DE102005024766A1

DE102005024766A1 - Sprühkühler

Info

Publication number: DE102005024766A1
Application number: DE200510024766
Authority: DE
Inventors: Ralph Hildebrandt; Joachim Egelhof
Original assignee: Kelch & Links GmbH
Current assignee: EGELHOF, JOACHIM, 81827 MUENCHEN, DE
Priority date: 2005-05-23
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2006-11-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Schrumpffutters, eine Kühlvorrichtung, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen ist, sowie ein Schrumpfsystem, das für den Gebrauch des Verfahrens sowie der Kühlvorrichtung ausgebildet ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird ein mit Kühlflüssigkeitströpfchen beladener Gasstrom zur Kühlung des Schrumpffutters eingesetzt. DOLLAR A Verwendung für thermische Werkzeugspannvorrichtungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung eines Schrumpffutters, eine Kühlvorrichtung, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen ist, sowie ein Schrumpfsystem, das für den Gebrauch des Verfahrens sowie der Kühlvorrichtung ausgebildet ist.

Schrumpffutter werden in der Schrumpftechnik eingesetzt, die ein bekanntes Verfahren zur Herstellung hochgeschwindigkeitstauglicher Werkzeuge für die materialabtragende Werkstückbearbeitung ist. Die verwendeten Schrumpffutter weisen einen Werkzeugaufnahmeabschnitt mit einer mindestens abschnittsweise thermisch aufweitbaren Werkzeugaufnahmeöffnung zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes eines Werkzeuges sowie einen zur Aufnahme des Schrumpffutters in eine Maschinenspindel vorgesehenen Einspannabschnitt auf. Der Einspannabschnitt kann beispielsweise nach Art eines Hohlschaftkegels oder eines Steilkegels ausgebildet sein. Zur Herstellung eines Werkzeuges wird mindestens ein Abschnitt des Werkzeugaufnahmeabschnittes so stark erwärmt, dass sich durch thermische Ausdehnung die Werkzeugaufnahmeöffnung so stark aufweitet, dass der Werkzeugschaft eines einzusetzenden Werkzeuges einführbar ist. Nach Einführen des Werkzeugschaftes wird der Abschnitt derart abgekühlt, dass das Werkzeug in der durch die Abkühlung geschrumpften Werkzeugaufnahmeöffnung reibschlüssig gehalten wird. Dadurch entstehen Werkzeuge fast wie aus einem Stück, wobei die Verbindung zwischen Schrumpffutter und eingesetztem Werkzeug jederzeit durch Ausschrumpfen wieder lösbar ist. Beim Ausschrumpfen wird der Werkzeugaufnahmeabschnitt so stark erwärmt wird, dass das eingesetzte Werkzeug aus der sich thermisch erweiternden Werkzeugaufnahmeöffnung wieder entnehmbar ist. In dieser Anmeldung wird in der Regel sowohl das einzusetzende Werkzeugteil, z.B. ein Fräser, als auch die durch Zusammensetzen von Werkzeugteil und Schrumpffutter entstehende Kombination als Werkzeug bezeichnet.

Es sind Schrumpfgeräte bekannt, bei denen die Erwärmung des Werkzeugaufnahmeabschnittes beim Einschrumpfen und Ausschrumpfen mittels Heißluft durchgeführt wird. Durch ein mit einem Ventilator ausgestattetes, gesondertes Kühlgerät kann die Abkühlzeit auf eine für die manuelle Handhabung des Schrumpffutters geeignete Temperatur auf ca. 10 Minuten reduziert werden. Derartige Einrichtungen sind kostengünstig bereitstellbar und besonders für Anwendungen geeignet, in denen nur geringe Stückzahlen von Schrumpffuttern pro Zeiteinheit zu handhaben sind.

Um einen zügigeren Arbeitsablauf bei einer größeren Anzahl abzukühlender Schrumpffutter zu erreichen, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Vorrichtungen bekannt, die eine schnelle und zuverlässige Abkühlung des Werkzeugs sicherstellen sollen.

Aus der DE 100 25 004 A1 ist eine Kühleinrichtung bekannt, bei der ein von gekühltem Wasser durchströmter Kühladapter auf das Schrumpffutter aufgesetzt werden kann, um in großflächigem Berührungskontakt mit dem Werkzeugaufnahmeabschnitt einen Wärmeübergang vom Schrumpffutter auf den Kühladapter zu erzielen und somit eine zügige Abkühlung des Schrumpffutters zu erreichen. Dieses Verfahren wird hier auch als indirektes Kühlverfahren bezeichnet, da das Kühlmedium in dem Kühladapter verbleibt und nicht direkt mit dem Schrumpffutter in Kontakt tritt.

Aus der EP 1 470 888 A1 ist eine Kühlvorrichtung für ein Schrumpffutter bekannt, bei der das Schrumpffutter in eine Tauchkammer aufgenommen wird, die mit Kühlflüssigkeit befüllbar ist und die nach der Erwärmung des Schrumpffutters mit Kühlflüssigkeit geflutet wird, um eine rasche Abkühlung des Schrumpffutters und des gegebenenfalls eingespannten Werkzeuges zu erreichen. Hierbei handelt es sich um ein direktes Kühlverfahren, da das Kühlmedium in direkten Kontakt mit dem Schrumpffutter tritt, wodurch ein besonders rascher Abkühlvorgang gewährleistet ist. Nach Durchführung des Abkühlvorgangs wird das Schrumpffutter mit Hilfe von Druckgas getrocknet und steht zur weiteren Benutzung zur Verfügung.

Aus der DE 20 2004 004 424 U1 ist eine Kühleinrichtung bekannt, bei der das Schrumpffutter nach Durchführung des Erwärmungsvorgangs mit einem flüssigen Kühlmittel abgespritzt wird, wobei das über das Schrumpffutter strömende Kühlmittel die im Schrumpffutter enthaltene Wärmeenergie aufnimmt und somit eine Abkühlung des Schrumpffutters bewirkt. Auch hierbei handelt es sich um ein direktes Kühlverfahren, das sich durch eine kurze Abkühlzeit auszeichnet. Auch bei diesem Kühlverfahren ist wie bei dem vorgenannten direkten Kühlverfahren nach Durchführung des Kühlvorgangs ein Trocknungsvorgang erforderlich, um insbesondere bei einer anschließenden Lagerung des Werkzeugs eine Korrosion von Schrumpffutter und Werkzeugteil zu vermeiden.

Den vorgenannten, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist zueigen, dass die zur Kühlung des Schrumpffutters bzw. des Werkzeugs notwendigen Vorrichtungen aufwändig und teuer sind und dass verhältnismäßig große Mengen an Kühlmittel bevorratet werden müssen, um auch im Dauerbetrieb eine wirkungsvolle Abkühlung von erwärmten Schrumpffuttern gewährleisten zu können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kühlung eines Schrumpffutters, eine Kühleinrichtung, die insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist, sowie ein Schrumpfsystem zur Verfügung zu stellen, bei denen mit einfachen Mitteln eine wirkungsvolle und zuverlässige Kühlung von Schrumpffuttern und Werkzeugen erreicht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Kühleinrichtung gemäß Anspruch 7 sowie ein Schrumpfsystem gemäß Anspruch 18 vor.

