DE102015118758B3

DE102015118758B3 - Dehnspanneinrichtung

Info

Publication number: DE102015118758B3
Application number: DE102015118758.2A
Authority: DE
Inventors: Andrè Übele
Original assignee: Schunk GmbH and Co KG
Current assignee: Schunk GmbH and Co KG
Priority date: 2015-11-02
Filing date: 2015-11-02
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-11-03
Also published as: WO2017076921A1

Abstract

Hydraulische Spanneinrichtung zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem Grundkörper, an dessen vorderem Endbereich eine zentrale Aufnahme für ein zu spannendes Bauteil ausgebildet ist. Die Aufnahme ist von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer ringförmig umgeben, und zwischen der Aufnahme und der Druckkammer ist eine zur Druckkammer hin geschlossene Wandung in Form eines Spannabschnitts derart ausgebildet, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer elastisch nach innen verformbar ist. In die Aufnahme ist eine Zwischenbüchse eingesetzt, die eine zentrale Spannbohrung definiert. Der Spannabschnitt und die Zwischenbüchse sind einteilig ausgebildet oder stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei jedoch in dem axial vorderen Endabschnitt der Aufnahme eine derartige Verbindung zwischen dem die Aufnahme definierenden Bauteil und der Zwischenbüchse nicht besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Spanneinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse definierenden Grundkörper, an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers offenen zentralen Aufnahme für ein zu spannendes Bauteil ausgebildet ist, wobei die Aufnahme von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer ringförmig umgeben ist und zwischen der Aufnahme und der Druckkammer eine zur Druckkammer hin geschlossene Wandung in Form eines Spannabschnitts derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer elastisch nach innen verformbar ist, und einer Zwischenbüchse, welche in die Aufnahme eingesetzt ist und eine zentrale Spannbohrung definiert. Desweiteren betrifft die Erfindung eine Dehnspannbüchse und eine Zwischenbüchse, die für eine derartige Dehnspanneinrichtung geeignet sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Dehnspannbüchsenanordnung bestehend aus einer Dehnbüchse und einer Zwischenbüchse.
Dehnspanneinrichtungen der vorgenannten Art sind in unterschiedlichen Ausführungsformen beispielsweise aus der DE 20 2011 103 203 U1 und der DE 91 09 821 U1 bekannt und werden in der Praxis eingesetzt, um einen Werkzeugschaft wie beispielsweise einen Bohrer- oder Fräserschaft oder ein anders Bauteil an der Arbeitsspindel einer entsprechenden Werkzeugmaschine zu fixieren. Bei den bekannten Dehnspanneinrichtungen ist der Spannweg begrenzt, so dass die Durchmesser der Aufnahme einerseits und des zu spannenden Bauteils andererseits aufeinander abgestimmt werden müssen.
Um mit einer Dehnspanneinrichtung auch Werkzeuge/Bauteile zu spannen, die einen wesentlich kleineren Durchmesser als die Aufnahme der Dehnspanneinrichtung besitzen, werden in der Praxis häufig sog. Zwischenbüchsen eingesetzt, welche in die Aufnahme der Dehnbüchse eingeschoben werden, um den Spanndurchmesser zu verringern. Diese Zwischenbüchsen besitzen einen zylindrischen Körper mit einer zentralen Spannbohrung, der entlang des Außenumfangs verteilt mehrere radiale Schlitze aufweist, die sich über die gesamte Länge der Zwischenbüchse erstrecken. Die Schlitze dienen dabei dazu, der Zwischenbüchse die erforderliche Elastizität zur Übertragung der Spannkräfte zu geben.
Durch den Einsatz von Zwischenbüchsen lässt sich der Einsatzbereich von den Dehnspanneinrichtungen vergrößern. Die Bestrebungen gehen jedoch dahin, den Einsatzbereich von Dehnspanneinrichtungen weiter zu verbessern und insbesondere Bauteile sehr kleinen Durchmessers sicher zu spannen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Dehnspanneinrichtung der eingangs genannten Art in der Weise auszugestalten, dass auch sehr kleine Durchmesser sicher gespannt werden können. Desweiteren sollen eine Dehnbüchse und eine Zwischenbüchse einer solchen Dehnspanneinrichtung angegeben werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einer Dehnspanneinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Spannabschnitt und die Zwischenbüchse einteilig ausgebildet oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind und dass in dem axial vorderen Endabschnitt der Aufnahme eine derartige Verbindung zwischen dem die Aufnahme definierenden Bauteil und der Zwischenbüchse nicht besteht. Durch die Schaffung einer einteiligen Anordnung aus dem die Aufnahme definierenden Bauteil und der Zwischenbüchse wird die Dehnspanneinrichtung wenig schmutzempfindlich. Außerdem lässt sich durch eine einteilige Bauweise eine hohe Präzision erzielen. Ferner gibt es wenig lose Bauteile. Da das die Aufnahme definierende Bauteil und die Zwischenbüchse nur im Bereich des elastisch verformbaren Spannabschnitts einteilig ausgebildet bzw. stoffschlüssig miteinander verbunden sind, jedoch in dem axial vorderen Endabschnitt der Aufnahme eine derartige Verbindung, zwischen der Dehnbüchse und der Zwischenbüchse nicht besteht, erhält die Zwischenbüchse in ihrem vorderen Endabschnitt eine erhöhte Flexibilität mit der Folge, dass auch ihr Spannweg sich erhöht und damit ein relativ großes Drehmoment übertragbar ist. Desweiteren ergibt sich eine hohe Quersteifigkeit. Schließlich sind die erforderlichen Spanntiefen der Werkzeuge vergleichsweise gering.
