DE102012002596A1

DE102012002596A1 - Vorrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters

Info

Publication number: DE102012002596A1
Application number: DE102012002596A
Authority: DE
Inventors: Franz Haimer
Original assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Current assignee: Franz Haimer Maschinenbau KG
Priority date: 2012-02-13
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2013-08-14
Also published as: JP6085315B2; JP2015509855A; EP2814634B1; CN104136164B; US9636788B2; US20150000121A1; WO2013120821A1; EP2814634A1; CN104136164A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters mit einem auf das Schrumpffutter aufsetzbaren Kühlaufsatz (1), der mehrere Zufuhröffnungen für die Zuleitung eines Kühlmittels in einen Innenraum des Kühlaufsatzes (1) enthält. An den Kühlaufsatz (1) sind eine Einrichtung für die Zuführung eines flüssigen Kühlmittels in den Innenraum des Kühlaufsatzes (1) über die und eine Absaugeinrichtung (15, 16) zur Absaugung des zur Kühlung des Schrumpfspannfutters verwendeten flüssigen Kühlmittels aus dem Innenraum des Kühlaufsatzes (1) angeschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 10 2009 017 461 A1 bekannt. Die dort offenbarte Vorrichtung enthält einen an einer Führungsschiene vertikal verschiebbar geführten Kühlaufsatz, der zur Aufnahme eines zuvor zum thermischen Ein- oder Ausschrumpfen eines Bearbeitungswerkzeugs aufgeheizten Schrumpfspannfutters dient. Der Kühlaufsatz ist derart ausgebildet, dass er das Schrumpfspannfutter unter Begrenzung eines Ringkanals umgreift, wobei in den Ringkanal mehrere Blasdüsen zum Ausblasen von Druckluft als Kühlmittel münden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird also die Abkühlung des Schrumpfspannfutters durch Druckluft erreicht. Allerdings ist die Kühlwirkung bei einer Abkühlung durch Druckluft beschränkt.
Es sind auch bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen die Abkühlung durch flüssiges Kühlmittel erfolgt. Aus der WO 2007/028522 A2 ist z. B. eine Vorrichtung bekannt, bei der das Schrumpfspannfutter über eine Kühlmitteldüse mit flüssigem Kühlmittel abgespritzt wird. Zur Abkühlung wird hier über das Schrumpfspannfutter und die Kühlmitteldüse ein topfförmiger Behälter zur Abschirmung des versprühten Kühlmittels nach außen hin gestülpt. Das versprühte und durch den Behälter nach außen abgeschirmte Kühlmittel muss in einem unterhalb des Schrumpfspannfutters angeordneten Auffangbehälter gesammelt oder über einen geschlossenen Kreislauf zur Kühlmitteldüse zurückgeführt werden. Außerdem ist eine zusätzliche Einrichtung zum Abblasen der auf dem Schrumpfspannfutter nach der Kühlung zurückbleibenden Flüssigkeit vorgesehen. Für die Abschirmung, Sammlung des Kühlmittels und anschließende Trocknung ist hier allerdings ein erheblicher konstruktiver Aufwand erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auf einfache und kostengünstige Weise eine effiziente und schnelle Kühlung unterschiedlicher Schrumpffutter ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind an den Kühlaufsatz eine Einrichtung für die Zuführung eines flüssigen Kühlmittels in den Innenraum des Kühlaufsatzes über die eine oder mehrere Zufuhröffnungen und eine Absaugeinrichtung zur Absaugung des zur Kühlung des Schrumpfspannfutters verwendeten flüssigen Kühlmittels aus dem Innenraum des Kühlaufsatzes angeschlossen. Das flüssige Kühlmittel, durch das eine besonders effektive und schnelle Abkühlung des Schrumpffutters erreichbar ist, wird noch innerhalb des Kühlaufsatzes abgesaugt, so dass das Schrumpffutter nach der Abkühlung trocken ist und keine aufwändigen Auffangeinrichtungen für das Kühlmittel unterhalb des Kühlaufsatzes erforderlich sind. Durch das Absaugen der Kühlflüssigkeit kann zwischen der Innenwand des Kühlaufsatzes und der Außenwand des Schrumpffutters auch ein relativ großer Spalt vorhanden sein, so dass ein einziger Kühlaufsatz für eine Vielzahl unterschiedlicher Schrumpffutter mit einem großen Durchmesserbereich eingesetzt werden kann.
