DE102017117404A1

DE102017117404A1 - Werkzeughalter, Montagehilfe und Verfahren zur Montage einer Spannmutter eines Werkzeughalters

Info

Publication number: DE102017117404A1
Application number: DE102017117404.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Geiger; Salvatore Cavallaro
Original assignee: EUGEN FAHRION & CO KG GmbH
Current assignee: Eugen Fahrion & Co KG GmbH
Priority date: 2017-08-01
Filing date: 2017-08-01
Publication date: 2019-02-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter (10), mit einem Spannzangenfutter (12), einer Spannzange (14) und einer Spannmutter (16), wobei die Spannmutter zum Einspannen der Spannzange mit dem Spannzangenfutter verschraubbar ist, wobei die Spannmutter einen Innenring (42) zur Anlage an einen Anlageabschnitt der Spannzange aufweist und einen relativ zu dem Innenring um eine zentrale Achse (18) verdrehbaren Außenring (44), der mittels einer Wälzlageranordnung an dem Innenring gelagert ist, wobei die Lagerfläche des Innenrings und/oder die Lagerfläche des Außenrings, auf der oder auf denen die Wälzkörper der Wälzlageranordnung abwälzen, hinterschnittfrei ausgebildet ist oder sind, derart, dass die Wälzkörper in zu der zentralen Achse paralleler Richtung mit dem Innenring und/oder dem Außenring fügbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter, mit einem Spannzangenfutter, einer Spannzange und einer Spannmutter, wobei die Spannmutter zum Einspannen der Spannzange mit dem Spannzangenfutter verschraubbar ist, wobei die Spannmutter einen Innenring zur Anlage an einen Anlageabschnitt der Spannzange aufweist und einen relativ zu dem Innenring um eine zentrale Achse verdrehbaren Außenring, der mittels einer Wälzlageranordnung an dem Innenring gelagert ist.
Werkzeughalter der vorstehend genannten Art sind beispielsweise aus der WO 2015/036353 A2 und der WO 2016/142431 A1 bekannt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach montierbaren Werkzeughalter bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einem Werkzeughalter der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lagerfläche des Innenrings und/oder die Lagerfläche des Außenrings, auf der oder auf denen die Wälzkörper der Wälzlageranordnung abwälzen, hinterschnittfrei ausgebildet ist oder sind, derart, dass die Wälzkörper in zu der zentralen Achse paralleler Richtung mit dem Innenring und/oder dem Außenring fügbar sind.
Der erfindungsgemäße Werkzeughalter ermöglicht es, die Wälzlager der Wälzlageranordnung in axialer Richtung mit dem Innenring und/oder dem Außenring zu fügen. Zu diesem Zweck sind der Innenring und/oder der Außenring hinterschnittfrei ausgebildet, wodurch die Einführung der Wälzkörper in einen zwischen den Lagerflächen des Innenrings und des Außenrings gebildeten Wälzlagerraum erheblich vereinfacht wird.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Lagerfläche des Innenrings zwischen einer radial äußeren und einer radial inneren Begrenzung erstreckt und dass der Innenring benachbart zu der radial inneren Begrenzung und der Lagerfläche abgewandt materialfrei ist, sodass die Wälzkörper in zu der zentralen Achse paralleler Richtung mit der Lagerfläche des Innenrings fügbar sind. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die Wälzkörper zunächst an der Lagerfläche des Außenrings anzuordnen, um dann den Innenring mit dem Außenring und den Wälzkörpern zu fügen, wobei es genügt, den Innenring und den Außenring in zu der zentralen Achse paralleler Richtung (also in axialer Richtung) aufeinander zu zu bewegen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Lagerfläche des Außenrings zwischen einer radial äußeren und einer radial inneren Begrenzung erstreckt und dass der Außenring benachbart zu der radial äußeren Begrenzung der Lagerfläche abgewandt materialfrei ist, sodass die Wälzkörper in zu der zentralen Achse paralleler Richtung mit der Lagerfläche des Außenrings fügbar sind. Dies ermöglicht es beispielsweise, die Wälzkörper zunächst an der Lagerfläche des Innenrings anzuordnen, um dann den Außenring mit dem Innenring und den Wälzkörpern zu fügen, wobei es genügt, den Außenring und den Innenring in zu der zentralen Achse paralleler Richtung (also in axialer Richtung) aufeinander zu zu bewegen.
