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Die Erfindung betrifft ein Spannzangenfutter mit einem drehfest mit einer Antriebsspindel verbundenen oder verbindbaren Futterkörper, mit einer Spannzange sowie einer dem Futterkörper zugeordneten Konushülse.
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Ein derartiges Spannzangenfutter ist aus der
EP 2 008 748 A2 bekannt, bei dem die Spannzange in der Konushülse und diese im Futterkörper dadurch aufgenommen wird, dass eine Spannmutter auf ein Außengewinde am Futterkörper aufgeschraubt wird, so dass ein erstes Spannen durch Anziehen der Spannmutter erfolgen kann, die gegenüber der Spannzange drehbar ist. Ein weiteres Spannen erfolgt dann dadurch, dass die Konushülse in axialer Richtung durch ein im Futterkörper ausgebildetes hydraulisches Spannsystem verschoben wird. Dieses Spannzangenfutter besitzt einen komplexen Aufbau mit vielen für die hydraulische Verstellung erforderlichen Bauteile, so dass im Ergebnis die Fertigung und die Montage relativ aufwändig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannzangenfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, dass mit geringem Aufwand stets eine ausreichende Spannkraft bereitgestellt ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Spannzangenfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Konushülse axial unverschieblich am Futterkörper angeordnet und eine Gewindeverbindung zwischen dem Futterkörper und der Spannzange wirksam ist.
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Der Erfinder hat erkannt, dass für die sichere Einspannung eines Werkstückes oder eines Werkzeuges wie z. B. einer Fräse, insbesondere einer Oberfräse es ausreichend ist, eine hinreichende Anfangsspannkraft zu erzeugen, wenn eine Gewindeverbindung zwischen dem Futterkörper und der Spannzange wirksam ist, da im Einsitz des Spannzangenfutters bei dessen drehenden Antrieb durch die Antriebsspindel auf das Werkzeug Bremsmomente durch das zu bearbeitende Werkstück ausgeübt werden, die ein auf die Spannzange einwirkendes und damit die Spannzange verdrehendes Drehmoment darstellen. Durch die Verdrehung der Spannzange in der dem Drehsinn der Antriebsspindel entgegengesetzten Richtung wird die Spannzange gegenüber der axial unverschieblich am Futterkörper angeordneten Konushülse verstellt, so dass im Ergebnis ein Nachspanneffekt gegeben ist, der im Arbeitseinsatz des Spannzangenfutters das Erreichen der erforderlichen Spannkraft gewährleistet.
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Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die auf ihrer Innenseite konisch geformte, die Spannzange aufnehmende Konushülse drehbar am Futterkörper gelagert ist, also bei einer Verdrehung der Spannzange durch Reibungskräfte auch die Konushülse mitgenommen werden kann, ohne dass die Konushülse durch über den Futterkörper wirkende Reibungskräfte den Nachspanneffekt beeinträchtigt.
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Dadurch ergibt sich dann insbesondere die Möglichkeit, dass die Konushülse drehfest mit der Spannzange verbunden ist, so dass zwischen der Spannzange und der Konushülse nur die zur Erzielung des Nachspanneffektes erforderliche axiale Verstellung erfolgt.
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Ganz besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist es, wenn im Futterkörper eine Gewindeaufnahme ausgebildet ist, in die die Spannzange mit einem ein Gewinde aufweisendem Zangenbund eingeschraubt ist, da so in eleganter Weise mit geringem Platzbedarf die Gewindeverbindung zwischen den unmittelbar beteiligten Bauteilen, nämlich Futterkörper und Spannzange, ausgebildet werden kann. Alternativ besteht allerdings auch die Möglichkeit, dass der Futterkörper mit einem Außengewinde in eine Körperaufnahme der Spannzange eingeschraubt ist, wobei es sich insbesondere anbietet, dass der Futterkörper einstückig mit der Antriebsspindel ausgebildet ist, da wiederum ein sehr kompakter Aufbau erzielt ist.
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Im Rahmen der Erfindung besteht grundsätzlich auch die Möglichkeit, dass die Konushülse einstückig mit dem Futterkörper ausgebildet und von der Spannzange aufgenommen ist, also die Spannzange im Sinne eines Dehnspanndornes eingesetzt wird, bei der die Spannsegmente der Spannzange nicht radial nach innen, sondern radial nach außen zur Erzielung der gewünschten Spannung des eine Bohrung aufweisenden Werkstückes oder Werkzeuges genutzt wird.