Das Verfahren zur Kühlung eines Schrumpffutters weist die Schritte Ausbringen von Kühlflüssigkeit in einen Gasstrom zur Erzeugung eines mit Kühlflüssigkeitströpfchen beladenen Sprühnebels sowie Zuleiten des Sprühnebels auf ein Schrumpffutter zur Erzielung einer Kühlungswirkung auf. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei denen eine Abkühlung des Schrumpffutters durch einen Temperaturausgleich durch einen Kontakt zwischen einem indirekt oder direkt auf das Schrumpffutter aufgebrachten Kühlmedium und dem Schrumpffutter stattfindet, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren in erheblichem Ausmaß die Ausnutzung der Verdunstung. Bei einem Verdunstungsvorgang wird durch das Überführen von Kühlflüssigkeit, die mit dem Schrumpffutter in Berührung kommt, aus dem flüssigen Aggregatszustand in den gasförmigen Aggregatszustand dem Schrumpffutter Verdunstungsenergie in Form von Wärme entzogen. Dadurch wird eine Abkühlung des Schrumpffutters herbeigeführt. Durch die Ausnutzung der Verdunstungswirkung kann mit Hilfe einer gegenüber den bekannten Verfahren deutlich verringerten Kühlflüssigkeitsmenge je Kühlvorgang eine zuverlässige Abkühlung des Schrumpffutters erzielt werden. Dar über hinaus dringt die Kühlflüssigkeit im Gegensatz zu den bekannten direkten Kühlverfahren deutlich weniger stark in Nuten, Spalten und Ritzen des Schrumpffutters bzw. des eingeschrumpften Werkzeugs ein. Dadurch bietet das erfindungsgemäße Kühlverfahren günstigere Voraussetzungen hinsichtlich der Korrosion von Schrumpffutter und/oder Werkzeug. Besonders vorteilhaft bei dem vorgeschlagenen Verfahren ist es, dass bei geeigneter Aufbringung von Sprühnebel auf das Schrumpffutter eine zumindest teilweise oder gar vollständige Verlustkühlung erzielt werden kann, d.h. ein erheblicher Teil bzw. die vollständige Kühlflüssigkeit, die auf das Schrumpffutter aufgebracht wird, kommt durch die im Schrumpffutter enthaltene Wärmeenergie zur Verdunstung. Bei einer geeigneten Verfahrensführung ist denkbar, dass auf einen Rücklauf von Kühlflüssigkeit in einen Kühlmitteltank verzichtet werden kann, wodurch die entsprechende Kühleinrichtung in baulicher Hinsicht erheblich vereinfacht werden könnte. Durch die Verwendung von Sprühnebel zur Kühlung des Schrumpffutters ist eine exakte Positionierung des Schrumpffutters innerhalb einer entsprechenden Kühlvorrichtung nicht notwendig. Weiterhin ist ein paralleles Abkühlen von mehreren Schrumpffuttern problemlos möglich. Durch die Verwendung von Sprühnebel ist weiterhin eine nahezu vollständige Unabhängigkeit von der Kontur des bzw. der zu kühlenden Schrumpffutter und Werkzeuge sichergestellt, so dass die Problematik des Vorhaltens von unterschiedlichen Kühladaptern, wie sie von den indirekten Kühlverfahren für Schrumpffutter bekannt sind, entfällt.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass in zeitlicher Abfolge vor und/oder nach dem Aufbringen des Sprühnebels dem Schrumpffutter ein zumindest im Wesentlichen kühlflüssigkeitsfreier Gasstrom zugeleitet wird. Damit kann gezielt eine Steigerung der Effektivität des Kühlvorgangs erreicht werden, zudem kann insbesondere durch ein kurzes Vorkühlen mit dem zumindest im Wesentlichen kühlflüssigkeitsfreien Gasstrom ein schonender Abkühlvorgang eingeleitet werden, so dass ein Verschleiß von Schrumpffutter und/oder Werkzeug reduziert werden kann. Durch ein in zeitlicher Abfolge wechselndes Aufbringen von Sprühnebel und eines im Wesentlichen kühlflüssigkeitsfreien Gasstroms (pulsierender Abkühlzyklus) tritt eine Zwischentrocknung des Schrumpffutters auf, bei der besonders effektiv Verdunstungsenergie vom Schrumpffutter auf die Kühlflüssigkeitströpfchen übertragen wird, so dass hierdurch eine Beschleunigung des Abkühlvorgangs erreicht werden kann. Ein Aufbringen des zumindest im Wesentlichen kühlflüssigkeitsfreien Gasstroms nach Abschalten des Sprühnebels ruft ein im Wesentlichen vollständiges Abtrocknen des Schrumpffutters hervor, so dass dieses ohne Gefahr einer Korrosion eingelagert werden kann, ohne dass dafür zusätzliche Korrosionsschutz-Maßnahmen getroffen werden müssen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird der im wesentlichen kühlflüssigkeitsfreie Gasstrom dadurch erreicht, dass das Ausbringen von Kühlflüssigkeit zeitweise unterbrochen oder beendet wird. Somit kann beispielsweise ein und dieselbe Sprüheinrichtung sowohl zur Abgabe von Sprühnebel als auch zur Abgabe eines im wesentlichen trockenen Gasstroms, der insbesondere zur Trocknung des Schrumpffutters benutzt wird, genutzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Korrosionsschutzmittel in dem Gasstrom vernebelt, das der Kühlflüssigkeit vor dem Austrag in den Gasstrom beigemischt wird und/oder separat in den Gasstrom ausgetragen wird. Die Verwendung eines Korrosionsschutzmittels bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bietet sich insbesondere dann an, wenn eine längerfristige Einlagerung, d.h. Nichtbenutzung des Schrumpffutters vorgesehen ist, bei der auch ein unmittelbar nach dem Kühlvorgang vollständig abgetrocknetes Schrumpffutter einer Korrosion durch die Lagerungsbedingungen ausgesetzt sein könnte. Für diesen Zweck kann das Korrosionsschutzmittel entweder der Kühlflüssigkeit vor dem Aus trag in den Gasstrom beigemischt werden, beispielsweise durch entsprechende Zumischung unmittelbar vor der Vernebelung oder durch Einbringen des Korrosionsschutzmittels in einen Behälter, in dem die Kühlflüssigkeit vor dem Austrag gespeichert wird. Hierfür ist eine Beimischung von 2% bis 5 % Korrosionsschutzmittel zur Kühlflüssigkeit zu bevorzugen. Alternativ oder ergänzend kann das Korrosionsschutzmittel auch separat in den Gasstrom ausgebracht werden, so dass beispielsweise erst im letzten Zeitabschnitt vor Beendigung des Kühlvorgangs das Korrosionsschutzmittel auf das Schrumpffutter aufgebracht werden kann. Bei einem separaten Austrag des Korrosionsschutzmittels in den Gasstrom kann auch ein Korrosionsschutzmittelauftrag völlig unabhängig vom Kühlvorgang vorgenommen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird durch den Austrag der Kühlflüssigkeit und/oder des Korrosionsschutzmittels in den Gasstrom ein Sprühnebel erzeugt, der einen Gewichtsanteil an Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel von 1 % bis 50 %, bevorzugt 15 % bis 40 %, besonders bevorzugt 25 % bis 35 % im Gasstrom aufweist. Damit kann sichergestellt werden, dass auch bei unterschiedlichen Außentemperaturen, bei unterschiedlichem Luftdruck und bei unterschiedlich erwärmten Schrumpffutter eine zuverlässige Kühlung des Schrumpffutters bis in einen Temperaturbereich erreicht wird, in dem ein problemloses Anfassens per Hand durch einen Bediener ohne dessen Gefährdung gewährleistet ist. Daneben wird durch einen derartigen Sprühnebel sichergestellt, dass keine größeren Mengen an Kühlflüssigkeit an dem abgekühlten Schrumpffutter zurückbleiben.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens wird durch den Austrag der Kühlflüssigkeit und/oder des Korrosionsschutzmittels in den Gasstrom ein Sprühnebel erzeugt, der überwiegend Partikelgrößen von 1/1000 mm bis 1 mm, bevorzugt 2/10 mm bis 8/10 mm, besonders bevorzugt 3/10 mm bis 6/10 mm aufweist. Bei derartigen Partikelgrößen der Kühl flüssigkeit und/oder des Korrosionsschutzmittels im Gasstrom ist sichergestellt, dass ein besonders vorteilhaftes Verhältnis zwischen der Menge der ausgebrachten Kühlflüssigkeit und der damit zu erzielenden Kühlleistung vorliegt.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch eine Kühleinrichtung für Schrumpffutter, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gelöst, die zumindest eine von einem Gasstrom durchströmbare Mischdüse, an der zumindest eine Austragsöffnung von Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, aufweist. Dabei bilden die zumindest eine Austragöffnung und die Mischdüse eine Sprüheinrichtung zur Abgabe eines Gemisches aus Kühlflüssigkeit und Gas, wobei der Sprüheinrichtung eine Schrumpffutteraufnahme zugeordnet ist. Dabei ist die Mischdüse so eingerichtet, dass der durch sie hindurchtretende Gasstrom an der zumindest einen Austragöffnung für die Kühlflüssigkeit vorbeigeleitet wird, so dass beim Austreten von Kühlflüssigkeit aus der Austragöffnung ein Gemisch aus Gas und darin fein verteilten Kühlflüssigkeitströpfchen entsteht. Eine derartige Sprüheinrichtung kann als Innenmischsystem oder Aussenmischsystem ausgelegt sein.