Eine besonders einfache Montage ergibt sich, wenn die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen des Innenrings und des Außenrings miteinander kombiniert werden, sodass der Innenring, die Wälzkörper und der Außenring in zu der zentralen Achse paralleler Richtung, also in axialer Richtung, miteinander gefügt werden können.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die Wälzlageranordnung eine Schräglageranordnung ist. Dies hat den Vorteil, dass die Wälzlageranordnung sowohl zur Aufnahme von Axialkräften als auch zur Aufnahme von Radialkräften geeignet ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wälzlageranordnung eine Axiallageranordnung ist, welche vornehmlich zur Aufnahme von Axialkräften dient.
Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die Wälzkörper (insbesondere Kugel, Rollen, Tonnen) einer Wälzlageranordnung voneinander unabhängig bereitgestellt werden, also als einzelne Wälzkörper, welche während der Montage des Werkzeughalters voneinander unabhängig gehandhabt werden. Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass der zwischen den Lagerflächen des Innenrings und des Außenrings ausgebildete Wälzlagerraum mit einer besonders hohen Anzahl von Wälzkörpers gefüllt werden kann, sodass eine hohe Anzahl von Wälzkörpern für eine Kraftübertragung zwischen Außenring und Innenring bereitgestellt ist.
Es ist aber auch möglich, dass die Wälzlageranordnung einen Wälzkörperkäfig umfasst. Dies vereinfacht die Handhabung einer Mehrzahl von Wälzkörpern, welche an dem Wälzkörperkäfig gehalten sind.
Insbesondere ist es bevorzugt, dass der Außenring ein Massivkörper ist, der durch die Lagerfläche begrenzt ist, wobei die Lagerfläche durchgängig ist und wobei der Massivkörper keine Durchbrechung zur Zuführung von Wälzkörpern in einen an die Lagerfläche angrenzenden Wälzkörperraum aufweist. Dies ermöglicht es, einen Werkzeughalter mit einer besonders hohen Rundlaufgenauigkeit bereitzustellen. Auf diese Weise können Probleme, die bei aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeughaltern auftreten, vermieden werden. Diese aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeughalter (vgl. beispielsweise WO 2015/036353 A2 und WO 2016/142431 A1 ) weisen einen Außenring mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden Durchbrechung zur Zuführung einzelner Wälzkörper auf, die von radial außen durch die Durchbrechung hindurch in den Wälzkörperraum eingebracht werden. Diese Art der Zuführung der Wälzkörper in den Wälzlagerraum bedingt eine Unterbrechung der Lagerfläche, was während des Betriebs des Werkzeughalters bei mitunter sehr hohen Drehungen pro Zeiteinheit eine Unwucht des Werkzeughalters zur Folge haben kann. Außerdem ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Durchbrechungen nachteilig, dass die Durchbrechung nach Befüllung des Wälzkörperraums mit Wälzkörpern wieder mit einem Verschlusselement verschlossen werden muss. Dies kann zu einer Verklemmung der Wälzkörper oder zu einem Ausweichen der Wälzkörper in einen Teilabschnitt der Durchbrechung führen. Beides ist im Hinblick auf die von der Wälzlageranordnung zu übertragenden Kräfte und auf die Dauerhaltbarkeit der Wälzlageranordnung nachteilig. Darüber hinaus ist es in der Fertigung sehr aufwändig, den Übergangsbereich zwischen Durchbrechung und Lagerfläche so zu entgraten, dass die Lagerfläche nicht beschädigt wird.
Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zwischen Innenring und Außenring eine von der Wälzlageranordnung unabhängige Axialsicherung vorgesehen ist, mittels welcher der Innenring und der Außenring in zu der zentralen Achse paralleler Richtung, also in axialer Richtung, relativ zueinander fixiert sind. Auf diese Weise können die Wälzlageranordnung einerseits und die Axialsicherung andererseits voneinander getrennte Funktionen übernehmen. Die Wälzlageranordnung dient zur Übertragung von Druckkräften im Zuge des Verspannens der Spannmutter mit dem Spannzangenfutter, wodurch die Spannzange mit dem einzuspannenden Werkzeug verspannt wird. Mit anderen Worten: Die Wälzlageranordnung überträgt eine Druckkraft von dem Außenring über die Wälzkörper auf den Innenring. Die Axialsicherung dient hingegen dazu, im Zuge des Lösens der Spannmutter eine Auszugskraft von dem Außenring auf den Innenring zu übertragen, um den Innenring von der Spannzange zu lösen. Dies ist aus den nachfolgenden Gründen vorteilhaft:
Der Werkzeughalter kann beispielsweise zum Halten eines Fräswerkzeugs verwendet werden. Während eines Fräsvorgangs steht das Fräswerkzeug in Eingriff mit dem zu bearbeitenden Werkstück. Dabei treten hohe Kräfte und Vibrationen auf. Dies führt dazu, dass sich die Spannzange in der konusförmigen Aufnahme des Spannzangenfutters festsetzt. Um das Fräswerkzeug nach Abschluss des Fräsvorgangs aus der Spannzange entfernen zu können, muss die Spannzange aus der konusförmigen Aufnahme des Spannzangenfutters gelöst werden, wofür üblicherweise ein Schraubwerkzeug verwendet wird, das an dem Außenring der Spannmutter angesetzt wird. Jedoch sind infolge des beschriebenen „Festsetzens“ Lösekräfte erforderlich, welche die eigentlichen Spannkräfte um ein Vielfaches übertreffen können. In der Praxis kommt es deshalb vor, dass das Schraubwerkzeug mit einem Ruck oder einem Schlag beaufschlagt wird. Diese hohe mechanische Belastung kann nun durch die Axialsicherung aufgenommen werden; die relativ empfindlichen Lagerflächen und Wälzkörper der Wälzlageranordnung werden geschont.
In besonders vorteilhafter Weise handelt es sich bei der Axialsicherung um einen Federring und eine Ringnut. Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass der Federring an dem Innenring angeordnet ist und die Ringnut an dem Außenring. Eine alternative Ausführung sieht vor, dass der Federring an dem Außenring angeordnet ist und die Ringnut an dem Innenring.
Es ist bevorzugt, dass der Federring eine Fase aufweist, welche als Anlaufschräge dient, um einen Federring nach radial innen zusammendrücken oder nach radial außen aufweiten zu können.
In vorteilhafter Weise ist der Federring ausgewuchtet, insbesondere durch Materialabtrag in einem zu einer Öffnung des Federrings um 180° winkelversetzten Bereich. Hierdurch wird die Unwucht des Werkzeughalters verringert.
Es ist weiter bevorzugt, dass ein Gewinde zur Verschraubung der Spannmutter mit dem Spannzangenfutter ein Trapezfeingewinde ist, insbesondere ein 30°-Trapezfeingewinde, dessen Gewindeflanken einen Winkel von 30°zwischen einander benachbarten Flanken aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders formstabile Kraftübertragung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Montagehilfe zur Montage einer Spannmutter eines vorstehend beschriebenen Werkzeughalters, wobei die Montagehilfe eine nach radial innen wirksame Haltefläche zum Halten von Wälzkörper an der Lagerfläche des Außenrings oder eine nach radial außen wirksame Haltefläche zum Halten von Wälzkörpern an der Lagerfläche des Innenrings aufweist. Eines solche Montagehilfe ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Wälzkörper voneinander getrennt bereitgestellt werden, also wenn die Wälzkörper nicht an einem Wälzkörperkäfig gehalten sind.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage einer Spannmutter eines vorstehend beschriebenen Werkzeughalters, insbesondere unter Verwendung einer vorstehend beschriebenen Montagehilfe. Bei diesem Verfahren werden Wälzkörper an der Lagerfläche des Außenrings angeordnet, die Wälzkörper an der Lagerfläche mittels einer nach radial innen wirksamen Haltefläche gehalten, bevor der Innenring mit dem Außenring gefügt und gleichzeitig die Haltefläche verdrängt wird.
Alternativ hierzu werden die Wälzkörper an der Lagerfläche des Innenrings angeordnet und die Wälzkörper an der Lagerfläche mittels einer nach radial außen wirksamen Haltefläche gehalten, bevor der Außenring mit dem Innenring gefügt wird, wobei gleichzeitig die Haltefläche verdrängt wird.
Die vorstehend beschriebenen Montageverfahren ermöglichen es, auf eine aus dem Stand der Technik bekannte Durchbrechung eines Außenrings zur Einführung von einzelnen Wälzkörpern in einen Wälzkörperraum hinein zu verzichten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung bevorzugter Ausführungsformen.