Eine solche erhöhte Flexibilität kann auch erreicht werden, wenn in dem axial vorderen Endabschnitt zwischen dem die Aufnahme definierenden Bauteil und der Zwischenbüchse ein zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers hin offener Ringspalt vorhanden ist. In diesem Fall muss eine stoffschlüssige/feste Verbindung zwischen dem die Aufnahme definierenden Bauteil und der Zwischenbüchse im Bereich der Aufnahme nicht notwendigerweise vorhanden sein. Es reicht dann auch aus, wenn die Zwischenbüchse in üblicher Weise in die Dehnbüchse eingesetzt wird und über die Dehnbüchse festgespannt wird.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der axial vordere Endabschnitt der Aufnahme bis zum oder bis in den Spannabschnitt erstreckt, um die gewünschte Flexibilität im vorderen Endabschnitt zu erreichen. Der Spannabschnitt besitzt einen vorgegebenen Spanndurchmesser, mit dem das die Aufnahme definierende Bauteil an der Außenseite der Zwischenbüchse in Anlage kommt. In diesem Fall besitzt die Aufnahme an ihrem axial vorderen Endabschnitt einen Durchmesser, der größer als der Spanndurchmesser ist, um den gewünschten Ringspalt im Bereich des vorderen Endabschnitts der Aufnahme zu der Zwischenbüchse herzustellen.
Der Spannbereich mit dem Spannabschnitt kann einteilig mit dem Grundkörper ausgebildet sein. Insbesondere ist es möglich, den Spannbereich des Grundkörpers mit dem Spannabschnitt mittels eines generativen Herstellungsversfahrens herzustellen.
Alternativ kann der Spannabschnitt an einer zylindrischen Dehnbüchse ausgebildet sein, welche unter Bildung der Druckkammer in den Grundköper eingesetzt ist und die zentrale Aufnahme definiert. In diesem Fall bildet der Spannabschnitt einen axialen Teilabschnitt der zylindrischen Dehnbüchse. Bei dieser Ausführungsform kann die Dehnbüchse an ihrem vorderen axialen Endabschnitt einen Planeinstich besitzen, durch welchen der Innendurchmesser gebildet wird, welcher größer als der Spanndurchmesser ist.
In an sich bekannter Weise können in der Wandung der Zwischenbüchse mehrere sich in Längsrichtung der Zwischenbüchse erstreckende Schlitze ausgebildet sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die hydraulische Dehnspanneinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet sein, dass die Zwischenbüchse in ihrer Umfangsrichtung in Zwischenbüchsensegmente unterteilt ist, die an ihrer Vorderseite, insbesondere an ihrer vorderen Stirnfläche, jeweils einen Spannfinger tragen, der sich in axialer Richtung erstreckt, wobei die Spannfinger jeweils derart ausgebildet sind und/oder einen solchen Querschnitt besitzen, dass ihre beiden in Umfangsrichtung betrachteten Enden auf gegenüberliegenden Seiten, insbesondere auf diametral gegenüberliegenden Seiten, der Spannachse liegen, wobei das in Umfangsrichtung eine, feste Ende der Spannfinger mit dem zugehörigen Zwischenbüchsensegment verbunden ist und das gegenüberliegende freie Ende mit einem zu spannenden Bauteil in Kontakt kommt.