Durch Variation einer Strömungsgeschwindigkeit, mit der der Gasstrom durch die Mischdüse hindurchtritt, durch die Variation der Position und Austragöffnung für die Kühlflüssigkeit relativ zur Mischdüse, durch die Form von Mischdüse und Austragöffnung sowie durch den Druck, mit dem die Kühlflüssigkeit beaufschlagt wird, kann eine breite Variation der Größe der Kühlflüssigkeitströpfchen, der Verteilung der Kühlflüssigkeitströpfchen im Gasstrom sowie der Beladung des Gasstroms mit Kühlflüssigkeitströpfchen erzielt werden. Damit ist eine individuelle Abstimmung auf die Erfordernisse des Kühlvorgangs erreichbar. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung kann eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen Sprüheinrichtungen aufweisen, so dass eine zuverlässige Versorgung aller relevanten Oberflächen eines oder mehrerer Schrumpffut ter bzw. Werkzeuge mit Sprühnebel gewährleistet ist. Der Kühleinrichtung ist eine Schrumpffutteraufnahme zugeordnet, die eine zumindest grobe Positionierung des abzukühlenden Schrumpffutters gegenüber der Sprüheinrichtung gewährleistet. Die Schrumpffutteraufnahme muss nicht zwingend ein integraler Bestandteil der Kühleinrichtung sein. Vielmehr kann die Schrumpffutteraufnahme beispielsweise in Form eines Rundschalttisches oder eines Förderbandes, das heißt als Transporteinrichtung ausgebildet sein, die lediglich abzukühlende Schrumpffutter in den Wirkungsbereich der Sprüheinrichtung bringt. Die Kühleinrichtung kann auch derart ausgebildet sein, dass eine oder mehrere Sprüheinrichtungen jeweils mehrere Austragöffnungen mit Sprühnebel versorgen, die jeweilige Sprüheinrichtung ist dann als Außenmischdüse verwirklicht, da eine räumliche Trennung zwischen dem Ort der Sprühnebelerzeugung und dem Ort des Sprühnebelaustrags vorliegt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sprüheinrichtung zumindest eine gesonderte Austragöffnung zum Austragen eines Korrosionsschutzmittels in den Gasstrom aufweist. Durch eine gesonderte Austragsöffnung für das Korrosionsschutzmittel kann dessen gezielte Dosierung in den Gasstrom zeitlich unabhängig von einer Dosierung von Kühlflüssigkeit vorgenommen werden, gleichzeitig erlaubt eine separate Austragöffnung auch eine vorteilhafte Anpassung der Austragöffnung an die Besonderheiten des Korrosionsschutzmittels, insbesondere im Hinblick auf dessen Viskosität bzw. Partikelgröße.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Sprüheinrichtung für die Erzeugung eines Sprühnebels mit einem Gewichtsanteil an Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel von 1 % bis 50 %, bevorzugt 15 % bis 40 %, besonders bevorzugt 25 % bis 35 % im Gasstrom ausgebildet. Dabei werden der Anteil von Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel im Gasstrom insbesondere durch die Anordnung und Geometrie der entsprechenden Austragöffnungen sowie durch die ebenfalls geometrisch bedingte Strömung des Gasstroms durch die Mischdüse beeinflusst. Je nachdem, ob in der Mischdüse eine laminate oder turbulente Gasströmung vorherrscht, kommt es zu einer unterschiedlichen Beladung des Gasstroms mit Kühlflüssigkeitströpfchen bzw. Korrosionsschutzmitteltröpfchen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Sprüheinrichtung für die Erzeugung eines Sprühnebels mit einer überwiegenden Partikelgröße von 1/1000 mm bis 1 mm, bevorzugt 2/10 mm bis 8/10 mm, besonders bevorzugt 3/10 mm bis 6/10 mm ausgebildet. Die Partikelgröße der Kühlflüssigkeitströpfchen bzw. Korrosionsschutzmitteltröpfchen hängt wesentlich von der Dimensionierung und Geometrie der entsprechenden Austragöffnungen ab und kann unter Berücksichtung der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstroms durch die Mischdüse derart angepasst werden, dass besonders vorteilhafte Partikelgrößen der Kühlflüssigkeitströpfchen bzw. Korrosionsschutzmitteltröpfchen im Bereich von 3/10 mm bis 8/10 mm erreicht werden.