Die Einrichtung für die Zuführung des flüssigen Kühlmittels weist zweckmäßigerweise eine Kühlmittelpumpe und einen mit der Kühlmittelpumpe verbundenen Kühlmittelanschluss am Kühlaufsatz zur Zuführung des flüssigen Kühlmittels zu den Zuführöffnungen auf. Die Zuführöffnungen können z. B. über Kühlbohrungen mit einem Ringraum verbunden sein, wobei sich der Ringraum in einer vorteilhaften Weise zwischen einer Außenhülse und einer Innenhülse des Kühlaufsatzes befindet und die Kühlbohrungen sowie die Zuführöffnungen in der Innenhülse angeordnet sind.
Die Absaugeinrichtung enthält eine an der Oberseite des Kühlaufsatzes angeordnete Absaugleitung, die mit mindestens einem Absaugaggregat verbunden ist. Über die Absaugeinrichtung kann so innerhalb des Kühlaufsatzes ein nach oben gerichteter Luftstrom erzeugt werden, durch den die Kühlflüssigkeit nach oben abgesaugt und ein Abfließen der Kühlflüssigkeit nach unten vermieden werden kann. Auch die Kühlbohrungen innerhalb des Kühlaufsatzes können schräg nach oben in Richtung der Oberseite des Kühlaufsatzes verlaufen, so dass das Kühlmittel schräg nach oben in Absaugrichtung auf das Schrumpffutter trifft und dadurch die Absaugung unterstützt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann in der Außenhülse mindestens eine Ausnehmung vorgesehen sein, durch welche die vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material bestehende Innenhülse sichtbar ist. Dadurch kann die Kühlung des Schrumpffutters von außen überwacht werden. An der Innenhülse können im Bereich der Ausnehmungen auch Markierungen angebracht sein, um so eine Möglichkeit zur axialen Positionierung des Kühlaufsatzes zu bieten. Zur axialen Positionierung des Kühlaufsatzes kann im Inneren aber auch ein mechanischer Anschlag vorgesehen sein, so dass der Kühlaufsatz auf dem Schrumpffutter aufsitzt.
Zur einfachen Bedienung der Vorrichtung und zur Automatisierung des Kühlvorgangs kann der Kühlaufsatz an einem Führungsteil vertikal verschiebbar angeordnet sein. Der Kühlaufsatz kann zweckmäßigerweise auf einen Halter zur Aufnahme des Schrumpffutters abgesenkt werden, wobei an dem Führungsteil ein unterer Fußbereich zur genauen Positionierung des Halters unterhalb des Kühlaufsatzes vorgesehen sein kann. Die Vorrichtung funktioniert jedoch nicht nur in vertikaler Ausrichtung, sondern kann auch horizontal und in beliebigen anderen Richtungen zur Anwendung gelangen.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters in einer Perspektive;
2 die in 1 gezeigte Vorrichtung in einer Rückansicht;
3 einen Kühlaufsatz in einer Seitenansicht;
4 den Kühlaufsatz von 3 in einer Draufsicht;
5 eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 4;
6 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von 4 und
7 eine schematische Darstellung des Kühlaufsatzes zur Erläuterung der Funktionsweise.
Die in den 1 und 2 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters enthält einen in den 3 bis 5 gesondert dargestellten Kühlaufsatz 1, der auf ein in 7 schematisch angedeutete Schrumpffutter 2 aufgesetzt werden kann. Eine derartige Vorrichtung wird eingesetzt, um ein Schrumpfspannfutter 2 abzukühlen, nachdem dieses zum Einschrumpfen oder zur Entnahme eines eingeschrumpften Werkzeugs erhitzt worden ist.
Bei der in 1 gezeigten Ausführung ist der Kühlaufsatz 1 an einem ständerförmigen Führungsteil 3 vertikal verschiebbar geführt. Das Führungsteil 3 enthält einen unteren Fußbereich 4 und einen vertikal verlaufenden oberen Führungsbereich 5, in dem eine Führungsschiene 6 zur linearen Führung des Kühlaufsatzes 1 untergebracht ist. Das Führungsteil 3 ist bei der gezeigten Ausführung an einem Gehäuse 7 angeordnet. Das hier L-förmige Gehäuse 7 weist ein vorderes Auflageteil 8 mit einer waagrechten Auflagefläche 9 und ein hinteres Gehäuseteil 10 mit einer vertikalen vorderen Wandfläche 11 auf. Auf der waagrechten Auflagefläche 9 des vorderen Auflageteils 8 steht das Führungsteil 3 mit seinem unteren Fußbereich 4 auf. Der vertikal verlaufende Führungsbereich 5 des Führungsteils 3 ist an der vertikalen vorderen Wandfläche 11 des hinteren Gehäuseteils 10 befestigt.