Dadurch, dass die in Umfangsrichtung betrachtet gegenüberliegenden Enden der Spannfinger auf gegenüberliegenden Seiten der Spannachse bzw. der Spannbohrung liegen, werden die freien Enden, welche in Kontakt mit einem zu spannenden Bauteil kommen, auseinander gedrückt, wenn der Büchsenkörper radial zusammengedrückt wird mit der Folge, dass beim Zusammendrücken des Büchsenkörpers ein außenseitig auf die Spannfinger aufgesetztes Bauteil gespannt wird. Alternativ ist es möglich, in die vergrößerte Spannbohrung ein Bauteil einzusetzen, welches dann passiv gespannt wird, wenn die Druckkammer entlastet wird, so dass sich die Zwischenbüchse elastisch zurückverformt. Entsprechend können an der radialen Innenseite und/oder der radialen Außenseite der freien Enden der Spannfinger insbesondere teilkreisförmige Spannflächen ausgebildet sein. Insbesondere wenn an der Außenseite der Spannfinger Bauteile gespannt werden sollen, ist es zweckmäßig, wenn die Spannfinger axial aus dem Grundkörper ragen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Spannfinger an ihren axial vorderen Endflächen jeweils einen Haltefinger tragen, die derart ausgebildet sind, dass ihre Außenflächen und/oder ihre Innenflächen auf einem gemeinsamen Kreis liegen. Die Haltefinger können dabei einen kleineren Querschnitt gegenüber den Spannfingern besitzen, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, sehr kleine Bauteile zu spannen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spannfinger gebogen ausgebildet sind, wobei ihr mit dem zugehörigen Zwischenbüchsensegment verbundenes festes Ende radial weiter außen liegt als ihr freies Ende, und dass die Spannfinger derart angeordnet sind, dass das freie Ende eines Spannfingers von dem festen Ende eines in Umfangsrichtung benachbarten Spannfingers umgriffen wird. Dabei kann sich der Querschnitt der Spannfinger in Umfangsrichtung zu den festen Enden hin verjüngen und insbesondere spitz zulaufend ausgebildet sein.
Bei dieser Ausgestaltung sind die Spannfinger nach Art von Blütenblättern ausgebildet, die einander teilweise umgreifen, wodurch eine kompakte Ausbildung erzielt wird. Wesentlich ist, dass die Spannfinger in radialer Richtung beabstandet zueinander sind, so dass ausreichender Platz zur Verfügung steht, damit die Spannfinger die gewünschten Spannbewegungen ausführen können.
Gemäß einer Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist die Zwischenbüchse in ihrer Umfangsrichtung in drei Zwischenbüchsensegmente unterteilt, die jeweils einen Spannfinger tragen. In diesem Fall erstrecken sich die Spannfinger bevorzugt jeweils über einen Umfangsbereich von 160° bis 200°, insbesondere von etwa 180°.
Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindungen wird auf die Unteransprüche sowie nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
1 eine erste Ausführungsform einer Dehnspanneinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung perspektivischer Darstellung,
2 den vorderen Endabschnitt der Dehnspanneinrichtung aus 1 in vergrößerter Darstellung,
3 die Dehnspanneinrichtung in Vorderansicht,
4 den zentralen Abschnitt der 3 in vergrößerter Darstellung,
5 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Dehnspanneinrichtung,
6 die Dehnspanneinrichtung im Schnitt VI-VI aus 5 in vergrößerter Darstellung,
7 den vorderen Endbereich der Dehnspanneinrichtung im Schnitt entlang der Linie VII-VII aus 4,
8 eine Anordnung bestehend aus einer Dehnbüchse mit eingesetzter Zwischenbüchse der Dehnspanneinrichtung in perspektivischer Darstellung,
9 die Anordnung aus 8 in perspektivischer Ansicht von schräg vorne,
10 die Anordnung aus 8 in teilweiser weggeschnittener Vorderansicht,
11 die Anordnung im Schnitt entlang der Linie XI-XI aus 10,
12 die Zwischenbüchse der Dehnspanneinrichtung in perspektivischer Seitenansicht,
13 die Zwischenbüchse in perspektivischer Vorderansicht,
14 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dehnspanneinrichtung in perspektivischer Seitenansicht
15 den vorderen Endabschnitt der Dehnspanneinrichtung aus 14 in vergrößerter Darstellung,
16 die Dehnspanneinrichtung aus 14 in teilweise geschnittener Vorderansicht,
17 die Dehnspanneinrichtung im Schnitt entlang der Linie XVII-XVII aus 16,
18 die Dehnspanneinrichtung aus 14 in Vorderansicht,
19 den zentralen Abschnitt der 18 in vergrößerter Darstellung,
20 die Dehnspanneinrichtung aus 14 mit gespanntem Werkzeug in Vorderansicht,
21 die Dehnspanneinrichtung aus 14 mit gespanntem Werkzeug in perspektivischer Seitenansicht,
22 den vorderen Endabschnitt der Dehnspanneinrichtung aus 21 in teilweise geschnittener Seitenansicht,