Es wurde beobachtet, dass sich um die heiße Oberfläche des Schrumpffutters ein Hitzeschild bilden kann. Wenn die Kühlflüssigkeitströpfchen bzw. Korrosionsschutzmitteltröpfchen zu klein sind und/oder eine zu geringe Geschwindigkeit besitzen, kann es vorkommen, dass sie im Hitzeschild verdampfen, bevor sie die Oberfläche des Schrumpffutters erreichen. Die ideale Tröpfchengrößeverteilung hängt somit u.a. von der Temperatur der Schrumpffutter und der Geschwindigkeit der Tröpfchen ab. Die angegebenen Bereiche für die Tröpfchengröße gelten insbesondere für in der Praxis typischer Weise vorkommende Schrumpffuttertemperaturen. In Ausnahmefällen können auch größere oder kleinere mittlere Tröpfchengrößen günstig sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Sprühraum für eine Aufnahme von Schrumpffuttern und eine zumindest teilweise Abschottung des Sprühnebels gegenüber einer Umgebung der Kühleinrichtung vorgesehen, wobei der Sprühraum aus zumindest einer Wandung gebildet ist. Der Sprühraum stellt somit sicher, dass die Umgebung der Kühleinrichtung nicht in unerwünschter Weise mit Sprühnebel beaufschlagt wird, gleichzeitig wird durch die Wandung des Sprühraums sichergestellt, dass das Schrumpffutter mit der gewünschten Menge an Sprühnebel beaufschlagt werden kann, ohne dass äußere Einflüsse wie beispielsweise Zugluft zu einem Verwehen des Sprühnebels und damit zu einer Verschlechterung der Kühlleistung führen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die zumindest eine Wandung des Sprühraums verstellbar ausgebildet, um eine Größenanpassung des Sprühraums an eine unterschiedliche Größe und/oder Anzahl von Schrumpffuttern vornehmen zu können. Eine derartige Anpassung ist besonders vorteilhaft, um das vom Sprühraum eingeschlossene Volumen gering zu halten und somit nur eine immer möglichst geringe Menge an Sprühnebel zur Kühlung des Schrumpffutters zur Verfügung stellen zu müssen. Da jedoch je nach Anwendungsfall unterschiedliche Schrumpffuttergrößen und auch unterschiedliche Anzahlen von Schrumpffutter mit Hilfe der Kühleinrichtung abkühlbar sein sollen, ist es vorteilhaft eine entsprechende Anpassung des Sprühraums zu ermöglichen, um den Abkühlprozess immer optimal auf die Gegebenheiten anpassen zu können. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Sprühraums sieht modulare Wandungselemente vor, die zur Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Sprühraums eingesetzt bzw. entfernt werden können. Diese modularen Wandungselemente können auch mit zusätzlichen Tropfblechen und gegebenenfalls mit separaten beweglichen Wandungen ausgestattet sein, so dass auch Werkzeuge in mehreren Lagen übereinander in den Sprühraum eingesetzt werden können. Zusätzliche Tropfbleche können an den vorhandenen Wandungselementen eingeschoben werden, so dass eine größere Anzahl kleinerer Werkzeuge gekühlt werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Bewegungsmittel für eine Relativbewegung zwischen Schrumpffutteraufnahme und zumindest einer Sprüheinrichtung vorgesehen. Durch die Bewegungsmittel kann eine besonders vorteilhafte Aufbringung des Sprühnebels auf das Schrumpffutter erreicht werden, da der Sprühnebel gezielt an spezifische Bereiche, insbesondere an besonders massive Bereiche des Schrumpffutters oder des Werkzeugs, aufgebracht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Austragöffnung für die Kühlflüssigkeit und/oder für das Korrosionsschutzmittel als Düsenöffnung mit einem Öffnungsdurchmesser von 1/1000 mm bis 1 mm ausgebildet. Dadurch ist gewährleistet, dass eine zuverlässige Vernebelung der Kühlflüssigkeit und/oder des Korrosionsschutzmittels im Gasstrom erreicht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Druckbehälter zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel vorgesehen, der kommunizierend mit der zumindest einen Austragöffnung verbunden ist. Ein Druckbehälter, der insbesondere mit hydraulischem oder pneumatischem Druck vorgespannt werden kann, ermöglicht eine besonders einfache Förderung von Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel über kommunizierende Verbindungen an die zumindest eine Austragöffnung und erlaubt daher eine besonders einfache und kostengünstige Gestaltung der Kühleinrichtung. Der Druckbehälter kann dabei insbesondere als Vorratstank für die Kühlflüssigkeit ausgeführt sein, so dass kein weiterer Raum für die Aufbewahrung von Kühlflüssigkeit zur Verfügung gestellt werden muss.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Steuerungsmittel für die Beeinflussung des Gasstroms und/oder des Kühlflüssigkeitsstroms, insbesondere ausschließlich, als Pneumatikventile ausgeführt. Damit kann die ohnehin für die Erzeugung des erfindungsgemäßen Gasstroms bzw. des Sprühnebels erforderliche Druckluft auch für die Beeinflussung und Steuerung des gesamten Abkühlvorgangs genutzt werden. Pneumatikventile erlauben sowohl die zeitliche Begrenzung des Kühlvorgangs wie auch die individuelle Beeinflussung des Gasstroms und des Kühlflüssigkeitsstroms. Daher wird durch die Verwendung von Pneumatikventilen ein besonders kostengünstiger und kompakter Aufbau der Kühleinrichtung gewährleistet. Zudem ist bei einer ausschließlichen Ausrüstung der Kühleinrichtung mit pneumatischen Steuerungsmitteln kein Anschluss an eine elektrische Netzspannung erforderlich, wodurch der Einsatz der Kühleinrichtung an Aufstellorten, die ggf. kein Stromnetz aufweisen ermöglich wird. Zudem kann bei ausschließlich pneumatisch gestalteten Steuerungsmitteln auf aufwendige Isolations- und Abschirmmaßnahmen verzichtet werden, wie sie bei der Verwendung von elektrischem Strom, insbesondere in Kombination mit Flüssigkeiten, vorliegend Kühlflüssigkeit und Korrosionsschutzmittel, erforderlich sind. Damit benötigt die Kühleinrichtung neben der in einem Vorratstank bevorrateten Kühlflüssigkeit lediglich eine Druckluftversorgung, die zumindest provisorisch auch durch eine Pressluftflasche sichergestellt werden könnte.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Sprüheinrichtung Ventileinrichtungen auf, die für eine Beeinflussung des Gasstroms und/oder des Kühlflüssigkeitsstroms und/oder des Korrosionsschutzmittelstroms unmittelbar in der Sprüheinrichtung vorgesehen sind. Durch die direkt in der Sprüheinrichtung integrierten Ventileinrichtungen lässt sich eine besonders exakte Beeinflussung des Gasstroms und der Zufuhr von Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel erreichen. Damit können auch Dosierungsänderungen der Kühlflüssigkeit oder des Korrosionsschutzmittels während des Kühlvorgangs erzielt werden, so dass eine besonders vorteilhafte Anpassung an die Erfordernisse des jeweils abzukühlenden Schrumpffutters erreicht werden kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird auch durch ein Schrumpfsystem für Schrumpffutter gelöst, das eine Schrumpfeinrichtung zum thermischen Ein- und/oder Ausschrumpfen von Werkzeugen in und/oder aus Schrumpffuttern sowie eine Kühleinrichtung gemäß der Erfindung aufweist. Mit einem derartigen Schrumpfsystem kann in einfacher Weise eine besonders schnelle und zuverlässige Handhabung von Schrumpffuttern und darin einzuschrumpfenden Werkzeugen verwirklicht werden. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Schrumpfeinrichtung und die Kühleinrichtung derart aufeinander abgestimmt, dass entweder zwischen dem Schrumpfvorgang und dem Kühlvorgang ein automatisches Transportieren des Schrumpffutters vorgesehen ist oder besonders bevorzugt die Kühlung des Schrumpffutters unmittelbar an der Erwärmungsstelle in der Schrumpfeinrichtung vorgenommen wird.