Der untere Fußbereich 4 des Führungsteils 3 ist in Art einer halbschalenförmigen Aufnahme zur positionsgenauen Anlage eines Halters 12 für die Aufnahme des Schrumpffutters 2 ausgeführt. Durch die Anlage des Halters 12 im halbschalenförmigen Fußbereich 4 kann das im Halter 12 aufgenommene Schrumpffutter 2 genau unter dem Kühlaufsatz 1 angeordnet werden, so dass der Kühlaufsatz 1 und das Schrumpffutter axial zueinander ausgerichtet sind. An dem vorderen Auflageteil 8 des Gehäuses 7 befindet sich eine Bedienkonsole 13, an der mehreren Bedienelemente zur Steuerung und Bedienung der Kühlvorrichtung angeordnet sind.
Auf der Oberseite des gemäß den 4 bis 7 mit einem durchgehenden Innenraum 14 versehenen Kühlaufsatzes 1 ist das eine Ende einer z. B. als flexibler Schlauch oder stabiles Rohr ausgebildeten Absaugleitung 15 angeordnet. Das andere Ende der Absaugleitung 15 ist an einen rohrförmigen Absaugstutzen 16 angeschlossen, der zu einem in 2 dargestellten Absaugaggregat 17 führt. Der Absaugstutzen 16 ist neben dem Führungsteil 3 an der vorderen Wandfläche 11 des hinteren Gehäuseteils 10 befestigt. Das Absaugaggregat 17 bildet zusammen mit dem Absaugstutzen 16 und der Absaugleitung 15 eine Absaugeinrichtung, über die ein innerhalb des Kühlaufsatzes 1 auf das Schrumpffutter 2 aufgesprühtes flüssiges Kühlmittel abgesaugt und zu einem Auffangbehälter transportiert werden kann.
Wie aus 2 hervorgeht, ist das Absaugaggregat 17 in dem hinteren Gehäuseteil 10 untergebracht. Das Absaugaggregat 17 weist bei der gezeigten Ausführung zwei separate Motoren 18 bzw. 19 und einen Sammelbehälter 20 zum Auffangen der aus dem Kühlaufsatz 1 abgesaugten Kühlflüssigkeit auf. In dem hinteren Gehäuseteil 10 können auch weitere Versorgungseinheiten und eine Kühlmittelpumpe 21 für die Zuleitung des flüssigen Kühlmittels zum Kühlaufsatz 1 angeordnet sein.
Der in den 3 bis 6 in verschiedenen Ansichten gezeigte Kühlaufsatz 1 besteht aus einer Außenhülse 22 und einer innerhalb der Außenhülse 22 angeordneten Innenhülse 23 mit dem durchgängigen Innenraum 14. In der Außenhülse 22 sind gemäß 3 drei durch Stege 24 voneinander getrennte Ausnehmungen 25 vorgesehen, durch welche die vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material bestehende Innenhülse 23 sichtbar ist. Dadurch kann die Kühlung des Schrumpffutters von außen überwacht werden. Die durchsichtige Innenhülse 23 kann auch mit einer LED farbig (rot/grün) beleuchtet werden, um z. B. durch unterschiedliche Farben die noch nicht ausreichende oder ausreichende Kühlung anzuzeigen. Die Vorrichtung kann auch Einrichtungen zur Messung der Temperatur des Schrumpffutters 2 und/oder zur Messung der Temperatur des Luftstroms aufweisen. Diese können an Kühlaufsatz 1 oder an anderen geeigneten Bauteilen angeordnet sein.
Wie aus 5 hervorgeht, ist zwischen der Außenhülse 22 und der Innenhülse 23 ein Ringraum 26 vorgesehen. Bei der gezeigten Ausführung wird der Ringraum 26 durch eine umlaufende Vertiefung 27 an der Außenseite der Innenhülse 23 gebildet. Der Ringraum 26 kann aber in entsprechender Weise auch durch eine umlaufende Vertiefung an der Innenseite der Außenhülse 22 gebildet werden. Über einen Kühlmittelanschluss 28 an der Außenhülse 22 kann flüssiges Kühlmittel zum Ringraum 26 gefördert werden. Hierfür kann die Kühlmittelpumpe 21 über geeignete Leitungen mit dem Kühlmittelanschluss 28 verbunden sein. In der Innenhülse 23 befinden sich mehrere über den Umfang verteilte Kühlbohrungen 29, die vom Ringraum 26 schräg nach oben zum Innenraum 14 führen und durch Zufuhröffnungen 30 in den Innenraum 14 münden. Das von der Kühlmittelpumpe 21 über eine entsprechende Leitung und den Kühlmittelanschluss 28 zum Ringraum 26 geförderte Kühlmittel kann so über die Kühlbohrungen 29 auf die Außenseite eines Schrumpffutters gespritzt werden. Zur Erzeugung einer guten Saugwirkung weist der Innenraum 14 der Innenhülse 23 einen sich nach oben verjüngenden Querschnitt auf. An dem oberen Ende der Innenhülse ist ein Anschluss 31 für die Absaugleitung 15 vorgesehen.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung anhand der 7 erläutert.