23 die Dehnspanneinrichtung im Schnitt entlang der Linie F-F aus 22,
24 eine Anordnung bestehend aus einer Dehnbüchse mit einer eingesetzten Zwischenbüchse der Dehnspanneinrichtung aus 14 in perspektivischer Darstellung,
25 die Anordnung aus 24 in perspektivischer Ansicht von schräg vorne,
26 die Anordnung aus 24 in teilweise weggeschnittener Vorderansicht,
27 die Anordnung im Schnitt entlang der Linie B-B aus 26,
28 die Zwischenbüchse der Dehnspanneinrichtung in perspektivischer Seitenansicht,
29 die Zwischenbüchse in perspektivischer Vorderansicht,
30 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dehnspanneinrichtung in perspektivischer Seitenansicht,
31 den vorderen Endabschnitt der Dehnspanneinrichtung aus 30 in vergrößerter Darstellung,
32 eine teilweise geschnittene Vorderansicht der Dehnspanneinrichtung aus 30,
33 die Dehnspanneinrichtung im Schnitt B-B aus 32,
34 den Ausschnitt X aus 32 in vergrößerter Darstellung,
35 im Längsschnitt den vorderen Endbereich der Dehnspanneinrichtung aus 30,
36 die Dehnspanneinrichtung aus 35 in Vorderansicht,
37 eine der 35 entsprechende Darstellung der Dehnspanneinrichtung mit einem gespannten Bauteil,
38 eine Anordnung bestehend aus einer Dehnbüchse mit einer eingesetzten Zwischenbüchse der Dehnspanneinrichtung aus 30 in perspektivischer Darstellung,
39 die Anordnung aus 38 in perspektivischer Ansicht von schräg vorne,
40 die Zwischenbüchse der Dehnspaneinrichtung in perspektivischer Seitenansicht,
41 die Zwischenbüchse aus 40 in perspektivischer Vorderansicht,
42 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dehnspanneinrichtung in perspektivischer Darstellung mit einem gespannten Bauteil,
43 eine Anordnung bestehend aus einer Dehnbüchse mit einer eingesetzten Zwischenbüchse der Dehnspanneinrichtung aus 42 in perspektivische Darstellung,
44 die Dehnspanneinrichtung aus 42 in teilweise geschnittener Seitenansicht und
45 die Dehnspanneinrichtung aus 44 in Vorderansicht.
In den 1 bis 13 ist eine erste Ausführungsform einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die hydraulische Dehnspanneinrichtung 1, die hier in der Form eines Dehnspannfutters ausgebildet ist, besitzt einen eine Spannachse X definierenden Grundkörper 2 aus einem formsteifen Material, der an seinem in der 1 linken hinteren Endbereich in an sich bekannter Weise einen Befestigungskonus 2a zur Einspannung an einer drehangetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine aufweist. An dem gegenüberliegenden vorderen axialen Ende des Grundkörpers 2 ist ein Anschlussschaft 3 mit einer zentralen Axialbohrung 4 vorgesehen, in welche eine Dehnbüchse 5 eingesetzt ist. Die Dehnbüchse 5 definiert eine zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers 2 hin offene zentrale Aufnahme 6 für ein zu spannendes Bauteil, üblicherweise den zylindrischen Schaft eines Werkzeugs wie beispielsweise eines Bohrers oder eines Fräsers.
Zwischen der Dehnbüchse 5 und dem Grundkörper 2 ist ein eine Druckkammer 7 bildender Ringraum ausgebildet, welcher die Aufnahme 6 umgibt und koaxial zu dieser ausgerichtet ist. Die Druckkammer 7, deren axiale Länge etwa dem erforderlichen Spannabschnitt 5a der Dehnspanneinrichtung 1 entspricht, wird zur Aufnahme 6 hin von der relativ dünnen Wandung der Dehnbüchse 5 und radial nach außen von der Wandung des Grundkörpers 2, deren Wandstärke um ein Mehrfaches größer als die Wandstärke der Innenwand ist, begrenzt.
Die Druckkammer 7 steht über einen Hydraulikmittelzuführkanal 8 mit einem im Grundkörper 2 ausgebildeten Zylinderraum 9 mit einem Innengewinde in Verbindung, welcher an seiner von der Druckkammer 7 fernen Seite durch eine Spannschraube 10 verschlossen ist.
Die Druckkammer 7, der Hydraulikmittelzuführkanal und der Zylinderraum 9 sind vollständig mit einem Hydraulikmittel gefüllt, welches unter Druckerhöhung in Richtung der Druckkammer 7 verdrängt wird, wenn die Spannschraube 10 in den Grundkörper 2 eingedreht wird.
Um mit der Dehnspanneinrichtung 1 auch Schäfte von Werkzeugen spannen zu können, deren Durchmesser wesentlich kleiner als der Druckmesser der Aufnahme 6 ist, ist in die Aufnahme 6 eine Zwischenbüchse 11 eingesetzt, die eine Spannbohrung 13 definiert, in welcher ein Werkzeugschaft eingesetzt ist.
Wie insbesondere die 12 und 13 erkennen lassen, weist die Zwischenbüchse 11 entlang ihres Außenumfangs verteilt Schlitze 14 in Form von Rillen oder Nuten auf, die sich von der Außenfläche der Zwischenbüchse 11 nach innen erstrecken. Die Schlitze 14 erstrecken sich über die gesamte Länge der Zwischenbüchse 11 in der Längsachsrichtung.
