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Die Erfindung betrifft einen Werkzeughalter zum Spannen von Werkzeugen, insbesondere von Werkzeugen zur spanenden Werkstückbearbeitung mit drehendem Werkzeug.
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Werkzeuge, wie insbesondere Bohrer, Fräser und dergleichen, werden typischerweise von einem Werkzeughalter aufgenommen und dabei drehfest sowie axial fest gespannt, wobei der Werkzeughalter mit einer Schnittstelle versehen ist, die zur Verbindung mit einer Maschinenspindel dient. Solche Werkzeughalter werden beispielsweise mit Werkzeugen bestückt, in einem sogenannten Werkzeugmagazin bereitgehalten und mittels einer Werkzeugwechselvorrichtung in die Arbeitsspindel einer Bearbeitungsmaschine ein- und ausgewechselt.
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Ein solcher Werkzeughalter ist beispielsweise aus der
EP 1 206 990 A1 bekannt. Dieser Werkzeughalter weist maschinenseitig einen Kegelschaft auf. Werkzeugseitig ist er mit einer Aufnahme für eine Spannzange versehen. Der Werkzeughalter gliedert sich in einen Grundkörper und einen Spannzangenaufnahmekörper, der einen kegelförmigen Sitz für eine Spannzange aufweist. Der Grundkörper ist mit einem Durchgang versehen, in dem ein Spannrotor mit einem Spanngewinde für die Spannzange vorgesehen ist. Der Rotor ist an seiner axial von dem Spannzangenaufnahmekörper weg liegenden Seite in und an dem Grundkörper durch eine erste Wälzlager sowohl radial als auch axial gelagert. An der dem Spannzangenaufnahmekörper nahen Seite ist ein zweites Wälzlager vorgesehen, das sich radial an den Spannzangenaufnahmekörper und radial an einem Rohrfortsatz des Grundkörpers abstützt. An diesem Rohrfortsatz ist der Spannzangenaufnahmekörper mit dem Grundkörper verschraubt. Bei einer kurzbauenden Bauform ist gemäß der
EP 1 206 990 A1 vorgesehen, dass der Spannrotor eine weite Öffnung aufweist, in die sich die Spannzange hinein erstrecken kann. Dies führt zu einem dünnwandigen, filigranen Aufbau des Spannrotors. Außerdem ist ein Wechsel des Spannzangenaufnahmekörpers nicht vorgesehen und auch nicht möglich.
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Das insoweit vorgestellte Axialspannfutter weist einen relativ großen Außendurchmesser auf.
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Aus der
EP 0305558 A2 ist ein Werkzeughalter nach ähnlicher Bauart bekannt, bei dem jedoch der Spannrotor auf einen außen mit einer Verzahnung und innen mit einem Gewinde versehenen Ring reduziert ist. Dieser ist zwischen zwei sich an die Flachseiten dieses verzahnten Rings anschließenden Axialdrucklagern gehalten, die in dem Grundkörper des Werkzeughalters angeordnet sind. Auch hier ist jedoch einen Wechsel des zur Aufnahme der Spannzange dienenden Teils des Grundkörpers nicht vorgesehen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Konzept zur Schaffung eines schlanken, einfach bereitzustellenden und zu wartenden Werkzeughalters anzugeben.
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Diese Aufgabe wird mit dem Werkzeughalter nach Anspruch 1 gelöst:
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Der erfindungsgemäße Werkzeughalter weist einen Grundkörper auf, der an einem Ende mit einer Maschinenspindel-Schnittstelle versehen ist und der an seinem anderen, von der Maschinenspindel-Schnittstelle fernliegenden Ende einen Rohrfortsatz aufweist. Der Grundkörper begrenzt einen zentralen Durchgang, in dem ein um eine Axialrichtung drehbar gelagertes Spannrotor vorgesehen ist. Der Spannrotor steht mit einer Drehvorrichtung in Verbindung, um gezielt in und gegen den Uhrzeigersinn gedreht und bedarfsweise in Drehpositionen festgehalten zu werden. Dieser Spannrotor weist eine Öffnung mit einem Spanngewinde auf, das mit einer Spannzange in Eingriff überführbar ist.