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Werkzeughalters;
2 eine Explosionsdarstellung einer Spannmutter des Werkzeughalters gemäß 1, wobei die Spannmutter eine Wälzlageranordnung in Form einer Schräglageranordnung aufweist;
3 einen Längsschnitt des Werkzeughalters gemäß 1;
4 einen in 3 mit IV bezeichneten Ausschnitt in vergrößerter Darstellung;
5 eine der 2 entsprechende Darstellung für eine Ausführungsform einer Spannmutter mit einer Wälzlageranordnung, die einen Wälzkörperkäfig aufweist;
6 eine der 4 entsprechende Darstellung des Werkzeughalters gemäß 5;
7 eine der 2 entsprechende Darstellung für eine Ausführungsform einer Spannmutter mit einer Wälzlageranordnung in Form einer Axiallageranordnung;
8 eine der 4 entsprechende Darstellung des Werkzeughalters gemäß 7;
9 eine Explosionsdarstellung einer Montagevorrichtung und einer Spannmutter eines Werkzeughalters;
10 einen Vertikalschnitt der Montagevorrichtung gemäß 9 in einer Fertigmontagephase der Spannmutter; und
11 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines ausgewuchteten Federrings.

Eine Ausführungsform eines Werkzeughalters ist in 1 insgesamt mit den Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Werkzeughalter 10 umfasst ein Spannzangenfutter 12, eine Spannzange 14 und eine Spannmutter 16.
Die Bauteile 12, 14 und 16 erstrecken sich um eine zentrale Achse 18 (vergleiche 1 und 3), zwischen einem werkzeugmaschinenseitigen Ende 20 und einem werkzeugseitigen Ende 22.
Die Spannzange 14 weist eine zentrale Öffnung 24 auf, welche zur Aufnahme eines mit der Spannzange 14 zu verspannenden Werkzeugs (nicht dargestellt, beispielsweise eines Bohr- oder Fräswerkzeugs) dient. Zum Einspannen eines Werkzeugs wird die Spannzange 14 in einem von dem Spannzangenfutter 12 ausgebildeten Spannzangenraum 26 angeordnet und die Spannmutter 16 über ein Gewinde 28 in Form eines Trapezfeingewindes mit dem Spannzangenfutter 12 verschraubt. Die Spannmutter 16 wirkt über eine Spannfläche 32 mit einem Anlageabschnitt 34 der Spannzange 14 zusammen, sodass eine rückwärtige (werkzeugmaschinenseitige) Spannfläche 36 der Spannzange 14 mit der Begrenzungsfläche der Spannzangenaufnahme 26 des Spannzangenfutters 12 verspannt wird.
Die Spannzange 14 weist eine Mehrzahl von sich parallel zur zentralen Achse 18 erstreckenden Schlitze 38 auf, die es ermöglichen, dass sich der Durchmesser der Öffnung 24 der Spannzange 14 im Zuge der vorstehend beschriebenen Verspannung mit dem Spannzangenfutter 12 verkleinert. Auf diese kann ein in der Öffnung 24 der Spannzange 14 angeordneter Schaft eines Werkzeugs eingespannt werden.
Es ist prinzipiell möglich, dass die Spannmutter 16 einteilig ausgeführt ist, was jedoch bei einer Verschraubung der Spannmutter 16 mit dem Spannzangenfutter 12 dazu führen kann, dass die Spannfläche 32 der Spannmutter 16 auf dem Anlageabschnitt 34 abrutschen muss, wodurch eine Gefahr besteht, die Spannzange 14 zu tordieren. Aus diesem Grund weist die Spannmutter 16 einen Außenring 40 und einen relativ zu dem Außenring 40 verdrehbaren Innenring 42 auf. Die Ringe 40, 42 sind mittels einer Wälzlageranordnung 44 aneinander gelagert.
Die Wälzlageranordnung 44 umfasst eine Mehrzahl von Wälzkörpern 46 (beispielsweise Kugeln), welche ringförmig verteilt in einem Wälzlagerraum 48 angeordnet sind. Der Wälzlagerraum 48 ist begrenzt durch eine ringförmige Lagerfläche 50 des Außenrings 40 und durch eine ringförmige Lagerfläche 52 des Innenrings 42.
Die Lagerfläche 52 des Innenrings 42 weist im Querschnitt gesehen eine radial äußere Begrenzung 54 und eine radial innere Begrenzung 56 auf. Ein mit Bezugszeichen 58 bezeichneter Bereich ist bezogen auf den Innenring 42 materialfrei, wodurch es ermöglicht wird, Wälzkörper 46 in einer mit Bezugszeichen 60 bezeichneten Richtung, die parallel zu der zentralen Achse 18 verläuft, mit der Lagerfläche 52 zu fügen.