Insgesamt sind sechs Schlitze vorgesehen, die in drei Schlitzgruppen von jeweils zwei Schlitzen 14, welche sich parallel zueinander strecken, aufgeteilt sind. An ihren innenliegenden Enden sind die einander zugeordneten Paare von Schlitzen 14 durch einen Querschlitz 15 miteinander verbunden, der wiederrum durch einen Radialschlitz 16 in die Spannbohrung 13 mündet.
Wie die 7 gut erkennen lässt, ist in dem axial vorderen Endabschnitt der Aufnahme 6 zwischen der Dehnbüchse 5 und der Zwischenbüchse 11 ein zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers 2 hin offener radialer Ringspalt 17 vorhanden, der sich etwa über 20% bis 30% der axialen Länge der Dehnbüchse 5 von deren vorderer Stirnfläche bis etwa zum Spannabschnitt 5a erstreckt. Im Bereich dieses vorderen Endabschnitts 6 besitzt die Dehnbüchse 5 einen Innendurchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser im Bereich des Spannabschnitts 5a. Durch die Bildung eines radialen Ringspalts 17 erhält die Zwischenbüchse 11 in ihrem vorderen Endabschnitt eine hohe Flexibilität mit der Folge, dass sich auch ihr Spannweg erhöht und damit ein größeres Drehmoment übertragbar ist, wenn die Druckkammer 7 durch Eindrehen der Spannschraube 10 in den Zylinderraum 9 mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt und damit die dünne Wandung der Dehnbüchse 5 im Bereich des Spannabschnitts 5a nach innen verformt wird mit der Folge, dass ein radial nach innen gerichteter Druck auf die Zwischenbüchse 11 ausgeübt wird, um diese gegen ein in die Spannbohrung 13 eingesetztes Werkzeug W zu drücken und das Werkzeug W auf diese Weise zu spannen.
In den 14 bis 29 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dehnspanneinrichtung dargestellt. Diese entspricht in ihrem Grundaufbau der zuvor beschriebenen hydraulischen Dehnspanneinrichtung. Es bestehen lediglich Unterschiede hinsichtlich der Ausgestaltung der Zwischenbüchse 11. Diese ist hier in Umgangsrichtung in drei identisch ausgebildete Zwischenbüchsensegmente 12 unterteilt, die jeweils durch Längsschlitze 14 voneinander beabstandet sind. Die Zwischenbüchsensegmente 12 sind im Bereich des Spannabschnitts 5a stoffschlüssig mit der Dehnbüchse 5 verbunden. Im vorderen Endabschnitt der Aufnahme 6, der sich hier von der vorderen Stirnfläche der Dehnbüchse 5 bis zu deren Spannabschnitt 5a erstreckt, besteht eine derartige stoffschlüssige Verbindung in des nicht. Vielmehr ist hier ein Ringspalt 17 zwischen der Dehnbüchse 5 und der Zwischenbüchse 11 vorhanden.
Die Zwischenbüchsensegmente 12 tragen an ihrer vorderen Stirnfläche jeweils einen Spannfinger 12a, der von der vorderen Stirnfläche des zugeordneten Zwischenbüchsensegments 12 axial abragt. Wie insbesondere die 19 und 29 erkennen lassen, besitzen die Spannfinger 12a einen bogenförmigen Querschnitt in der Weise, dass sie die zentrale Spannbohrung 13 der Zwischenbüchse 11 umgreifen und ihre in Umfangsrichtung betrachteten Enden auf diametral gegenüberliegenden Seiten der Spannbohrung 13/Spannachse X liegen. Dabei ist das in Umfangsrichtung eine, feste Ende der Spannfinger 12a mit dem zugehörigen Zwischenbüchsensegment verbunden und kommt das gegenüberliegende freie Ende mit einem zu spannenden Bauteil in Kontakt. Dazu ist an der radialen Innenseite der freien Enden der Spannfinger 12a eine teilkreisförmige Spannfläche ausgebildet.
Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass die Spannfinger 12a axial aus dem Grundkörper 2 ragen. Konkret tragen die Spannfinger 12a an ihren axial vorderen Endflächen im Bereich der freien Enden jeweils Haltefinger 12b kleineren Durchmessers, deren Innenflächen als Spannflächen ausgebildet sind, die auf einem gemeinsamen Kreis liegen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umgreifen die bogenförmigen Spannfinger 12a einander nach Art von Blütenblättern, wobei ihr festes Ende radial weiter außen liegt als ihr freies Ende und die Spannfinger 12a derart angeordnet sind, dass jeweils das freie Ende eines Spannfingers 12a von dem festen Ende eines in Umfangsrichtung benachbarten Spannfingers 12a umgriffen wird. Wesentlich ist, dass die Spannfinger 12a in radialer Richtung nicht in Anlage kommen, sondern beabstandet voneinander sind, damit eine Bewegung der Spannfinger 12a in radialer Richtung möglich ist. Dabei verjüngt sich der Querschnitt der Spannfinger 12a zu den festen Enden hin und läuft spitz zu.