In weiterer Ausgestaltung ist ein Werkzeugtransportsystem vorgesehen. Damit kann eine besonders rationelle Abarbeitung von ein- und auszuschrumpfenden Werkzeugen und zugehörigen Schrumpffuttern erfolgen, indem die Schrumpffutter mit den Werkzeugen von dem Werkzeugtransportsystem zunächst in die Schrumpfeinrichtung und anschließend automatisch in die Kühleinrichtung gefördert werden. Vorzugsweise ist ein derartiges Werkzeugtransportsystem als Rundschalttisch oder Förderband ausgestaltet, auch eine Verwendung eines Industrieroboters oder von automatisierten bzw. teilautomatisierten Handhabungsvorrichtungen ist hier denkbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Schrumpfsystem Mittel zum Voreinstellen der Werkzeugposition gegenüber dem Schrumpffutter vor dem Schrumpfprozess und/oder zum Direkteinstellen der Werkzeugposition gegenüber dem Schrumpffutter während des Schrumpfprozesses und/oder zum Vermessen und/oder Einstellen einer Werkzeugposition gegenüber dem Schrumpffutter nach dem Schrumpf vorgang, wobei die Mittel der Schrumpfeinrichtung zugeordnet sein können. Damit lässt sich mit einem erfindungsgemäßen Schrumpfsystem eine besonders genaue Positionierung des Werkzeugs im Schrumpffutter erzielen, so dass ein besonders vorteilhaftes Arbeitsergebnis am Ende des Schrumpfprozesses erreicht werden kann.

Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die anhand der Figuren dargestellt sind. Dabei zeigt:
1 in ebener schematischer Darstellung eine Draufsicht auf ein Schrumpfsystem
2 in ebener schematischer Schnittdarstellung eine Seitenansicht der Kühleinrichtung
3 in ebener schematischer Schnittdarstellung eine Sprüheinrichtung
4 in schematischer Darstellung einen Pneumatiksteuerplan für die Kühleinrichtung
In 1 ist ein Schrumpfsystem 1 dargestellt, das eine Schrumpfeinrichtung 2 und eine Kühleinrichtung 3 aufweist. Um einen Transport vor Schrumpffuttern und zugehörigen Werkzeugteilen zwischen der Schrumpfeinrichtung 2 und der Kühleinrichtung 3 zu ermöglichen, ist ein als Rundschalttisch ausgeführtes Werkzeugtransportsystem 4 vorgesehen, das an einer Be- und Entladestelle 5 ein Einlegen bzw. Entnehmen von Schrumpffuttern 6 und zugehörigen Werkzeugteilen 7 ermöglicht. Durch eine Rotationsbewegung des Werkzeugtransportsystems 4 kann beispielsweise ein mit einem Werkzeugteil 7 zu bestückendes Schrumpffutter 6 in die Schrumpfeinrichtung 2 eingefahren werden, um dort erwärmt zu werden und das entsprechende Werkzeugteil 7 aufzunehmen. Nachfolgend kann durch eine weitere Rotationsbewegung des Werkzeugtransportsystems 4 das Schrumpffutter 6 in die Kühleinrichtung 3 transportiert werden, um dort abgekühlt zu werden. Anschließend wird das Werkzeug 8, also das mit dem Werkzeugteil 7 bestückte Schrumpffutter 6, durch eine weitere Rotationsbewegung des Werkzeugtransportsystems 4 wieder an die Be- und Entladestelle 5 gebracht, wo es durch einen Bediener entnommen werden kann. Selbstverständlich können auch andere Werkzeugtransportsysteme 4 wie beispielsweise Förderbänder, Industrieroboter oder manuelle oder teilautomatisierte Handhabungsvorrichtungen benutzt werden, um Werkzeuge 8 zwischen der Schrumpfeinrichtung 2 und der Kühleinrichtung 3 zu transportieren. Denkbar ist auch eine Integration der Kühleinrichtung 3 in die Schrumpfeinrichtung 2, so dass nur ein Einsetzen von Schrumpffutter 6 und Werkzeugteil 7 in die kombinierte Schrumpf-Kühlvorrichtung erforderlich ist, bzw. ein manueller Transport durch einen Bediener zwischen Schrumpfeinrichtung 2 und Kühleinrichtung 3.
Wie in der 2 näher dargestellt, weist die Kühleinrichtung 3 ein vorzugsweise aus Kunststoff oder Blech gefertigtes, kastenförmiges Grundgehäuse 9 auf, auf das eine ebenfalls kastenförmige Sprühkammer 10 aufgesetzt ist. Die Sprühkammer 10 weist einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf und ist mit vier nicht bezeichneten plattenförmigen Seitenwänden sowie einer Deckplatte 11 versehen. Zumindest eine der Seitenwände ist schwenk- und/oder schiebebeweglich an einer der anderen Seitenwände oder an der Deckplatte 11 angeschlagen, so dass die Sprühkammer 10 zum Einsetzen oder Entnehmen von Werkzeugen 8 geöffnet werden kann. Vorzugsweise ist zumindest eine der Seitenwände, insbesondere die beweglich angeschlagene Seitenwand, aus Glas oder einem transparenten Kunststoffmaterial hergestellt. An der Rückseite der Sprühkammer 10 ist eine Pneumatiksteuereinheit 12 vorgesehen, deren Aufbau und Funktionsweise im Beschreibungsabschnitt zu 4 näher erläutert wird.
Die Sprühkammer 10 wird nach unten gegenüber dem Grundgehäuse 9 durch ein als Lochblech ausgeführtes Tropfblech 13 begrenzt, auf dem ein oder mehrere Werkzeuge 8 bzw. Schrumpffutter 6 abgestellt werden können. Das Tropfblech 13 ermöglicht ein Abfließen von überschüssiger Kühlflüssigkeit, die in der Sprühkammer 10 auf das Werkzeug 8 aufgesprüht wurde, in einen vom Grundgehäuse 9 gebildeten Vorratstank 14, der eine größere Menge Kühlflüssigkeit 15 aufnehmen kann. In dem Vorratstank 14 ist ein Drucktank 16 vorgesehen, der über eine an der Pneumatiksteuereinheit 12 angekoppelte Druckleitung 17 mit pneumatischem Druck beaufschlagt werden kann. Der Drucktank 16 steht über ein in 4 näher beschriebenes Befüllventil 18 zeitweise kommunizierend mit dem Vorratstank 14 in Verbindung. An dem Drucktank 16 ist ein Entnahmestutzen 19 vorgesehen, der die Verbindung vom Drucktank 16 zu einer Steigleitung 20 herstellt. An dem Grundgehäuse 9 ist an der Hinterseite ein Füllstandsanzeiger 21 für die im Vorratstank 14 enthaltene Kühlflüssigkeit 15 vorgesehen, der eine externe Kontrolle der bevorrateten Menge an Kühlflüssigkeit 15 ermöglicht.
Von der Pneumatiksteuereinheit 12 verlaufen eine Druckluftleitung 22 sowie die Steigleitung 20 in die Deckplatte 11, die als Aufnahme für Sprüheinrichtungen 23 ausgebildet ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind vier Sprüheinrichtungen vorgesehen, es sind jedoch auch Anordnungen mit lediglich einer Sprüheinrichtung oder auch bis zu zehn Sprüheinrichtungen denkbar. Der Aufbau und die Funktionsweise der Sprüheinrichtungen wird in der Beschreibung zu 3 näher dargestellt. Von der Pneumatiksteuereinheit 12 verlaufen weiterhin eine Steuerleitung 24 zu einem Pneumatikzylinder 27, sowie zwei flexible Versorgungsleitungen 25, 26 zu einer weiteren Sprüheinrichtung 28, die über den Pneumatikzylinder 27 bewegbar an der Rückwand der Sprühkam mer 10 angebracht ist. Die flexible Versorgungsleitung 25 steht mit der Steigleitung 20 in Verbindung und ermöglicht damit die Zufuhr von Kühlflüssigkeit 15 zur Sprüheinrichtung 28. Die flexible Versorgungsleitung 26 ist an die Pneumatiksteuereinheit 12 angeschlossen und ermöglicht die Zufuhr von Druckluft an die Sprüheinrichtung 28. Mittels der Steuerleitung 24 kann eine Bewegung der Kolbenstange 29 des Pneumatikzylinders 27 hervorgerufen werden, wodurch eine Bewegung der Sprüheinrichtung 28 in Richtung des Bewegungspfeils ermöglicht wird. Damit kann eine besonders vorteilhafte Kühlung und insbesondere eine besonders rasche Trocknung des Werkzeugs 8 erreicht werden. Der Trocknungsvorgang wird durch die Bewegung der Sprüheinrichtung 28 beschleunigt, da der Druckluftstrom für den Trocknungsvorgang durch die Bewegung der Sprüheinrichtung 28 entweder zusätzlich verwirbelt werden kann oder ein gezieltes Abfahren des Werkzeugs 8, beispielsweise von oben nach unten, durchgeführt werden kann, wodurch die am Werkzeug 8 anhaftende Feuchtigkeit nach unten weggeblasen werden kann. Es ist möglich, die Sprüheinrichtung 28 ausschließlich als Blaseinrichtung zum Trocknen der Schrumpffutter zu verwenden. In diesem Fall kann auf die Versorgungsleitung 25 verzichtet werden.
In 3 ist der Aufbau der Sprüheinrichtung 23 näher dargestellt, die als Innenmischsystem konstruiert ist. Die Sprüheinrichtung 23 steht mit der in der Deckplatte 11 eingebrachten Steigleitung 20 und der Druckluftleitung 22 in kommunizierender Verbindung. Während die für die Druckluftzuführung vorgesehene Druckluftleitung 22 einen größeren Querschnitt aufweist, hat die Steigleitung 20, die für die Zuführung von Kühlmittel 15 vorgesehen ist, einen geringeren Querschnitt. Die Steigleitung 20 mündet mit einer Austragöffnung 30 in eine an die Druckluftleitung 22 anschließende Mischdüse 31, durch die die von der Pneumatiksteuereinheit 12 bereitgestellte Druckluft als Gasstrom strömen kann. An der Austragöffnung 30 kommt es durch den schnell durch die Mischdüse 31 strömenden Gasstrom zu einer Vernebelung der durch die Steigleitung 20 bereitgestellten, druckbeaufschlagten Kühlflüssigkeit 15. Durch eine hohe Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Gasstrom und der Kühlflüssigkeit 15 werden feine Kühlflüssigkeitströpfchen erzeugt, die durch den Gasstrom in eine kugelförmige Ausströmdüse 32 und von dort in die Umgebung der Ausströmdüse 32, vorliegend in die Sprühkammer 10, ausgetragen werden. Die Ausströmdüse 32 ist mit einer Halteplatte 33, die mit einer Sicherungsschraube 34 an der Deckplatte 11 befestigt ist, in einer Basisplatte 35, die eine kugelkalottenförmige Vertiefung sowie eine Bohrung aufweist, aufgenommen. Da die Ausströmdüse 32 auf der der Deckplatte 11 zugewandten Seite eine Bohrung großen Durchmessers aufweist, kann sie über einen gewissen Winkelbereich in allen Raumachsen rotiert werden, wodurch eine vorteilhafte Ausrichtung der Ausströmdüse erzielt werden kann.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform können eine oder mehrere zentrale Mischdüsen vorgesehen sein, in denen die Vernebelung der Kühlflüssigkeit vorgenommen wird und von denen aus der Sprühnebel über Rohrleitungen an Austrittsdüsen gefördert wird. Eine derartige Anordnung wird auch als Außenmischdüsensystem bezeichnet.
