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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugeinspannvorrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 200 08 675
U1 ist eine Werkzeugeinspannvorrichtung zum thermischen
Ein- und/oder Ausspannen von Werkzeugen in ein bzw. aus einem Schrumpffutter
mit einer Induktionsspulen umfassenden Heizeinheit bzw. einer Induktionsheizeinheit
zum thermischen Aufweiten des Schrumpffutters bekannt.
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Vorteile der Erfindung
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Die
Erfindung geht aus von einer Werkzeugeinspannvorrichtung zum thermischen
Ein- und/oder Ausspannen von Werkzeugen in ein bzw. aus einem Schrumpffutter
mit einer Heizeinheit zum thermischen Aufweiten des Schrumpffutters.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugeinspannvorrichtung eine in
der Heizeinheit zumindest teilweise integrierte Kühleinheit
zur Kühlung
des Schrumpffutters aufweist. Unter der "Kühleinheit
zur Kühlung
des Schrumpffutters" soll
dabei insbesondere eine Einheit verstanden werden, mittels der das Schrumpffutter
insbesondere nach einem Aufheizvorgang bzw. nach einem thermischen
Aufweiten wieder abgekühlt
werden kann, so dass insbesondere der Schrumpfvorgang beschleunigt
und das Schrumpffutter auf eine vorteilhafte Temperatur gebracht
werden kann. Ferner soll unter "integriert" insbesondere verstanden
werden, dass die Heizeinheit und die Kühleinheit jeweils zumindest
teilweise in einer gemeinsamen Einheit angeordnet sind, die über das
Schrumpffutter bewegt wird und/oder in die das Schrumpffutter zum
Schrumpfen eingeführt
wird. Die Heizeinheit kann ferner von verschiedenen Heizeinheiten
gebildet sein, besonders vorteilhaft jedoch von einer Induktionsheizeinheit.
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Durch
eine entsprechende Ausgestaltung kann der Komfort und die Sicherheit
einer entsprechenden Werkzeugeinspannvorrichtung gegenüber den
bekannten Werkzeugeinspannvorrichtungen erhöht werden. Durch die Integration
kann eine Bewegung zumindest einer Teileinheit der Heizeinheit nach
einem thermischen Aufweiten vermieden und eine Kühlung des Schrumpffutters mittels
der Kühleinheit
kann vorteilhaft unmittelbar nach dem Aufheizvorgang und nach einem
Positionieren des Werkzeugs eingeleitet werden, wodurch Zeit eingespart
werden kann. Ferner kann das Werkzeug in einem Arbeitsgang ein-
und ausgeschrumpft werden, ohne dass die Heizeinheit vom Schrumpffutter
entfernt werden muss.
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Weist
die Heizeinheit Kühlkanäle der Kühleinheit
für ein
Kühlmedium
auf, kann eine konstruktiv einfache Integration erreicht werden.
Die Kanäle
können
dabei von schlitzartigen Ausnehmungen, von Bohrungen usw. gebildet
sein.
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Die
Kühleinheit
kann ein geschlossenes Kühlsystem
und/oder vorteilhaft ein offenes Kühlsystem umfassen. Dabei soll
unter einem "offenen
Kühlsystem" insbesondere ein
System verstanden werden, bei dem ein Kühlmedium, insbesondere ein
bewegtes Kühlmedium,
wie beispielsweise eine Flüssigkeit
und/oder ein Gas, direkt mit dem Schrumpffutter bei einem Kühlvorgang
in Kontakt kommt. Mittels eines offenen Systems können aufwendige
geschlossene Kühlkreisläufe vermieden
werden, und es kann durch einen direkten Kontakt des Kühlmediums
mit dem Spannfutter eine hohe Effektivität erzielt werden.
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Das
Kühlmedium
kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden
festen, flüssigen
und/oder gasförmigen
Medien gebildet sein. Insbesondere sind auch verflüssigte Gase denkbar,
wie flüssiger
Sauerstoff, Stickstoff usw. Mittels eines gasförmigen Kühlmediums können jedoch verschiedene physikalische
Effekte vorteilhaft zur Kühlung
genutzt werden und insbesondere kann bei einem offenen System eine
Verschmutzung des Arbeitsbereichs einfach vermieden werden. Dabei
sind verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Gase denkbar,
jedoch vorteilhaft insbesondere Gase, die nicht gesundheitsschädlich sind.