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Dem Spannrotor ist ein Lagersitzelement zugeordnet, das in den Grundkörper axial gesichert eingesetzt ist und an dem ein Lager zur axialen Lagerung des Spannrotors abgestützt ist. Das Lager ist vorzugsweise ein als Gleitlager ausgebildetes Axialdrucklager. Das Lagersitzelement ist vorzugsweise in dem Rohrfortsatz angeordnet und als Außengewinde tragender Ring ausgebildet. Die Durchgangsweite dieses Rings, d.h. seine innere lichte Weite, ist, zumindest auf seiner dem Lagersitzelement zugewandten Seite, vorzugsweise größer als die innere lichte Weite des Spannzangenaufnahmekörpers. Damit kann sich eine Spannzange durch den Spannzangenaufnahmekörper hindurch in das Lagersitzelement hinein erstrecken, das zu einer kurzen Bauform des Werkzeughalters führt.
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Außerdem ist der Spannrotor durch das Lagersitzelement in dem Grundkörper unverlierbar gehalten. Selbst wenn der Spannzangenaufnahmekörper von dem Grundkörper gelöst wird, beispielsweise zu Reparaturzwecken, zu Wartungszwecken oder um eine Anpassung an andere Spannzangen vorzunehmen, können keine zu dem Lager oder der Drehvorrichtung gehörigen Teile aus dem Grundkörper herausfallen oder verlorengehen. Die Handhabung und Wartung des erfindungsgemäßen Werkzeughalters ist somit besonders einfach und sicher.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird außerdem eine schlanke Bauform des Werkzeughalters geschaffen, bei der der Außendurchmesser des Grundkörpers im Anschluss an den Spannzangenaufnahmekörper nicht größer ist, als der Außendurchmesser des Spannzangenaufnahmekörpers. Die Anordnung des Spannrotors im axialen Abstand zu dem konischen Bereich einer einzusetzenden Spannzange, d.h. im Bereich ihres Spannzapfens ermöglicht es, den Außendurchmesser des Spannrotors höchstens so groß, vorzugsweise geringer zu machen, als den Außendurchmesser der Spannzange selbst an ihrem werkzeugabgewandten Ende ihres kegelstumpfförmigen Abschnitts. Gleichermaßen kann ein zu der Drehvorrichtung gehöriges, koaxial an dem Spannrotors ausgebildetes Zahnrad einen Fußkreisdurchmesser aufweisen, der nicht oder nicht wesentlich größer ist als der Außendurchmesser der Spannzange an ihrem werkzeugzugewandten oder werkzeugabgewandten Ende. Damit kann ein mit dem Zahnrad in Eingriff stehendes Getriebeelement, wie beispielsweise eine Schnecke nahe an die Drehachse des Spannrotors herangerückt werden, was wiederum zu einem geringen Außendurchmesser des Werkzeughalters im Bereich seiner Drehvorrichtung führt.
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Der Werkzeughalter weist maschinenseitig eine Maschinen-Schnittstelle auf, die vorzugsweise als ein Hohlschaftkegel oder auch anderweitig ausgebildet ist. Der Hohlschaftkegel erbringt eine besonders steife Anbindung des Werkzeughalters an die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine. In diesem Zusammenhang ist die Abstützung des Spannrotors vermittels des Lagersitzelements an dem Grundkörper besonders zweckmäßig. Diese Anordnung führt im Vergleich zu einer direkten Abstützung des Spannrotors an dem Grundkörper zu einer erhöhten inneren Schwingungsdämpfung des Werkzeughalters, was zur Erzielung eines verbesserten Arbeitsergebnisses genutzt werden kann. Dämpfend wirkt das Gewinde zwischen dem Grundkörper und dem Lagersitzelement. Es ist insbesondere möglich, diese Dämpfung durch eine geeignete Materialwahl für das Lagersitzelement zu unterstützen.
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Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Werkzeughalters sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung und von Unteransprüchen.
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Beispielsweise kann der Rohrfortsatz zur Verbindung mit dem Spannzangenaufnahmekörper mit jeder geeigneten Verbindungsstruktur vorgesehen sein, einschließlich reibschlüssiger, kraftschlüssiger oder formschlüssiger Strukturen. Vorzugsweise ist der Rohrfortsatz mit einem Außengewinde versehen, das zu einem in dem Spannzangenaufnahmekörper vorgesehen Innengewinde passt, so dass auch der Rohrfortsatz mit dem Spannzangenaufnahmekörper verschraubt ist. Damit kann der Spannzangenaufnahmekörper bedarfsweise von dem Grundkörper getrennt und zum Beispiel gegen einen anderen Spannzangenaufnahmekörper ausgewechselt werden. Dies kann zu Wartungszwecken oder zu Anpassungszwecken geschehen.