Wenn bei dieser Ausführungsform die Druckkammer 7 mit einem Druck beaufschlagt wird führt dies dazu, dass die Zwischenbüchse 11 radial zusammengedrückt wird, d. h. die Zwischenbüchsensegmente 12 nach innen gedrückt werden. In der Folge werden auch die an den Zwischenbüchsensegmenten 12 gehaltenen Spannfinger 12a nach innen gedrückt mit dem Ergebnis, dass ihre freien Enden und damit auch die Haltefinger 12b, die auf der gegenüberliegenden Seite der Spannbohrung 13 liegen, auseinander gedrückt werden. Wenn nunmehr ein Werkzeug W in die Spannbohrung 13 eingesetzt und die Druckkammer 7 entlastet wird, so dass sich die Dehnbüchse 5 und die Zwischenbüchse 11 elastisch radial nach außen rückverformen, wird das Werkstück W in der Spannbohrung 13 durch die elastische Rückstellkraft der Zwischenbüchse 11 – quasi passiv – gespannt.
Alternativ ist es möglich, ein Bauteil W an der Außenseite der Haltefinger 12b aktiv zu spannen, indem das Bauteil W auf die Haltefinger 12b aufgesetzt wird und dann die Haltefinger aus 12b durch Beaufschlagung der Druckkammer 7 auseinander gedrückt werden. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, die Haltefinger 12b nach Art von Zylindersegmenten auszugestalten, deren Außenflächen auf einem gemeinsamen Kreis liegen, wie dies bei der in den 30 bis 44 gezeigten Ausführungsform der Fall ist. Diese Dehnspanneinrichtung ist im Übrigen genauso aufgebaut wie die zweite Ausführungsform, welche in den 14 bis 29 gezeigt ist. Die Haltefinger 12b sind hier klein ausgebildet und möglichst weit an den freien Enden der Spannfinger 12a positioniert, so dass Bauteile mit kleinen Innendurchmessern gespannt werden können.
In den 42 bis 45 ist schließlich eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dehnspanneinrichtung dargestellt. Diese unterscheidet sich von den vorherigen Ausführungsformen insofern, dass die Zwischenbüchse 11 als im Wesentlichen zylindrisches Bauteil ausgebildet ist, welches im Bereich des Spannabschnitts 5a stoffschlüssig mit der Dehnbüchse 5 verbunden ist. Im vorderen Endabschnitt der Aufnahme 6 ist zwischen der Dehnbüchse 5 und der Zwischenbüchse 11 anders als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kein Ringspalt vorgesehen, jedoch besteht hier zwischen der Zwischenbüchse 11 und der Dehnbüchse 5 auch keine stoffschlüssige Verbindung, sondern die Bauteile sind hier voneinander getrennt.
Bezugszeichenliste

1: Dehnspanneinrichtung
2: Grundkörper
2a: Befestigungskonus
3: Anschlussschaft
4: Axialbohrung
5: Dehnbüchse
5a: Spannabschnitt
6: Aufnahme
7: Druckkammer
8: Hydraulikmittelzuführkanal
9: Zylinderraum
10: Spannschraube
11: Zwischenbüchse
11a: Spannabschnitt
11b: Endabschnitt
12: Büchsenkörper
12a: Büchsenkörpersegmente
12b: Spannfinger
12c: Haltefinger
13: Spannbohrung
14: Schlitze
15: Querschlitz
16: Radialschlitz
17: Ringspalt
W: Werkzeug/Bauteil
X: Spannachse

Claims

Hydraulische Spanneinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse (X) definierenden Grundkörper (2), an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers (2) offenen zentralen Aufnahme (6) für ein zu spannendes Bauteil ausgebildet ist, wobei die Aufnahme (6) von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer (7) ringförmig umgeben ist und zwischen der Aufnahme (6) und der Druckkammer (7) eine zur Druckkammer (7) hin geschlossene Wandung in Form eines Spannabschnitts (5a) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer (7) elastisch nach innen verformbar ist, und einer Zwischenbüchse (11), welche in die Aufnahme (6) eingesetzt ist und eine zentrale Spannbohrung (13) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannabschnitt (5a) und die Zwischenbüchse (11) einteilig ausgebildet oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind und dass in dem axial vorderen Endabschnitt der Aufnahme (6) eine derartige Verbindung zwischen dem die Aufnahme (6) definierenden Bauteil (5) und der Zwischenbüchse (11) nicht besteht.