Der Kühlaufsatz 1 wird so auf das zu kühlende Schrumpffutter 2 aufgesetzt, dass zwischen einer Innenwand 32 des Innenrings 22 und der Außenseite des Schrumpffutters 2 ein ausreichend großer Spalt zum Einsaugen von Luft verbleibt. Über den Kühlmittelanschluss 28 wir dem Kühlaufsatz 1 dann Wasser oder ein anderes flüssiges Kühlmittel zugeführt. Dieses wird über die Zuführöffnungen 30 auf das Schrumpffutter 2 gespritzt. Gleichzeitig wird durch das in 2 gezeigte Absaugaggregat 17 über die Absaugleitung 15 Luft an der Unterseite des Kühlaufsatzes 1 angesaugt. Die angesaugte Luft reißt die Kühlflüssigkeit nach dem Aufspritzen auf das Schrumpffutter 2 mit und transportiert diese zu dem in 2 gezeigten Sammelbehälter 20. Der Absaugvorgang kann etwas länger als die eigentliche Kühlung durchgeführt werden, so dass sämtliche Kühlflüssigkeit abgesaugt und so das Schrumpffutter 2 nach der Kühlung möglichst trocken entnommen werden kann. Zur Verbesserung der Trocknungswirkung können im Innenraum 14 Luftleitelemente angebracht sein, um den Luftstrom an verdeckte Flächen des Schrumpffutters heranzuführen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009017461 A1 [0002]
WO 2007/028522 A2 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters (2) mit einem auf das Schrumpffutter (2) aufsetzbaren Kühlaufsatz (1), der mehrere Zufuhröffnungen (30) für die Zuleitung eines Kühlmittels in einen Innenraum (14) des Kühlaufsatzes (1) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kühlaufsatz (1) eine Einrichtung (21, 28) für die Zuführung eines flüssigen Kühlmittels in den Innenraum (14) des Kühlaufsatzes (1) über die Zufuhröffnungen (30) und eine Absaugeinrichtung (15, 16, 17) zur Absaugung des zur Kühlung des Schrumpfspannfutters (2) verwendeten flüssigen Kühlmittels aus dem Innenraum (14) des Kühlaufsatzes (1) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (21, 28) für die Zuführung des flüssigen Kühlmittels eine Kühlmittelpumpe (21) und einen mit der Kühlmittelpumpe (21) verbundenen Kühlmittelanschluss (28) am Kühlaufsatz (1) zur Zuführung des flüssigen Kühlmittels zu den Zuführöffnungen (30) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführöffnungen (30) über Kühlbohrungen (29) mit einem Ringraum (26) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ringraum (26) zwischen einer Außenhülse (22) und einer Innenhülse (23) des Kühlaufsatzes (1) befindet und dass die die Kühlbohrungen (29) und die Zuführöffnungen (30) in der Innenhülse (23) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenhülse (22) mindestens eine Ausnehmung (25) vorgesehen ist, durch welche die vorzugsweise aus einem durchsichtigen Material bestehende Innenhülse (23) sichtbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenhülse (23) im Bereich der Ausnehmung (25) Markierungen zur axialen Positionierung des Kühlaufsatzes (1) auf dem Schrumpffutter (2) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlbohrungen (29) schräg nach oben in Richtung einer Oberseite des Kühlaufsatzes (1) verlaufen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung (15, 16, 17) eine an der Oberseite des Kühlaufsatzes (1) angeordnete und mit mindestens einem Absaugaggregat (17) verbundene Absaugleitung (15) enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlaufsatz (1) an seiner Oberseite einen Anschluss (31) für die Absaugleitung (15) enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlaufsatz (1) an einem Führungsteil (3) vertikal verschiebbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlaufsatz (1) auf einen Halter (12) zur Aufnahme des Schrumpffutters (2) absenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsteil (3) einen unteren Fußbereich (4) enthält, der zur genauen Positionierung des Halters (12) unterhalb des Kühlaufsatzes ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kühlaufsatz (1) ein mechanischer Anschlag zur Positionierung des Kühlaufsatzes auf dem Schrumpffutter (2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Einrichtung zur Messung der Temperatur des Schrumpffutters (2) und/oder eine Einrichtung zur Messung der Temperatur des Luftstroms enthält.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlaufsatz (1) Luftleitelemente zur Umlenkung des Luftstroms an verdeckte Flächen des Schrumpffutters (2) enthält.