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Weiter ist es vorteilhaft wenn das Lagersitzelement in dem Rohrfortsatz angeordnet ist. Damit kann der Lagersitz für das Lager im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sein, bei der der Spannzangenaufnahmekörper an den Grundkörper anschließt. Dies führt zu einer kompakten, axial kurzen Bauform. Außerdem führt diese Bauform zu einem Werkzeughalter mit hoher innerer Schwingungsdämpfung, die sich insbesondere durch das Zusammenwirken der verschiedenen, durch das Außengewinde und das Innengewinde des Rohrfortsatzes gebildeten Grenzflächen ergibt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind das Gewinde, mit dem das Lagersitzelement in dem Rohrfortsatz gehalten ist, und das Spanngewinde, mit dem die Spannzange mit dem Spannrotor in Eingriff steht, gegenläufig ausgeführt. Ist das eine Gewinde ein Rechtsgewinde ist das andere ein Linksgewinde und umgekehrt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass das Lagersitzelement beim Festziehen eines Werkzeugs nicht gelöst, sondern in einer Drehrichtung mit Drehmoment beaufschlagt wird, in der es sich gegen den Grundkörper fest zieht. Hat beispielsweise das Lagersitzelement außen ein Linksgewinde und der Spannrotor innen ein Rechtsgewinde führt eine Rechtsdrehung (Drehung gegen den Uhrzeigersinn) zum Festziehen der Spannzange. Dabei stützt sich der Spannrotor über das Lager an dem Lagersitzelement ab. Infolge der Lagerreibung wird dabei das Lagersitzelement mit einem in gleicher Drehrichtung (gegen den Uhrzeigersinn) wirkenden Drehmoment beaufschlagt. Dieses Drehmoment wirkt auf das Lagersitzelement festziehend, so dass eine unbeabsichtigte Lösung desselben vermieden wird.
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Soll der Spannrotor hingegen in Gegenrichtung, d.h. in Löserichtung gedreht werden, stützt er sich an seinem hinteren, von der Spannhülse weg weisenden Lager an dem Grundkörper ab und leitet somit keinerlei Drehmoment in das Lagersitzelement ein.
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Vorzugsweise ist das von dem Lagersitzelement abgestützte Axiallager ein Gleitlager, während das dem Grundkörper zugewandte Axialdrucklager vorzugsweise ein Wälzlager ist. Das in Festziehrichtung wirksame Gleitlager hat eine Reibung, die drehmomentbegrenzend wirkt, während das Wälzlager reibungsarm arbeitet. Infolgedessen sind die aufbringbaren Spannmomente geringer als die aufbringbaren Lösemomente als in der Praxis ein zu festes Spannen von Werkzeugen verhindert und ein leichtes Lösen derselben gestattet.
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Vorzugsweise ist der Spannrotor in Radialrichtung schwimmend gelagert. Er kann dabei durch Federelemente, bspw. Gummiringe, Gummidichtungen, wie zum Beispiel O-Ringe oder dergleichen, zentriert aber nachgiebig gehalten sein. Dadurch kann sich der Spannrotor nach Vorgabe der Spannzange zentrieren und übt keine nennenswerte Radialkraft auf diese aus. Dies kommt der Spanngenauigkeit entgegen.
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Außerdem kann die radial schwimmende Lagerung dazu genutzt werden, das Spannmoment zu begrenzen. Wird als Drehvorrichtung eine an dem Spannrotor ausgebildete Verzahnung genutzt, die mit einer quer zum Spannrotor orientierten Schnecke in Eingriff steht, entsteht durch den Zahneingriff zwischen Schnecke und Verzahnung des Spannrotors beim Spannen desselben eine Radialkraftkomponente, durch die sich die Außenumfangsfläche des Spannrotors an entsprechende Flächen des zentralen Durchgangs des Lagersitzelements und/oder des Grundkörpers anlegen. Die dort auftretende Reibung begrenzt das Spannmoment zusätzlich zu dem von dem Axialdrucklager aufgebrachten Bremsmoment.