Bei der in 4 anhand des Pneumatiksteuerplans dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Abwandlung der Kühleinrichtung 3, bei der ausschließlich die für die Grundfunktion notwendigen pneumatischen Schaltelemente dargestellt sind. Auf eine Darstellung der gemäß 2 vorgesehenen bewegbaren Sprüheinrichtung 28 und der dazu gehörigen pneumatischen Schaltelemente wurde aus Vereinfachungsgründen verzichtet. Ausgehend von der Druckluftquelle 36, die beispielsweise ein Hausanschluss für ein Druckluftsystem oder ein Druckluftkompressor sein kann, wird die zur Verfügung gestellte Druckluft über ein Handschiebeventil 37 zu einem Filterdruckregler 38 geleitet, der die eintreffende Druckluft filtert und die Einstellung eines an die Kühleinrichtung angepassten Drucks ermöglicht. Anschließend wird die Druckluft in eine Verteilerplatte 39 eingeleitet, von der aus sie einem Gasstromventil 40, einem Betätigungsventil 41, einem Zeitventil 42 und einem Kühlflüssigkeitsventil 43 zur Verfügung gestellt wird. Das Betätigungsventil 41 ist mit dem Gasstromventil 40 und dem Kühlflüssigkeitsventil 43 verbunden und ermöglicht somit die Änderung des Schaltzustandes dieser Ventile. Das Kühlflüssigkeitsventil 43 ist in nicht dargestellter Weise mechanisch mit dem Zeitventil 42 gekoppelt und aktiviert das Zeitventil 42, sobald eine Aktivierung des Kühlflüssigkeitsventils 43 durch das Betätigungsventil 41 erfolgt. Sowohl das Gasstromventil 40 als auch das Kühlflüssigkeitsventil 43 sind mit einem Rückschlagventil 44, 45 verbunden, an das jeweils eine Drossel 46, 47 zur individuellen Einstellung eines Arbeitsdrucks in der Druckluftleitung 22 bzw. in der Druckleitung 17 angekoppelt ist.
Bei Betätigung des Betätigungsventils 41 in eine Aktivierungsstellung wird sowohl das Gasstromventil 40 als auch das Kühlflüssigkeitsventil 43 von dem in 4 dargestellten Ruhezustand in den jeweiligen Aktivierungszustand versetzt. Durch die Aktivierung des Kühlflüssigkeitsventils 43 wird auch das mechanisch gekoppelte Zeitventil 42 aktiviert. Durch die Aktivierung des Gasstromventils 40 und des Kühlflüssigkeitsventils 43 strömt Druckluft durch die Rückschlagventile 44, 45 und die individuell einstellbaren Drosseln 46, 47 in die Druckluftleitung 22 bzw. in die Druckleitung 17 ein. Durch die Bereitstellung von Druckluft in der Druckleitung 17 wird der Innendruck im Drucktank 16 erhöht, so dass die im Drucktank eingeschlossene Kühlflüssigkeit 15 über die Steigleitung 20 in Richtung der Sprüheinrichtung 23 strömt. Zeitgleich strömt bereits Druckluft über die Druckluftleitung 22 in die Mischdüse 31 der Sprüheinrichtung 23, so dass es dort zu der bereits bei 3 beschriebenen Durchmischung des Gasstroms mit der Kühlflüssigkeit 15 kommt und die gewünschte Vernebelung der Kühlflüssigkeit 15 eintritt. Der mit Kühlflüssigkeitströpfchen beladene Sprühnebel strömt aus der Sprüheinrichtung aus und verteilt sich in der Sprühkammer 10. Von dort aus schlägt er sich auf dem erhitzten Werkzeug 8 nieder und führt dort zu der gewünschten Kühlungswirkung. Nach Ablauf einer durch das Zeitventil 42 individuell einstellbaren Zeitdauer setzt das Zeitventil 42 das Kühlflüssigkeitsventil 43 in den in 4 dargestellten Grundzustand zurück, dadurch wird auch das Gasstromventil 40 in den Grundzustand zurückversetzt. Damit wird sowohl die Druckluftzufuhr in die Druckleitung 17 als auch in die Druckluftleitung 22 gesperrt, so dass die Verneblung von Kühlflüssigkeit 15 in der Sprüheinrichtung 23 beendet ist. Die Rückschlagventile 44, 45 verhindern ein Zurückströmen von Druckluft bzw. ggf. von Kühlflüssigkeit in die Pneumatiksteuereinheit 12. Bedingt durch den hydrostatischen Druck, der sich durch die in der Steigleitung 20 eingeschlossene Kühlflüssigkeitssäufe ausbildet, strömt die Kühlflüssigkeit 15 zurück in den Drucktank 16. Mit dem Ende der Druckbeaufschlagung im Drucktank 16 kann das als Rückschlagventil ausgeführte Befüllventil öffnen und ermöglicht somit das Nachströmen von Kühlflüssigkeit 15 aus dem Vorratstank 14 in den Drucktank 16.
Alternativ zu einem zeitlich zusammenhängenden Kühlvorgang ist es auch möglich, einen pulsierenden Abkühlzyklus auszuführen, bei dem zwischen aufeinanderfolgenden Phasen mit Kühlmittelabgabe Pausen ohne Kühlmittelabgabe vorgesehen sind. Der Sprühzyklus wird somit mit Pausen unterbrochen. Bei der pulsierenden Verfahrensführung kann die im Schrumpffutter gespeicherte Wärme in den Pausen an die Oberfläche des Schrumpffutters dringen und beim nächsten Sprühzyklus besonders wirksam abgeführt werden. Dadurch ist eine besonders schnelle Abkühlung möglich.
Aus der vorstehenden Beschreibung eines Kühlvorgangs kann entnommen werden, dass alle Grundfunktionen wie die Beeinflussung des Gasstroms und des Stroms der Kühlflüssigkeit durch Pneumatikventile wahrgenommen werden können. Die ohnehin für den Gasstrom notwendige Druckluft wird somit auch für alle Steuerungsaufgaben an der Kühleinrichtung eingesetzt, was zu einem besonders kostengünstigen Aufbau der Kühleinrichtung beiträgt. Es können jedoch auch elektrische oder elektronische Sensoreinrichtungen und/oder Ventileinrichtungen eingesetzt werden, um beispielsweise einen Prozessverlauf des Abkühlvorgangs präziser beeinflussen zu können.
Der Kühlvorgang kann auch durch Schließen der Sprühkammer, insbesondere durch ein Betätigungsventil, das beispielsweise mit der bewegbaren Seitenwand gekoppelt ist, gestartet werden. Es ist auch denkbar, den Sprühvorgang durch Einsetzen des erhitzten Werkzeugs in die Sprühkammer zu starten, beispielsweise durch ein mit dem Tropfblech wirkverbundenes Betätigungsventil. Es könnte z.B. das Gewicht des Schrumpffutters ausgenutzt werden, um über eine Vorrichtung oder das Tropfblech das Betätigungsventil anzusteuern oder auszulösen. Eine Beendigung des Sprühvorgangs kann auch durch ein mit dem Tropfblech gekoppeltes Zeitschaltelement erreicht werden, wobei die Zeitdauer des Kühlvorgang von dem Gewicht des auf das Tropfblech gestellten Werkzeugs abhängig gemacht wird. Hierdurch könnte eine automatische Anpassung der Abkühlzeit an die Größe der Schrumpffutter erreicht werden Denkbar ist auch eine Kopplung der Sprüheinrichtung mit einer Schrumpfeinrichtung und/oder einer Einstelleinrichtung dahingehend, dass die für das erhitzte Werkzeug erforderliche Kühldauer aus einer Datenbank der Schrumpfeinrichtung oder der Einstelleinrichtung entnommen wird und diese Information der Sprüheinrichtung zur Beeinflussung der Kühldauer zur Verfügung gestellt wird. Eine manuelle Beeinflussung des Kühlvorgangs über einen an der Sprüheinrichtung vorgesehenen Handschalter, z.B. einen Kippschalter, ist ebenfalls denkbar.
Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist eine zeitweilige Abschaltung des Kühlflüssigkeitsstroms beispielsweise durch ein Sperrventil im Steigrohr vorgesehen. Damit kann während des Kühlvorgangs bzw. insbesondere am Ende des Kühlvorgangs ein kühlflüs sigkeitsfreier, trockener Gasstrom auf das oder die Schrumpffutter geleitet werden, um eine Zwischentrocknung zur Erhöhung der Kühlleistung bzw. eine Endtrocknung nach Beendigung des Abkühlvorgangs zu bewirken.
Bei manchen Anwendungen ist es von Interesse festzustellen, wie der Fortschritt der Abkühlung ist. Hierzu kann an der Kühleinrichtung mindestens ein Temperaturerfassungssensor zur Erfassung der Temperatur eines Schrumpffutters und zur Abgabe eines entsprechenden Temperatursignals vorgesehen sein. Das Temperatursignal kann dazu verarbeitet werden, den Abkühlprozess zu steuern und insbesondere dazu, den Abkühlprozess bei Erreichen oder Unterschreiten einer vorgegebenen Schwelltemperatur abzubrechen. Gegebenenfalls kann auch ein Farbumschlag des Kühlmediums selbst die Temperatur signalisieren, wozu dem Kühlmedium ein entsprechender temperaturempfindlicher Zusatz beigefügt sein kann. Es ist auch möglich, einen Temperaturmessstreifen oder dergleichen an einem Schrumpffutter anzubringen und dessen Signale zur Steuerung des Abkühlprozesses zu nutzen. Eine Echtzeit-Temperaturerfassung der abkühlenden Schrumpffutter ist besonders vorteilhaft, um die für den Abkühlprozess notwendigen Prozesszeiten zu minimieren. Dabei ist zu beachten, dass in den Prozessen des Ein- und Ausschrumpfens, auch mit automatischem Einstellen, die notwendigen Abkühlzeiten sehr wichtig sind und den Hauptanteil der notwendigen gesamten Prozesszeit ausmachen können.
Bei einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform ist in zumindest einer Seitenwand der Sprühkammer eine insbesondere verschließbare Öffnung vorgesehen, die ein Kühlen von besonders langen Werkzeugen ermöglicht. Diese Öffnung kann insbesondere als Bohrung mit einem Schwenkdeckel versehen sein. Es ist auch eine Gestaltung als verstellbare Blende, insbesondere als Irisblende denkbar, um eine besonders vorteilhafte Größenanpassung der Öffnung an das zu kühlende Werkzeug vornehmen zu können.
Das erfindungsgemäße Kühlverfahren kann in unmittelbarem zeitlichen Zusammenhang mit einem Mess- und Einstellvorgang an einem Schrumpffutter durchgeführt werden. Hierzu kann ein Schrumpfsystem vorgesehen sein, bei dem eine oder mehrere Kühleinrichtungen der beschriebenen Art direkt und unmittelbar in ein Einstell- und Messgerät integriert sind. Beispielsweise kann der Weitertransport von Schrumpffuttern über den Rundschalttisch 4 (oder ein anderes Werkzeugtransportsystem) derart ausgestaltet sein, dass ein Schrumpffutter unmittelbar nach dem Einstellen am Einstell- und Messgerät zur Kühleinrichtung transportiert wird und nach einer gewissen Abkühlzeit zum Nachmessen wieder zurück zum Einstell- und Messgerät transportiert wird. Eine optimierte Ansteuerung der integrierten Kühleinrichtung könnte über eine bereits vorhandene Steuerung eines Einstell- und Messgerätes optimal, z.B. als Regelkreis und flexibel, integriert sein. Beispielsweise kann das Kühlverfahren der Erfindung in ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Maschinenwerkzeuges integriert sein, wie es beispielsweise in der DE 102 25 839 A1 der Anmelderin dargestellt ist.