Hydraulische Spanneinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse (X) definierenden Grundkörper (2), an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers (2) offene zentralen Aufnahme (6) für ein zu spannendes Bauteil ausgebildet ist, wobei die Aufnahme (6) von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer (7) ringförmig umgeben ist und zwischen der Aufnahme (6) und der Druckkammer (7) eine zur Druckkammer (7) hin geschlossene Wandung in Form eines Spannabschnitts (5a) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer (7) elastisch nach innen verformbar ist, und einer Zwischenbüchse (11), welche in die Aufnahme (6) eingesetzt ist und eine zentrale Spannbohrung (13) definiert, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem axial vorderen Endabschnitt der Aufnahme (6) zwischen dem die Aufnahme (6) definierenden Bauteil (5) und der Zwischenbüchse (11) ein zur vorderen Stirnfläche des Grundköpers (2) hin offener Ringspalt (17) vorhanden ist.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der axial vordere Endabschnitt der Aufnahme (6) bis zum Spannabschnitt (5a) erstreckt.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung der Zwischenbüchse (11) mehrere sich in Längsrichtung der Zwischenbüchse (11) erstreckende Schlitze (14) ausgebildet sind.
Hydraulische Spanneinrichtung, insbesondere zum Fixieren eines Werkzeugs an einer Werkzeugmaschine, mit einem eine Spannachse (X) definierenden Grundkörper (2), an dessen vorderem Endbereich ein Spannbereich mit einer zur vorderen Stirnfläche des Grundkörpers (2) offene zentralen Aufnahme (6) für ein zu spannendes Bauteil ausgebildet ist, wobei die Aufnahme (6) von einer mit einem Hydraulikmittel beaufschlagbaren Druckkammer (7) ringförmig umgeben ist und zwischen der Aufnahme (6) und der Druckkammer (7) eine zur Druckkammer (7) hin geschlossene Wandung in Form eines Spannabschnitts (5a) derart ausgebildet ist, dass sie durch eine Druckerhöhung in der Druckkammer (7) elastisch nach innen verformbar ist, und einer Zwischenbüchse (11), welche in die Aufnahme (6) eingesetzt ist und eine zentrale Spannbohrung (13) definiert, insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenbüchse (11) in ihrer Umfangsrichtung in Zwischenbüchsensegmente (12) unterteilt ist, die an ihrer Vorderseite, insbesondere an ihrer vorderen Stirnfläche, jeweils einen Spannfinger (12a) tragen, der sich in axialer Richtung erstreckt, wobei die Spannfinger (12a) jeweils derart ausgebildet sind und/oder einen solchen Querschnitt besitzen, dass sie ihre beiden in Umfangsrichtung betrachteten Enden auf gegenüberliegenden Seiten, insbesondere auf diametral gegenüberliegenden Seiten, der Spannachse (X) liegen, wobei das in Umfangsrichtung eine, feste Ende der Spannfinger (12a) mit dem zugehörigen Zwischenbüchsensegment (12) verbunden ist und das gegenüberliegende freie Ende mit einem zu spannenden Bauteil (W) in Kontakt kommt.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der radialen Innenseite und/oder der radialen Außenseite der freien Enden der Spannfinger (12a) eine insbesondere teilkreisförmige Spannfläche ausgebildet ist.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfinger (12a) an ihren axial vorderen Endflächen jeweils einen Haltefinger (12b) tragen und die Haltefinger (12b) derart ausgebildet sind, dass ihre Außenflächen und/oder ihre Innenflächen auf einem gemeinsamen Kreis liegen.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfinger (12a) und/oder Haltefinger (12b) axial aus dem Grundkörper (2) ragen.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfinger (12a) gebogen ausgebildet sind, wobei ihr mit dem zugehörigen Zwischenbüchsensegment (12) verbundenes festes Ende radial weiter außen liegt als ihr freies Ende, und dass die Spannfinger (12a) derart angeordnet sind, dass das freie Ende eines Spannfingers (12a) von dem festen Ende eines in Umfangsrichtung benachbarten Spannfingers (12a) umgriffen wird.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Spannfinger (12a) sich in Umfangsrichtung zu den festen Enden hin verjüngt und insbesondere spitz zulaufend ausgebildet ist.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenbüchse (11) in ihrer Umfangsrichtung in drei Zwischenbüchsensegmente (12) unterteilt ist, die jeweils einen Spannfinger (12a) tragen.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannfinger (12a) jeweils über einen Umfangsbereich von 160 bis 200°, insbesondere von etwa 180° erstrecken.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannabschnitt (5a) einteilig mit dem Grundkörper (2) ausgebildet und insbesondere der Spannbereich des Grundkörpers (2) mit dem Spannabschnitt (5a) mittels eines generativen Herstellungsverfahrens gefertigt ist.
Hydraulische Dehnspanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannabschnitt (5a) einen axialen Teilabschnitt einer zylindrischen Dehnbüchse (5) bildet, welche unter Bildung der Druckkammer (7) in den Grundkörper (2) eingesetzt ist und die zentrale Aufnahme (6) definiert.