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Ist
die Kühleinheit
zur Kühlung
mit Luft vorgesehen, kann zudem besonders eine Belästigung durch
das gasförmige
Kühlmedium
vorteilhaft einfach vermieden werden. Ferner kann auf eine Absaugung des
Kühlmediums
verzichtet werden. Dabei soll unter "Luft" insbesondere
ein zumindest im Wesentlichen am Arbeitsplatz vorliegendes Gasgemisch,
insbesondere ein Gasgemisch der Erdatmosphäre verstanden werden, wobei
jedoch weitere Zusätze
der Luft beigemischt sein können.
Unter "vorgesehen" soll in diesem Zusammenhang
insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder programmiert
verstanden werden.
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Vorzugsweise
weist hierfür
die Kühleinheit eine
Saugeinheit, wie einen Lüfter
und/oder ein Pumpe usw., auf, mittels der Umgebungsluft der Werkzeugeinspannvorrichtung
angesaugt werden kann.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Kühleinheit
eine Gasexpansionseinheit aufweist, die zur Absenkung der Temperatur
des gasförmigen
Kühlmediums
durch eine Expansion desselben vorgesehen ist, wodurch mit geringem
konstruktiven Aufwand eine besonders vorteilhafte Kühlung erreicht
werden kann, und zwar insbesondere bei einem offenen System, bei
dem das Gas, insbesondere Luft, vor einem Auftreffen auf dem Schrumpffutter
durch Expansion auf ein geringeres Temperaturniveau geführt wird.
Grundsätzlich wäre jedoch
auch denkbar, das Gas mit der Umgebungstemperatur direkt auf das
Schrumpffutter zu blasen.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Kühleinheit
eine Einstelleinheit zur Einstellung eines Kühlvorgangs aufweist, wodurch
dieser vorteilhaft auf vorliegende Randbedingungen abgestimmt werden
kann. Dabei kann eine Temperatur des Kühlmittels, ein Druck des Kühlmittels,
mit welchem das Kühlmittel
auf das Schrumpffutter aufgebracht wird, und/oder eine Kühlzeit usw.
einstellbar ausgeführt sein.
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Weist
die Werkzeugeinspannvorrichtung eine Regel- und/oder Steuereinheit
auf, die dazu vorgesehen ist, einen Kühlvorgang mittels der Kühleinheit
abhängig
von wenigstens einem Parame ter zumindest teilautomatisiert einzustellen,
kann der Komfort und die Sicherheit der Vorrichtung weiter erhöht werden.
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Die
Kühleinheit
kann für
die Kühlung
der Heizeinheit und für
die Kühlung
des Schrumpffutters vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft weist
die Kühleinheit
jedoch zumindest einen allein zur Kühlung des Schrumpffutters vorgesehenen,
insbesondere speziell ausgelegten Modus auf, der sich vorzugsweise
von einem Modus zur Kühlung
der Heizeinheit unterscheidet, beispielsweise in der Strömungsführung, Temperatur
usw., und/oder ist allein zur Kühlung
des Schrumpffutters vorgesehen, wodurch eine vorteilhafte Abstimmung
auf die Kühlung
des Schrumpffutters vorgesehen werden kann.
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Vorzugsweise
weist die Werkzeugeinspannvorrichtung hierfür eine Regel- und/oder Steuereinheit
auf, die in zumindest einem Betriebmodus zuerst nach einem erfolgten
Aufheizvorgang, d.h. insbesondere nach einem thermischen Aufweiten
des Schrumpffutters, die Kühleinheit
aktiviert.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Werkzeugeinspannvorrichtung
zum thermischen Ein- und/oder Ausspannen von Werkzeugen 10 in
ein bzw. aus einem Schrumpffutter 12. Die Werkzeugeinspannvorrichtung
umfasst eine Induktionsheizeinheit 14 mit Induktionsspulen 30 zum
thermischen Aufweiten des Schrumpffutters 12, die bei einem
Ein- und bei einem Ausschrumpfprozess über das Schrumpffutter 12 geführt wird.