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Der Werkzeughalter kann an seinem von der Maschinenspindel-Schnittstelle weg weisenden Ende einen abnehmbaren Ring aufweisen, der beispielsweise auf den Spannzangenaufnahmekörper aufgesetzt ist. Dieser abnehmbare Ring kann zu einem Satz verschiedener Ringe gehören, die zu dem Werkzeughalter gehören. Die Ringe können sich durch Steifheit, Dämpfungseigenschaften oder andere Merkmale unterscheiden, womit der Werkzeughalter an verschiedene Bearbeitungssituationen anpassbar ist. Außerdem kann der Ring Kanäle, beispielsweise für Kühlschmiermittel oder dergleichen, enthalten, die an stirnseitig angebrachten Spitzöffnungen enden. Die Ringe eines Satzes können sich durch Anzahl und Ausrichtung der Spritzöffnungen unterscheiden. Weitere Varianten sind möglich.
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Ausführungsformen und vorteilhafte Details von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder aus Ansprüchen. Es zeigen:
- 1 den erfindungsgemäßen Werkzeughalter, in einer schematisierten Seitenansicht,
- 2 den Werkzeughalter nach 1 ohne Spannzange, in schematisierter Längsschnittdarstellung,
- 3 den Werkzeughalter nach 1 und 2, in Längsschnittdarstellung mit Spannzange,
- 4 die Lagerung und die Drehvorrichtung des erfindungsgemäßen Werkzeughalters, in ausschnittsweiser und vergrößerter Schnittdarstellung.
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1 veranschaulicht einen Werkzeughalter 10, der zur Aufnahme eines Werkzeugs 11 eingerichtet ist, das in 1 lediglich symbolisch anhand seines Schafts erkennbar ist. Das Werkzeug 11 ist in dem Werkzeughalter 10 axial unverschiebbar und dabei drehfest gehalten. Der Werkzeughalter 10 weist an seinem dem Werkzeug 11 gegenüber liegenden Ende eine Maschinenspindel-Schnittstelle 12 auf, die beispielsweise als Hohlkegelschaft 13 ausgebildet ist. Mit dieser Maschinenspindel-Schnittstelle 12 ist der Werkzeughalter 10 mit einer genormten Werkzeughalteraufnahme einer Maschinenspindel, d.h. einer drehend angetriebenen Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine verbindbar. Zum Ein- und Auswechseln des Werkzeughalters 10 in eine solche Arbeitsspindel dienen nicht weiter veranschaulichte Werkzeugwechsler. Eine an dem Werkzeughalter 10 ausgebildete sogenannte Greifscheibe 14 dient dem Werkzeughalter zur Ankupplung und temporären Aufnahme, um den Werkzeughalter 10 zwischen einem Werkzeugmagazin und der Arbeitsspindel hin und her zu transportieren sowie in die Arbeitsspindel einzusetzen und aus dieser herauszuführen.
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Die Maschinenspindel-Schnittstelle 12 und die Greifscheibe 14 sind vorzugsweise Teile eines Grundkörpers 15, der, wie 2 erkennen lässt, einen zentralen Durchgang 16 aufweist. Dieser führt in einen Spannzangenaufnahmekörper 17, der sich axial an den Grundkörper 15 anschließt und der eine kegelstumpfförmige Spannzangenaufnahmeöffnung 18 aufweist. Diese ist konzentrisch zu einer Mittelachse 19 angeordnet, die zugleich die Dreh- und Mittelachse des Werkzeugs 11 sowie der nicht weiter veranschaulichten Arbeitsspindel ist.
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Der Spannzangenaufnahmekörper 17 trägt außerdem an seinem werkzeugseitigen Ende außen einen vorzugsweise auswechselbar ausgebildeten Ring 20, der aus dem gleichen oder einem anderen Material wie der Spannzangenaufnahmekörper 18 ausgebildet sein kann und der Spritzkanäle 21 enthalten kann. Diese kommunizieren vorzugsweise mit Fluidkanälen 22, die den Spannzangenaufnahmekörper 17 und/oder den Grundkörper 15 durchsetzen und dazu dienen, an dem Ring 20 vorgesehenen Spritzöffnungen 23 Kühlfluid, Schmierfluid oder dergleichen zuzuführen. Der Ring 20 kann zu einem Set von nicht weiter veranschaulichten anderen Ringen gehören, die aus einem anderen Material bestehen oder eine andere geometrische Konfiguration aufweisen, so dass sie eine unterschiedliche radiale Steifheit, unterschiedliche Schwingungsdämpfungseigenschaften oder unterschiedliche Anzahl und/oder Orientierung der Spritzöffnungen 23 aufweisen.