In entsprechender Weise erstreckt sich die Lagerfläche 50 des Außenrings 40 zwischen einer radial äußeren Begrenzung 62 und einer radial inneren Begrenzung 64. Ein in 4 mit dem Bezugszeichen 66 bezeichneter Bereich, der benachbart zu der radial äußeren Begrenzung 62 und der Lagerfläche 50 abgewandt ist, ist bezogen auf den Außenring 40 materialfrei, sodass die Wälzkörper 46 in einer zu der zentralen Achse 18 parallelen Richtung 68 mit der Lagerfläche 50 des Außenrings 40 fügbar sind.
Wie in 4 mit einer strichpunktierten Linie angedeutet, handelt es sich bei der Wälzlageranordnung 44 gemäß 1 bis 4 um eine Schräglageranordnung.
Die Spannmutter 16 weist eine von der Wälzlageranordnung 44 unabhängige Axialsicherung 70 auf, die zur Fixierung des Außenrings 40 und des Innenrings 42 in zu der zentralen Achse 18 paralleler Richtung dient. Die Axialsicherung 70 weist einen Federring 72 auf, der beispielsweise in einer Haltenut 74 des Innenrings 42 gehalten ist und mit einem radial nach außen ragenden Bereich in eine Ringnut 76 eintaucht, die an dem Außenring 40 vorgesehen ist. Der Federring 72 weist eine Fase 78 auf, deren Funktion weiter unten unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben wird.
Es ist möglich und bevorzugt, dass der Federring 72 bezogen auf die zentrale Achse 18 ausgewuchtet ist, vgl. 11. Beispielsweise ist ein zu einer Öffnung 73 des Federrings um 180° winkelversetzter Bereich 75 durch Materialabtrag im Querschnitt verkleinert ausgebildet. Insbesondere kann in dem Bereich 75 eine Abflachung 77 vorgesehen sein.
Unter weiterer Bezugnahme auf 1 bis 4 weist der Innenring 42 ferner einen ringförmigen, nach radial innen weisenden Materialvorsprung 80 auf, der in eine nach radial innen zurückspringende und nach radial außen offene Nut 82 der Spannzange eintaucht. Die Nut 82 ist zwischen dem Anlageabschnitt 34 und der Spannfläche 36 der Spannzange 14 angeordnet.
Bei einem Einspannen eines Werkzeugs in der Öffnung 24 der Spannzange 14 wird unter Verwendung eines Schraubwerkzeugs ein Drehmoment auf den Außenring 40 aufgebracht, so dass der Außenring 40 über das Gewinde 28 mit dem Spannzangenfutter 12 verschraubt wird. Solange die Spannfläche 32 des Innenrings 42 noch nicht in reibschlüssigem Kontakt mit dem Anlageabschnitt 34 der Spannzange 14 steht, wird der Innenring 42 während Drehung des Außenrings 40 aufgrund der Trägheit der Wälzkörperanordnung 44 gemeinsam mit dem Außenring 40 verdreht. Sobald aber eine reibschlüssige Anlage zwischen der Spannfläche 32 und dem Anlageabschnitt 34 der Spannzange 14 erreicht ist, steht der Innenring 42 infolge des Reibschlusses mit der Spannzange 14 still, sodass eine weitere Verdrehung des Außenrings 40 dazu führt, dass die Wälzkörper 46 auf den Lagerflächen 50 und 52 des Außenrings 40 und des Innenrings 42 abwälzen. Dabei wird im Zuge einer zunehmenden Verschraubung des Außenrings 40 mit dem Spannzangenfutter 12 eine Druckkraft von der Lagerfläche 50 des Außenrings 40 über die Wälzkörper 46 auf die Lagefläche 52 des Innenrings 42 aufgebracht, welche dann über die Spannfläche 32 auf den Anlageabschnitt 34 der Spannzange 14 und in die Spannfläche 36 der Spannzange 14 übertragen und von dort in die Spannzangenaufnahme 26 des Spannzangenfutters 12 eingeleitet wird.