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Da durch den Nachspanneffekt auch relativ große Spannkräfte erzielt werden können, ist es vorteilhaft, dass an der Konushülse mindestens eine Schlüsselfläche ausgebildet ist, um so mit Hilfe eines Werkzeuges stets das Öffnen des Spannzangenfutters gewährleisten zu können.
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Eine sichere Verbindung der Konushülse gegenüber dem Futterkörper lässt sich erzielen, in dem das axial rückwärtige Ende der Konushülse mittels eines Sicherungsteils am Futterkörper festgelegt, vorzugsweise in einer am Futterkörper angeordneten Überwurfmutter aufgenommen ist.
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Eine weitere, ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannzange drehfest und axial unverschieblich mit einer Spannmutter verbunden ist, die in ein am Außenumfang des Futterkörpers ausgebildetes Spanngewinde zur Realisierung der Gewindeverbindung eingreift. Bei dieser Ausführung ist zur Realisierung der Gewindeverbindung zwischen dem Futterkörper und der Spannzange ein weiteres Bauteil, nämlich die Spannmutter vorgesehen, die drehfest und axial unverschieblich mit der Spannmutter verbunden ist, so dass durch ein Außengewinde des Futterkörpers die erforderliche Bewegung der Spannzange bewirkt werden kann. Die Spannmutter ist damit für den Nutzer besonders gut zugänglich und kann damit vom Nutzer leicht ergriffen werden, wozu zweckmäßigerweise die Oberfläche der Spannmutter eine reibungserhöhende Gestalt aufweist. Ergänzend können auch an der Spannmutter Strukturen, vorzugsweise Schlüsselflächen oder Bohrungen für ein Hilfswerkzeug ausgebildet sein, das in einfacher Weise angesetzt werden kann. Die drehfeste Kopplung der Spannmutter mit der Spannzange wird erzielt, indem die Spannmutter über mindestens einen, vorzugsweise über zwei diametral gegenüberliegende Stifte mit der Spannzange gekoppelt ist.
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Es ist erforderlich, dass die Konushülse axial unverschieblich gegenüber dem Futterkörper angeordnet ist, wobei für die Umsetzung dieser Vorgabe es günstig ist, wenn die Konushülse über ein axiales Drucklager am Futterkörper nach hinten abgestützt und/oder nach vorn durch einen Sicherungsring gesichert ist. Die Abstützung über ein axiales Drucklager axial nach hinten stellt sicher, dass ausreichend große Spannkräfte erzielt werden, auch wenn die Spannzange über die Konushülse axial nach hinten wirkende Kräfte beim Spannvorgang auf den Futterkörper überträgt.
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Zur Erzielung einer erforderlichen Spannkraft ist es ausreichend, wenn durch die Spannmutter axial nach rückwärts wirkende Kräfte auf die Spannzange ausgeübt und damit die Spannzange axial nach hinten gegenüber der Konushülse verstellt wird. Allerdings ist es wünschenswert, dass beim Öffnen des Spannzangenfutters auch die Spannzange wieder axial nach vorne gegenüber der Konushülse verstellt wird ohne die drehfeste Verbindung zwischen der Spannzange und der Spannmutter übermäßig zu belasten. Es ist daher vorgesehen, dass die Spannmutter einen ersten Hülsenabschnitt als Träger des Gewindes der Gewindeverbindung und einen zweiten Hülsenabschnitt kleineren Innendurchmessers mit einem auf der Innenoberfläche ausgebildeten Mitnahmesteg aufweist, der in eine Ringnut der Spannzange eingreift, so dass bereits dadurch bei einer Verstellung der Spannmutter auch eine axiale Verstellung der Spannzange gegenüber der Konushülse erzwungen ist.