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Der Grundkörper 15 weist eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Grundform auf. Zu dem Grundkörper 15 gehört außer der konzentrisch zu der Mittelachse 12 angeordneten Maschinenspindel-Schnittstelle und der ebenfalls konzentrisch zu der Mittelachse 19 angeordneten Greifscheibe 14 ein Rohrfortsatz 24, der an dem der Maschinenspindel-Schnittstelle 12 gegenüber liegenden Seite konzentrisch zu der Mittelachse 19 angeordnet ist. Dieser Rohrfortsatz 24 weist einen geringeren Durchmesser auf, als der Außendurchmesser des Spannzangenaufnahmekörpers. An seinem grundkörperseitigen Ende schließt er an eine Planfläche 25 des Grundkörpers an, an der der Spannzangenaufnahmekörper mit seiner dem Grundkörper 15 zugewandten Stirnfläche fest anliegt.
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Der Rohrfortsatz 24 ist mit einem Außengewinde 26 versehen mit dem der Spannzangenaufnahmekörper 17, der ein entsprechendes Innengewinde aufweist, fest verschraubt ist. Das Gewinde kann zusätzlich verklebt sein, um ein unbeabsichtigtes Lösen des Spannzangenaufnahmekörpers 17 von dem Grundkörper 15 zu vermeiden. Es ist aber auch möglich, das Gewinde lösbar zu lassen, um den Spannzangenaufnahmekörper 17 bedarfsweise auswechseln zu können, beispielsweise zu Wartungszwecken, Reparaturzwecken oder zu Anpassungszwecken.
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Im Zusammenhang damit ist es möglich, einen Satz verschiedener Spannzangenaufnahmekörper 17 bereitzustellen, die sich durch mindestens eine Eigenschaft voneinander unterscheiden. Beispielsweise können die verschiedenen Spannzangenaufnahmekörper verschiedene Außendurchmesser und/oder verschiedene Spannzangenaufnahmeöffnungen und/oder verschiedene axiale Längen aufweisen.
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Der Rohrfortsatz 24 ist außerdem mit einem Innengewinde 28 versehen. An den Rohrfortsatz 24 schließt sich innen eine Ringschulter 29 an, die durch eine vorzugsweise eben ausgebildete Anlagefläche gebildet ist und gegen die ein in den Rohrfortsatz 24 eingeschraubtes, mit Außengewinde versehenes Lagersitzelement 30 festgezogen ist. Das Lagersitzelement 30 ist ein konzentrisch zu der Mittelachse 19 angeordneter, Außengewinde tragender Ring, der im Anschluss an den Spannzangenaufnahmekörper eine innere Öffnungsweite W aufweist, die, wie 3 erkennen lässt, größer ist, als der Durchmesser einer in das Lagersitzelement 30 hinein ragenden Spannzange 31.
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Das Lagersitzelement 30 weist an seiner dem Grundkörper 15 zugewandten Seite eine plane Anlagefläche 32 auf, die, wenn das Lagersitzelement 30 fest in den Grundkörper 15 angezogen sitzt, gegen die Ringschulter 29 gepresst ist.
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An seinem dem Grundkörper 15 zugewandten Ende weist das Lagersitzelement 30 eine Stirnfläche 33 auf (siehe insbesondere 4), die als Lagersitz für ein Axialdrucklager dient. Das Axialdrucklager wird beispielsweise durch einen Gleitring 34 gebildet, der als Flachring mit zwei zueinander parallelen ebenen Flachseiten 35, 36 ausgebildet sein kann. Das durch den Gleitring 34 gebildete Axialdrucklager dient zur axialen Abstützung eines Spannrotors 37, der sich mit einer vorzugsweise ebenen ringförmigen Lagerfläche 38 an der Planfläche 36 des Gleitrings 34 und somit an den Lagersitzelement 30 abstützt. Der Kraftfluss der Spannkraft, mit der die Spannzange festgespannt wird, führt über das Lagersitzelement30. Das Lagersitzelement 30 kann aus dem gleichen Material bestehen wie der Grundkörper 15 oder aus einem anderen Material. Durch Abstimmung der Materialeigenschaften aufeinander kann eine bezüglich schwingungsdämpfende Wirkung erzielt werden.