Zwischenbüchse (11) insbesondere zur Verwendung in einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die eine zentrale Spannbohrung (13) definiert, und in dieser Wandung mehrere sich in Längsrichtung der Zwischenbüchse (11) ersteckende Schlitze (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenbüchse (11) insbesondere durch die Schlitze (14) in ihrer Umfangsrichtung in Zwischenbüchsensegmente (12) unterteilt ist, die an ihrer Vorderseite, insbesondere an ihrer vorderen Stirnfläche, jeweils einen Spannfinger (12a) tragen, der sich in axialer Richtung erstreckt, wobei die Spannfinger (12a) jeweils derart ausgebildet sind und/oder einen solchen Querschnitt besitzen, dass ihre beiden in Umfangsrichtung betrachteten Enden auf gegenüberliegenden Seiten, insbesondere auf diametral gegenüberliegenden Seiten, der Spannachse (X) liegen, wobei das in Umfangsrichtung eine, feste Ende der Spannfinger (12a) mit dem zugehörigen Zwischenbüchsensegment (12) verbunden ist und das gegenüberliegende freie Ende mit einem zu spannenden Bauteil (W) in Kontakt kommt.
Zwischenbüchse (11) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfinger (12a) an ihrer axialen vorderen Endfläche jeweils einen Haltefinger (12b) tragen und die Haltefinger (12b) derart ausgebildet sind, dass ihre Außenflächen und/oder ihre Innenflächen auf einem gemeinsamen Kreis liegen.
Zwischenbüchse (11) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfinger (12a) und/oder Haltefinger (12b) axial aus dem Grundkörper (2) ragen.
Zwischenbüchse (11) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfinger (12a) gebogen ausgebildet sind, wobei ihr mit dem zugehörigen Zwischenbüchsensegment (12) verbundenes festes Ende radial weiter außen liegt als ihr freies Ende, und dass die Spannfinger (12a) derart angeordnet sind, dass das freie Ende eines Spannfingers (12a) von dem festen Ende eines in Umfangsrichtung benachbarten Spannfingers (12a) umgriffen wird.
Zwischenbüchse (11) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfinger (12a) an ihren axial vorderen Endflächen jeweils einen Haltefinger (12b) tragen und die Haltefinger (12b) derart ausgebildet sind, dass ihre Außenflächen und/oder ihre Innenflächen auf einem gemeinsamen Kreis liegen.
Zwischenbüchse (11) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Spannfinger (12a) sich in Umfangsrichtung zu den festen Enden hin verjüngt und insbesondere spitz zulaufend ausgebildet ist.
Zwischenbüchse (11) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass sie in ihrer Umfangsrichtung in drei Zwischenbüchsensegmente (12) unterteilt ist, die jeweils einen Spannfinger (12a) tragen.
Zwischenbüchse (11) nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Spannfinger (12a) jeweils über einen Umfangsbereich von 160 bis 180°, insbesondere von etwa 190° erstrecken.
Dehnbüchse (5) zur Verwendung in einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, die eine zentrale Aufnahme (6) aufweist, welche einen elastisch verformbaren Spannabschnitt (5a) mit einem vorgegebenen Spanndurchmesser definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnbüchse (5) an ihrem axial vorderen Endabschnitt (5b) einen planen Freistich besitzt, in dessen Bereich der Innendurchmesser der Dehnbüchse (5) größer als der Spanndurchmesser ist.
Dehnbüchsenanordnung mit einer Dehnbüchse (5), die eine zu einer vorderen Stirnfläche hin offene zentrale Aufnahme (6) aufweist, welche einen elastisch verformbaren Spannabschnitt (5a) umfasst und eine Spannachse (X) definiert, und einer Zwischenbüchse (11), die in die Aufnahme (6) der Dehnbüchse (5) eingesetzt ist und eine zentrale Spannbohrung (13) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnbüchse (5) und die Zwischenbüchse (11) im Bereich des Spannabschnitts (5a) einteilig ausgebildet oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind und dass in dem axial vorderen Endabschnitt der Aufnahme (6) eine derartige Verbindung zwischen der Dehnbüchse (5) und der Zwischenbüchse (11) nicht besteht.
Dehnbüchsenanordnung mit einer Dehnbüchse (5), die eine zu einer vorderen Stirnfläche hin offene zentrale Aufnahme (6) bildet, die eine Spannachse (X) definiert, und einer Zwischenbüchse (11), die in die Aufnahme (6) der Dehnbüchse (5) eingesetzt ist und eine zentrale Spannbohrung (13) definiert, insbesondere nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem axial vorderen Endabschnitt der Dehnbüchse (5) und der Zwischenbüchse (11) ein zur vorderen Stirnfläche des Grundköpers (2) hin offener Ringspalt (17) vorhanden ist.
Dehnbüchsenanordnung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass sich der axial vordere Endabschnitt der Aufnahme (6) von der vorderen Stirnfläche bis zum Spannabschnitt (5a) der Dehnbüchse (5) erstreckt.
Dehnbüchsenanordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wandung der Zwischenbüchse (11) mehrere sich in Längsrichtung der Zwischenbüchse (11) erstreckende Schlitze (14) ausgebildet sind.
Dehnbüchsenanordnung nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenbüchse (11) nach einem der Ansprüche 14 bis 21 ausgebildet ist.