Um nach Bearbeitung eines Werkstücks und einem anstehenden Werkzeugwechsel ein eingespanntes Werkzeug wieder aus der Spannzange 14 entfernen zu können, wird der Außenring 40 von dem Spannzangenfutter 12 abgeschraubt. Durch die beschriebene, hinterschnittfreie Ausgestaltung der Wälzlageranordnung 44 kann diese ausgehend von dem Außenring 40 keine der Richtung 68 in 4 entsprechenden Kräfte auf den Innenring 42 übertragen. Zu diesem Zweck ist die Axialsicherung 70 vorgesehen, die eine Bewegung des Außenrings 40 in einer in 4 mit 68 bezeichneten Richtung über die Ringnut 76 und den Federring 72 auf die Haltenut 74 und somit auf den Innenring 42 überträgt. Der Materialvorsprung 80 des Innenrings 42 wird auf diese Weise von der Spannzangenaufnahme 26 weg bewegt, bis er in Anlage mit einem Anschlag 84 gelangt, der die Nut 82 in Richtung auf den Anlageabschnitt 34 der Spannzange 14 begrenzt. Eine weitere Bewegung des Innenrings 42 führt dann dazu, dass sich die Spannfläche 36 der Spannzange 14 von der Spannzangenaufnahme 26 des Spannzangenfutters 12 löst.
Die vorstehend beschriebene Übertragung von Auszugskräften mittels einer Axialsicherung und unter Entkopplung der Wälzlageranordnung 44 hat den Vorteil, dass die Wälzkörper 46 der Wälzlageranordnung 44 während des Lösens eines Werkzeugs von mechanischen Einflüssen befreit sind. Dies ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Lagerflächen, welche Hinterschneidungen aufweisen, nicht möglich, da bei diesen bekannten Anordnungen Auszugskräfte über die Wälzlagerkörper mit den Hinterschneidungen der Lagerflächen zusammenwirken. Dies hat bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lagerflächen zur Folge, das während des Lösevorgangs auftretende mechanische Schläge (siehe Beschreibung hierzu im allgemeinen Beschreibungsteil) über die Hinterschneidungen der Lagerfläche auf die Wälzlagerkörper einwirken.
Eine in den 5 und 6 dargestellte Spannmutter 16 unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen Spannmutter 16 dadurch, dass die (ebenfalls als Schräglageranordnung ausgebildete) Wälzlageranordnung 44 einen Wälzlagerkäfig 86 aufweist. Dieser weist in 6 dargestellte, ringförmige Halteabschnitte 88 und 90 auf, mittels welchen die Wälzkörper 46 entlang eines Umfangs verteilt relativ zueinander in Position gehalten sind. Im Übrigen wird auf die vorstehende Beschreibung zu 1 bis 4 Bezug genommen.
Eine in 7 und 8 dargestellte Spannmutter 16 unterscheidet sich von den vorstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschriebenen Ausführungsformen dadurch, dass es sich bei der Wälzlageranordnung 44 um eine Axiallageranordnung handelt. Die Wälzkörper 46 sind beispielsweise in Form von Rollen ausgebildet, welche um in 8 dargestellte, in radialer Richtung orientierte Achsen 92 drehbar sind. Dabei wälzen die Wälzkörper 46 auf zu einander vorzugweise parallelen, sich ebenfalls in radialer Richtung erstreckenden Lagerflächen 50 des Außenrings 40 und 52 des Innenrings 42.
Insbesondere bei einer Axiallageranordnung gemäß 7 und 8 ist es vorteilhaft, wenn zur Abdichtung zwischen Innenring 42 und Außenring 40 ein O-Ring 94 vorgesehen ist. Ein solcher kann auch bei den Spannmuttern 16 gemäß 1 bis 6 verwendet werden, wie in 4 und 6 mit Bezugszeichen 94 und gestrichelter Bezugslinie angedeutet ist.
Zur Montage eines in 1 bis 4 dargestellten Werkzeughalters 10 mit einer Spannmutter 16, deren Wälzlageranordnung 44 einzelne, nicht an einem Wälzkörperkäfig 86 gehaltene Wälzkörper 46 aufweist, kann in vorteilhafter Weise eine in den 9 und 10 dargestellte Montagevorrichtung 100 verwendet werden.
In 9 sind vorstehend bereits beschriebene Teile einer Spannmutter 16 dargestellt, nämlich ein Innenring 42 mit einem daran gehaltenen Federring 72, eine Mehrzahl von Wälzkörpern 46 und ein Außenring 40.