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Das Lagersitzelement 30 weist im Anschluss an die Stirnfläche 33 außen eine zylindrische oder leicht konische Passfläche 39 auf, die an einer entsprechenden Wandung des Grundkörpers 15 anliegt, wodurch das Lagersitzelement 30 radial zentrisch zu der Mittelachse 19 positioniert ist. Radial innen schließt an die Stirnfläche 33 eine Wandungsfläche 40 an, die vorzugsweise zylindrisch ausgebildet ist. Diese Wandungsfläche 40 begrenzt einen Durchgang, in den sich ein zylindrischer Fortsatz 41 des Spannrotors 37 hinein erstreckt. In dem Fortsatz 41 können ein oder mehrere Nuten zur Aufnahme eins O-Rings 42 einer sonstigen Dichtung oder eines sonstigen, vorzugsweise aus einem Elastomer bestehenden Federelements vorgesehen sein. Der Ring 42 hält den Spannrotor 37, wenn keine Spannzange 31 vorhanden ist, in zentrierten Zustand. Er dichtet außerdem den Spalt zwischen dem Fortsatz 41 und der Wandungsfläche 40 ab und stellt ein Bremsmoment für den Spannrotor 37 bereit. Der Spannrotor 37 weist im Anschluss an die Lagerfläche 38 an seinem Außenumfang eine Verzahnung 43 auf, die mit einer Schnecke 44 in Eingriff steht. Die Schnecke 44 ist in dem Grundkörper 15 um eine quer zu der Mittelachse 19 orientierte Drehachse drehbar gelagert und, wie 1 zeigt, von außen her zugänglich. Sie ist durch ein Werkzeug drehbar. Zum Ansatz eines Werkzeugs kann die Schnecke 44 stirnseitig mit einer polygonalen Sackbohrung beispielsweise einer Sechsecköffnung 45 oder einem anderen Werkzeugansatzprofil versehen sein.
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Durch Drehen der Schnecke 44 wird der Spannrotor 37 mit entsprechender Untersetzung gedreht. Die Verzahnung 43 und die Schnecke 44 bilden somit eine Drehvorrichtung 46 für den Spannrotor 37.
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An die Verzahnung 43 schließt sich, wie insbesondere 4 erkennen lässt, eine weitere Lagerfläche 47 an, die vorzugsweise als Planfläche ausgebildet ist. Die Lagerfläche steht in Anlage mit einem Lagerring 49, der sich über Wälzkörper 48, beispielsweise in Gestalt von ein- oder mehrreihig angeordneten Kugeln, schlanken Walzen, Kegeln oder Nadeln, an einer Schulter 50 des Grundkörpers 15 abstützt. Die Ringschulter 50 grenzt wiederum an einen zum Beispiel zylindrischen Abschnitt 51 des Durchgangskanals des Grundkörpers 15, in den sich ein Fortsatz 52 des Spannrotors hinein erstreckt. Der Fortsatz 52 kann eine zylindrische Außenfläche 51 aufweisen, in der ein oder mehrere Nuten zur Aufnahme von O-Ringen 54 vorgesehen sind. Anstelle von O-Ringen 54, die den Spalt zwischen dem Abschnitt 51 und der Außenfläche 53 abdichten, können auch andere Dichtelemente oder Federelemente insbesondere aus Elastomer vorgesehen sein.
Die O-Ringe 42, 54 halten den Spannrotor 37 nachgiebig (schwimmend) zentriert zu der Mittelachse 19.
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Der Spannrotor 37 ist wie 3 erkennen lässt, innen mit einem Gewinde versehen, das mit dem Außengewinde eines Spannzapfens 55 der Spannzange 31 in Eingriff steht. Das an dem Spannzapfen 55 und dem Spannrotor 37 vorgesehene Gewinde ist vorzugsweise gegenläufig zu dem Innengewinde des Fortsatzes 24 ausgebildet. Beispielsweise kann das Innengewinde 28 ein Linksgewinde sein während das Gewinde des Spannzapfens 55 ein Rechtsgewinde ist.