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Bei Spannzangenfuttern ist es bekannt, dass zwischen den Spannsegmenten der Spannzange Gummirippen angeordnet werden, die allerdings dem Erzielen einer hohen Spannkraft entgegenwirken. Im Rahmen der Erfindung ist es daher vorgesehen, dass zwischen den Spannsegmenten der Spannzange beschränkt auf deren axial vorderen Bereich Elastomerrippen angeordnet sind. Diese Elastomerrippen erzeugen eine Abdichtung des Spannzangenfutters in Richtung des zu bearbeitenden Werkstückes und sind weiterhin ausreichend, um eine gleichmäßige Krafteinwirkung der Spannsegmente zu erzielen und eine Zentrierung zu fördern.
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Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannzangenfutters,
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2 eine Draufsicht auf das Spannzangenfutter aus 1
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3 den Schnitt III-III aus 2,
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4 den Schnitt IV-IV aus 2,
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5 eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
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6 eine Draufsicht auf die Ausführungsform aus 5,
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7 den Schnitt VIII-VIII aus 6,
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8 den Schnitt VIII-VIII aus 6,
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9 den Schnitt IX-IX aus 7
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10 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einstückig mit dem Futterkörper ausgebildeter Antriebsspindel,
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11 eine Draufsicht auf die Ausführungsform aus 10,
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12 den Schnitt XII-XII aus 11,
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13 den Schnitt XIII-XIII aus 12,
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14 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung, und
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15 einen Längsschnitt durch eine nochmals weitere Ausführungsform der Erfindung mit dem als den Dehnspanndorn fungierender Spannzange.
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In der Zeichnung sind in den 1 bis 15 Spannzangenfutter 1 dargestellt, denen gemeinsam ist, dass diese einen drehfest mit einer Antriebsspindel 2 verbundenen oder verbindbaren Futterkörper 3, eine Spannzange 4 sowie eine dem Futterkörper 3 zugeordnete Konushülse 5 aufweisen. Die Konushülse 5 selber ist axial unverschieblich am Futterkörper 3 angeordnet. Weiterhin ist zwischen dem Futterkörper 3 und der Spannzange 4 eine Gewindeverbindung 6 wirksam, so dass bei dem Einspannen des Schaftes eines Werkstücks oder Werkzeuges, wie z. B. einer Oberfräse, durch Verdrehen des Futterkörpers 3 eine Grundspannung erreicht wird. Im Betrieb des Spannzangenfutters 1 wirken auf das Werkzeug Bremsmomente ein, die ein der Drehrichtung der Antriebsspindel 2 entgegengesetztes Drehmoment darstellen, so dass ein Verdrehen der Spannzange 4 gegenüber dem Futterkörper 3 erfolgt, das infolge der ausgebildeten Gewindeverbindung 6 in eine axiale Verschiebung der Spannzange 4 resultiert. Diese axiale Verschiebung der Spannzange 4 wird aufgrund der Anlage der Spannsegmente der Spannzange 4 an die konische Oberfläche der Konushülse 5 in eine Nachspannung umgesetzt, so dass bei den erfindungsgemäßen Spannzangenfuttern 1 bei sämtlichen Ausführungsformen ein Nachspanneffekt realisiert ist.
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Bei den in den 1 bis 14 dargestellten Ausführungsformen ist die Konushülse 5 auf ihrer Innenseite konisch geformt und die Spannzange 4 in die Konushülse 5 aufgenommen, während die 15 eine Ausführungsform zeigt, bei der die Konushülse 5 einstückig mit dem Futterkörper 3 ausgebildet und von der Spannzange 4 aufgenommen ist. Bei der Ausführungsform in 15 ist damit eine Drehbarkeit der Konushülse 5 gegenüber dem Futterköper 3 nicht gegeben, während dies bei den anderen Ausführungsformen wünschenswert und auch realisiert ist, während die Konushülse 5 drehfest mit der Spannzange 4 verbunden ist, nämlich bei der Ausführungsform gemäß den 1 bis 4 durch eine radial die Konushülse 5 durchsetzende und auf die Spannzange 4 einwirkende Klemmschraube 14, die auch bei den anderen Ausführungsformen genutzt wird oder genutzt werden kann.