Claims

Verfahren zur Kühlung eines Schrumpffutters mit den Schritten Ausbringen von Kühlflüssigkeit in einen Gasstrom zur Erzeugung eines mit Kühlflüssigkeitströpfchen beladenen Sprühnebels, Zuleiten des Sprühnebels auf ein Schrumpffutter zur Erzielung einer Kühlungswirkung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zeitlicher Abfolge vor und/oder nach dem Aufbringen des Sprühnebels dem Schrumpffutter ein zumindest im wesentlichen kühlflüssigkeitsfreier Gasstrom zugeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im wesentlichen kühlflüssigkeitsfreie Gasstrom dadurch erreicht wird, dass das Ausbringen von Kühlflüssigkeit zeitweise unterbrochen oder beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Korrosionsschutzmittel in dem Gasstrom vernebelt wird, das der Kühlflüssigkeit vor dem Austrag in den Gasstrom beigemischt wird und/oder separat in den Gasstrom ausgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Austrag der Kühlflüssigkeit und/oder des Korrosionsschutzmittels in den Gasstrom ein Sprühnebel erzeugt wird, der einen Gewichtsanteil an Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel von 1 % bis 50 %, bevorzugt 15 % bis 40 %, besonders bevorzugt 25 % bis 35 % im Gasstrom aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Austrag der Kühlflüssigkeit und/oder des Korrosionsschutzmittels in den Gasstrom ein Sprühnebel erzeugt wird, der überwiegend Partikelgrößen von 1/1000 mm bis 1 mm, bevorzugt 2/10 mm bis 8/10 mm, besonders bevorzugt 3/10 mm bis 6/10 mm aufweist.
Kühleinrichtung für Schrumpffutter, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zumindest einer von einem Gasstrom durchströmbaren Mischdüse, an der zumindest eine Austragöffnung für eine Kühlflüssigkeit vorgesehen ist, wobei die zumindest eine Austragöffnung und die Mischdüse eine Sprüheinrichtung zur Abgabe eines Gemisches aus Kühlflüssigkeit und Gas bilden, wobei der Sprüheinrichtung eine Schrumpffutteraufnahme zugeordnet ist.
Kühleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Sprüheinrichtung zumindest eine gesonderte Austragöffnung zum Austragen eines Korrosionsschutzmittels in den Gastrom vorgesehen ist.
Kühleinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung für die Erzeugung eines Sprühnebels mit einem Gewichtsanteil an Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel von 1 % bis 50 %, bevorzugt 15 % bis 40 %, besonders bevorzugt 25 % bis 35 % im Gasstrom ausgebildet ist.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung für die Erzeugung eines Sprühnebels mit einer überwiegenden Partikelgröße von 1 /1000 mm bis 1 mm, bevorzugt 2/10 mm bis 8/10 mm, besonders bevorzugt 3/10 mm bis 6/10 mm ausgebildet ist.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sprühraum für eine Aufnahme von Schrumpffuttern und für eine zumindest teilweise Abschottung des Sprühnebels gegenüber einer Umgebung der Kühleinrichtung vorgesehen ist, der aus zumindest einer Wandung gebildet ist.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Wandung des Sprühraums verstellbar ausgebildet ist, um eine Größenanpassung des Sprühraums an eine unterschiedliche Größe und/oder Anzahl von Schrumpffuttern vornehmen zu können.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Bewegungsmittel für eine Relativbewegung zwischen Schrumpffutteraufnahme und Nebeldüse vorgesehen sind.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Austragöffnung für die Kühlflüssigkeit und/oder für das Korrosionsschutzmittel als Sprühdüse mit einem Öffnungsdurchmesser von 1/1000 mm bis 1 mm ausgebildet ist.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckbehälter zur Aufnahme von Kühlflüssigkeit und/oder Korrosionsschutzmittel vorgesehen ist, der kommunizierend mit zumindest einer der Austragöffnungen verbunden ist.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerungsmittel für die Beeinflussung des Gasstroms und/oder des Kühlflüssigkeitsstroms, insbesondere ausschließlich, als Pneumatikventile ausgeführt sind.
Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprüheinrichtung Ventileinrichtungen aufweist, die für eine Beeinflussung des Gasstroms und/oder des Kühlflüssigkeitsstroms und/oder des Korrosionsschutzmittelstroms unmittelbar in Sprüheinrichtung der vorgesehen sind.
Schrumpfsystem für Schrumpffutter mit einer Schrumpfeinrichtung zum thermischen Ein- und/oder Ausschrumpfen von Werkzeugen in und/oder aus Schrumpffuttern und einer Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 17.
Schrumpfsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkzeugtransportsystem vorgesehen ist.
Schrumpfsystem nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Voreinstellen der Werkzeugposition gegenüber dem Schrumpffutter vor dem Schrumpfprozess und/oder Direkteinstellen der Werkzeugposition gegenüber dem Schrumpffutter während des Schrumpfprozesses und/oder zum Vermessen und/oder Einstellen einer Werkzeugposition gegenüber dem Schrumpffutter nach dem Schrumpfvorgang umfasst, wobei vorzugsweise die Mittel der Schrumpfeinrichtung zugeordnet sind.