eine in das Verschiebeelement (24) vorgesehene Nut (27) eingreift.