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Wie insbesondere aus der 4 hinsichtlich der ersten Ausführungsform erkennbar ist, ist im Futterkörper 3 eine Gewindeaufnahme 7 ausgebildet, in die die Spannzange 4 mit einem ein Gewinde 8 aufweisenden Zangenbund 9 eingeschraubt ist. 14 zeigt allerdings bei einer alternativen Ausführungsform, dass auch die prinzipielle kinematische Umkehrung realisiert werden kann, bei der dem Futterkörper 3 das Außengewinde und der Spannzange 4 das Innengewinde zugewiesen ist, also der Futterkörper 3 mit einem Außengewinde in eine Körperaufnahme der Spannzange 4 eingeschraubt ist zur Realisierung der Gewindeverbindung 6 zwischen dem Futterkörper 3 und der Spannzange 4.
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Durch den Nachspanneffekt können große Spannkräfte erzeugt werden, so dass es vorteilhaft ist, wenn an der Konushülse 5 mindestens eine Schlüsselfläche 10 ausgebildet ist, die bei dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel das Ansetzen eines Maulschlüssels ermöglicht.
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Das axial rückwärtige Ende der Konushülse 5 ist bei der in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform mittels eines Sicherungsteils am Futterkörper 3 festgelegt, nämlich durch eine Überwurfmutter 11.
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In den 5 bis 13 sind zwei weitere Ausführungsformen gezeigt, die sich im wesentlich untereinander dadurch unterscheiden, dass einerseits die Antriebsspindel 2 lösbar gegenüber dem Futterkörper ist, während bei der anderen Ausführungsform eine einstückige Realisierung gewählt ist. Bei diesen Ausführungsbeispielen ist die Spannzange 4 drehfest und axial unverschieblich mit einer Spannmutter 12 verbunden, die in ein am Außenumfang des Futterkörpers 3 ausgebildetes Spanngewinde 13 zur Realisierung der Gewindeverbindung 6 eingreift, wobei die Spannmutter 12 einen ersten Hülsenabschnitt als Träger des Gewindes 8 der Gewindeverbindung 6 und einen zweiten Hülsenabschnitt kleinere Innendurchmesser mit einem auf der Innenoberfläche ausgebildeten Mitnahmesteg 20 aufweist, der in eine Ringnut der Spannzange 4 eingreift. Die Oberfläche der Spannmutter 12 besitzt eine reibungserhöhende Gestalt, nämlich eine Bördelung. Weiterhin sind an der Spannmutter 12 Strukturen, nämlich Schlüsselflächen 10 oder Bohrungen 17 für ein Hilfswerkzeug ausgebildet, wobei diese Maßnahmen dazu dienen, ein hinreichend großes Drehmoment an die Spannmutter 12 übertragen zu können, um ein sicheres Öffnen des Spannzangenfutters 1 zu gewährleisten.
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Die Zeichnungen zu diesen beiden Ausführungsbeispielen lassen weiterhin erkennen, dass die Spannmutter 12 über zwei diametral gegenüberliegende Stifte 14 mit der Spannzange 4 gekoppelt ist und eine axiale Abstützung der Konushülse 5 am Futterkörper durch ein axiales Drucklager 15 nach hinten erfolgt, während nach vorne ein Sicherungsring 16 der axialen Sicherung dient.
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Zu beachten ist weiterhin, dass zwischen den Spannsegmenten der Spannzange 4 beschränkt auf deren axial vorderen Bereich Elastomerrippen 19 angeordnet sind, die eine Abdichtung des Spannzangenfutters 1 ermöglichen mit einer verbesserten Ausrichtung der Spannsegmente gegeneinander, ohne einer sicheren Einspannung unverhältnismäßig entgegenzuwirken.
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In alle Ausführungsformen kann ein Kanal 18 für Saug oder Blasluft oder für axiale Werkzeuganschläge realisiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannzangenfutter
- 2
- Antriebsspindel
- 3
- Futterkörper
- 4
- Spannzange
- 5
- Konushülse
- 6
- Gewindeverbindung
- 7
- Gewindeaufnahme
- 8
- Gewinde
- 9
- Zangenbund
- 10
- Schlüsselfläche
- 11
- Überwurfmutter
- 12
- Spannmutter
- 13
- Spanngewinde
- 14
- Stift/Klemmschraube
- 15
- Drucklager
- 16
- Sicherungsring
- 17
- Bohrung
- 18
- Kanal
- 19
- Elastomerrippe
- 20
- Mitnahmesteg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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