Die Montagevorrichtung 100 weist ein topfförmiges Grundelement 102 mit einer zylindrischen Führung 104 zur verschiebbaren Anordnung eines Montagedorns 106 auf. Der Montagedorn 106 weist eine nach radial außen weisende, zylindrische Haltefläche 108 auf. Der Montagedorn 106 ist mit einem Führungsbolzen 110 verschraubt, der verschieblich in einer Bolzenaufnahme 112 des Grundelements 102 angeordnet ist. Der Führungsbolzen 110 ist endseitig mit einem Anschlag 114 versehen, der mittels einer Schraube 116 an dem Führungsbolzen 110 gesichert ist.
Der Montagedorn 106 ist mit einer Druckfeder 118 beaufschlagt, die den Montagedorn 106 „nach oben“ drückt, wobei die Bewegung des Montagedorns 106 nach oben durch den Anschlag 114 und dessen Anlage an dem Grundelement 102 begrenzt ist.
Die Montagevorrichtung 100 weist ferner ein Zwischenstück 120 sowie einen Stempel 122 auf.
Um eine Spannmutter 16 zu montieren, wird der Außenring 40 in eine an dem Grundelement 102 ausgebildete Aufnahme 124 eingesetzt. Die Lagerfläche 50 des Außenrings 40 bildet gemeinsam mit der Haltefläche 108 des Montagedorns 106 eine nach unten wirksame Begrenzung eines Wälzlagerraums, in welchen die Wälzkörper 46 von oben her und voneinander unabhängig eingeführt werden.
In einem weiteren Vormontageschritt wird der Innenring 42 mit dem daran gehaltenen Federring 72 auf einen oberen Aufnahmeabschnitt 126 des Zwischenstücks 120 aufgesteckt. Anschließend wird das Zwischenstück 120 gemeinsam mit dem Innenring 42 in einen Innenraum 128 des Außenrings 40 eingeführt, wobei der Stempel 122 mit einer unterseitigen Stempelkante 130 auf den Innenring 42 drückt, sodass dieser mit einer Unterseite 132 in Anlage mit einer Aufstandsfläche 134 des Zwischenstücks 120 gelangt.
Das Zwischenstück 120 weist auf seiner Unterseite eine Druckkante 136 auf, die der Druckbeaufschlagung einer Gegenfläche 138 des Montagedorns 106 dient.
Bei Aufbringung einer nach unten gerichteten Druckkraft 140 (vergleiche 10) drückt der Stempel 122 den Innenring 42 auf das Zwischenstück 120. Das Zwischenstück 120 wiederum drückt auf den Montagedorn 106, sodass dieser, der Kraft der Feder 118 entgegengesetzt, den Führungsbolzen 110 nach unten drückt.
Die vorstehend unter Bezugnahme auf die Axialsicherung 70 genannte Fase 78 des Federrings 72 dient dazu, dass der Innenring 42 mit daran gehaltenem Federring 72 unter Einwirkung des Innengewindes des Außenrings 40 nach radial innen gepresst werden kann, sodass der Innenring 42 den Innenraum 128 des Außenrings 40 von oben her in Richtung nach unten durchlaufen kann, bis die Lagerfläche 52 des Innenrings 42 in Anlage mit den Wälzkörpern 46 gelangt und bis gleichzeitig der Federring 72 auf Höhe der Ringnut 76 des Außenrings 40 angeordnet ist, sodass der Federring sich nach radial außen aufweiten kann und mit der Ringnut 76 in verrastenden Eingriff gelangt. Es versteht sich und es ist beabsichtigt, dass die auf diese Weise zwischen dem Innenring 42 und dem Außenring 40 hergestellte Verbindung nicht zerstörungsfrei lösbar ist.
Nachdem wie vorstehend beschrieben eine Spannmutter 16 hergestellt wurde, kann der Stempel 122 nach oben entfernt werden, anschließend die Spannmutter 16 von dem Grundelement 102 abgetrennt und abschließend das Zwischenstück 120 von dem Montagdorn 106 abgenommen werden, bevor die nächste Spannmutter 16 mit Hilfe der Montagevorrichtung 100 montiert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/036353 A2 [0002, 0013]
WO 2016/142431 A1 [0002, 0013]

Claims

Werkzeughalter (10), mit einem Spannzangenfutter (12), einer Spannzange (14) und einer Spannmutter (16), wobei die Spannmutter (16) zum Einspannen der Spannzange (14) mit dem Spannzangenfutter (12) verschraubbar ist, wobei die Spannmutter (16) einen Innenring (42) zur Anlage an einen Anlageabschnitt (34) der Spannzange (14) aufweist und einen relativ zu dem Innenring (42) um eine zentrale Achse (18) verdrehbaren Außenring (40), der mittels einer Wälzlageranordnung (44) an dem Innenring (42) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche (52) des Innenrings (42) und/oder die Lagerfläche (50) des Außenrings (40), auf der oder auf denen die Wälzkörper (46) der Wälzlageranordnung (44) abwälzen, hinterschnittfrei ausgebildet ist oder sind, derart, dass die Wälzkörper (46) in zu der zentralen Achse (18) paralleler Richtung (60, 68) mit dem Innenring (42) und/oder dem Außenring (40) fügbar sind.