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In
die hülsenförmig ausgebildete
Induktionsheizeinheit 14 ist eine Kühleinheit 16 zur Kühlung des Schrumpffutters 12 integriert,
die zur alleinigen Kühlung
des Schrumpffutters 12 vorgesehen ist. Die Induktionsheizeinheit 14 umfasst
Kühlkanäle 18 bzw. es
sind in die Induktionsheizeinheit 14 sich radial durch
die hülsenförmige Induktionsheizeinheit 14 hindurch
erstreckende Kühlkanäle 18 eingebracht, die
sich in Richtung eines Aufnahmebereichs 32 der Induktionsheizeinheit 14 aufweiten
und damit eine Gasexpansionseinheit 24 bilden, die zur
Absenkung der Temperatur eines von Luft gebildeten, gasförmigen Kühlmediums 20 der
Kühleinheit 16 durch
Expansion, insbesondere innerhalb der Kühlkanäle 18, dient.
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Die
Kühleinheit 16 weist
ein offenes Kühlsystem
auf, d.h. das von Luft gebildete Kühlmedium 20 kommt
zur Kühlung
des Schrumpffutters 12 direkt mit diesem in Kontakt bzw.
wird über
die Kühlkanäle 18 auf
das Schrumpffutter 12 geblasen. Zur Erzielung einer Kühlmittelströmung weist
die Kühleinheit 16 eine Saugeinheit 22 auf,
die im Bereich der Werkzeugeinspannvorrichtung befindliche Umgebungsluft
ansaugt und mit Druck durch die Kühlkanäle 18 auf das Schrumpffutter 12 bläst.
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Die
Kühleinheit 16 umfasst
eine Einstelleinheit 26, die zur Einstellung eines Kühlvorgangs
durch einen Bediener vorgesehen ist, so dass dieser den Kühlvorgang
individuell auf vorliegende Randparameter anpassen kann. Der Bediener
kann dabei mittels der Einstelleinheit 26 die Leistung
der Saugeinheit 22, damit eine Strömungsgeschwindigkeit innerhalb
der Kühlkanäle 18 und
damit eine Temperatur des Kühlmediums 20 einstellen.
Zudem kann eine Kühlzeit
eingestellt werden.
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Ferner
weist die Werkzeugeinspannvorrichtung eine Regel- und Steuereinheit 28 auf,
die insbesondere dazu vorgesehen ist, in einem Automatikmodus einen
Kühlvorgang
des Schrumpffutters 12 mittels der Kühleinheit 16 abhängig von
mittels einer Sensoreinheit 34 erfassten Temperaturkenngrößen automatisiert
zu steuern. Die Regel- und Steuereinheit 28 umfasst hierfür eine Rechnereinheit 36 und eine
Speichereinheit 38 mit darin gespeicherten Betriebsprogrammen.
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Im
Automatikmodus aktiviert die Regel- und Steuereinheit 28 zuerst
nach einem erfolgten Aufheizvorgang bzw. nach einem thermischen
Aufweiten des Schrumpffutters 12 und einer Positionierung
des Werkzeugs 10 im Schrumpffutter 12 die Kühleinheit 16,
so dass erst nach dem thermischen Aufweiten und der Positionierung
des Werkzeugs 10 im Schrumpffutter 12 das Kühlmedium 20 durch
die Kühlkanäle 18 auf
das Schrumpffutter 12 geblasen wird.
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- 10
- Werkzeug
- 12
- Schrumpffutter
- 14
- Heizeinheit
- 16
- Kühleinheit
- 18
- Kühlkanal
- 20
- Kühlmedium
- 22
- Saugeinheit
- 24
- Gasexpansionseinheit
- 26
- Einstelleinheit
- 28
- Regel-
und/oder Steuereinheit
- 30
- Induktionsspule
- 32
- Aufnahmebereich
- 34
- Sensoreinheit
- 36
- Rechnereinheit
- 38
- Speichereinheit