Werkzeughalter (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lagerfläche (52) des Innenrings (42) zwischen einer radial äußeren Begrenzung (54) und einer radial inneren Begrenzung (56) erstreckt und dass der Innenring (42) benachbart zu der radial inneren Begrenzung (56) und der Lagerfläche (52) abgewandt materialfrei ist, sodass die Wälzkörper (46) in zu der zentralen Achse (18) paralleler Richtung (60) mit der Lagefläche (52) des Innenrings (42) fügbar sind.
Werkzeughalter (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Lagerfläche (50) des Außenrings (40) zwischen einer radial äußeren Begrenzung (62) und einer radial inneren Begrenzung (64) erstreckt und dass der Außenring (40) benachbart zu der radial äußeren Begrenzung (62) und der Lagerfläche (50) abgewandt materialfrei ist, sodass die Wälzkörper (46) in zu der zentralen Achse (18) paralleler Richtung (68) mit der Lagerfläche (50) des Außenrings (40) fügbar sind.
Werkzeughalter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlageranordnung (44) eine Schräglageranordnung ist.
Werkzeughalter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlageranordnung (44) eine Axiallageranordnung ist.
Werkzeughalter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlageranordnung (44) einen Wälzkörperkäfig (86) umfasst.
Werkzeughalter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (40) ein Massivkörper ist, der durch die Lagerfläche (50) begrenzt ist, wobei die Lagerfläche (50) durchgängig ist und wobei der Massivkörper keine Durchbrechung zur Zuführung von Wälzkörpern (46) in einen an die Lagerfläche (50) angrenzenden Wälzkörperraum (48) aufweist.
Werkzeughalter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Innenring (42) und Außenring (40) eine von der Wälzlageranordnung (44) unabhängige Axialsicherung (70) vorgesehen ist, mittels welcher der Innenring (42) und der Außenring (40) in zu der zentralen Achse (18) paralleler Richtung relativ zueinander fixiert sind.
Werkzeughalter (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialsicherung (70) einen Federring (72) und eine Ringnut (74) umfasst.
Werkzeughalter (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Federring (72) ausgewuchtet ist, insbesondere durch Materialabtrag in einem zu einer Öffnung (73) des Federrings (72) um 180° winkelversetzten Bereich (75).
Werkzeughalter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewinde (28) zur Verschraubung der Spannmutter (16) mit dem Spannzangenfutter (12) ein Trapezfeingewinde ist.
Werkzeughalter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (42) einen nach radial innen ragenden Materialvorsprung (80) aufweist, der mit einer nach radial außen offenen Ringnut (82) der Spannzange (14) zusammenwirkt.
Montagehilfe zur Montage einer Spannmutter (16) eines Werkzeughalters (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, aufweisend eine nach radial innen wirksame Haltefläche (108) zum Halten von Wälzkörpern (46) an der Lagerfläche (50) des Außenrings (40) oder eine nach radial außen wirksame Haltefläche zum Halten von Wälzkörpern (46) an der Lagerfläche (52) des Innenrings (42) .
Verfahren zur Montage einer Spannmutter eines Werkzeughalters (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch - Anordnen der Wälzkörper (46) an der Lagerfläche (50) des Außenrings (40), - Halten der Wälzkörper (46) an der Lagerfläche (50) mittels einer nach radial innen wirksamen Haltefläche (108), - Fügen des Innenrings (42) mit dem Außenring (40) bei gleichzeitiger Verdrängung der Haltefläche (108); oder gekennzeichnet durch - Anordnen der Wälzkörper (46) an der Lagerfläche (52) des Innenrings (42), - Halten der Wälzkörper (46) an der Lagerfläche (52) mittels einer nach radial außen wirksamen Haltefläche, - Fügen des Außenrings (40) mit dem Innenring (42) bei gleichzeitiger Verdrängung der Haltefläche.