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Der Spannzapfen 55 weist einen Durchmesser auf, der geringer ist als der am Ende ihres konischen Abschnitts zu messende Durchmesser der Spannzange 31. Letzterer kann in das Lagersitzelement 30 hinein ragen.
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Der insoweit beschriebene Werkzeughalter wird zum Spannen und Lösen von Rundschäften von Werkzeugen wie folgt eingesetzt:
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Zum Spannen wird ein Werkzeugschaft in die zylindrische Aufnahmeöffnung 56 bis in die gewünschte Tiefe, zum Beispiel vollständig eingeschoben. An der Spannzange 31 können nicht weiter veranschaulichte Mittel vorgesehen sein, um den Schaft des Werkzeuges in der Spannzange 31 axial fest zu arretieren. Dazu können beispielsweise Radial- oder Querstifte dienen, die mit entsprechenden Ausnehmungen des Werkzeugschafts zusammenwirken und in der Spannzange gehalten sind. Außerdem kann in dem Spannzapfen 55 der Spannzange 31 eine Feder, eine Schraube oder dergleichen, angeordnet sein, die das Werkzeug mit einer axial nach außen gerichteten Kraft gegen das entsprechende Arretiermittel spannt oder die als Tiefenanschlag dient, um ein Eindrücken des Werkzeugschafts in die Spannzange 31 zu verhindern.
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Das Einsetzen des Werkzeugs in die Spannzange 31 kann innerhalb des Werkzeughalters 10 erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, das Werkzeug 11 und die Spannzange 31 außerhalb des Werkzeughalters 10 miteinander in Eingriff zu bringen und, falls Axialarretierungsmittel vorgesehen sind, diese anzubringen bzw. zu aktivieren.
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Zum eigentlichen Spannen des Werkzeugs in dem Werkzeughalter 10 befindet sich das Gewinde des Spannzapfens 55 in Eingriff mit dem Innengewinde des Spannrotors 37. Dieser wird nun mittels der Drehvorrichtung 46 so gedreht, dass die Spannzange 31 in die Spannzangenaufnahmeöffnung 18 hineingezogen wird. Dabei stützt sich der Spannrotor 37 über den Gleitring, d.h. über das als Gleitlager ausgebildete Axialdrucklager, an dem Lagersitzelement 30 ab. Das Axialdrucklager begrenzt dabei infolge seiner Gleitreibung das aufbringbare Spannmoment. Außerdem kann eine weitere Drehmomentbegrenzung dadurch erfolgen, dass die Schecke 44 infolge der Schrägstellung ihrer Zahnflanken den Spannrotor 37 mit einer Radialkraft beaufschlagt, wodurch die der Schnecke 44 gegenüber liegenden Teile der Fortsätze 41, 52 mit den entsprechenden Wandungsflächen 40, 51 in Berührung kommen, was die Drehung des Spannrotors 37 weiter hemmt.
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Ist das Werkzeug 11 auf diese Weise festgezogen, ist der Werkzeughalter mit Werkzeug 11 einsatzbereit.
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Zum Lösen des Werkzeugs 10 wird die Schnecke 44 in Gegenrichtung gedreht. Sie stützt sich nun über das von den Wälzkörpern 48 gebildete Wälzlager an dem Grundkörper 15 ab und drückt die Spannzange 31 in Richtung aus der Spannzangenaufnahmeöffnung 18 heraus. Die Spannzange 31 und somit das Werkzeug 11 werden damit gelöst.
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Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann anstelle des Gleitrings 34, der ein Reiblager bildet, auch ein Wälzlager vorgesehen sein. Ein zu starkes Anziehen der Spannzange 31 kann auch durch Reibung des Spannrotors an seiner Umfangsfläche erreicht werden, wie vorstehend beschrieben. Außerdem ist es möglich, das Anzugmoment zu begrenzen, z.B. durch Bereitstellung eines Drehmoment begrenzenden Werkzeugs zum Drehen der Schnecke 44.
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Bei einem erfindungsgemäßen Werkzeughalter 10 für Spannzangen 31 ist erfindungsgemäß ein Spannrotor 37 zur Axialkraftbeaufschlagung einer Spannzange 31 vorgesehen, wobei dieser Spannrotor 37, einschließlich seiner beiden Axiallager, in einem Grundkörper 15 des Werkzeughalters 10 untergebracht ist, mit dem ein Spannzangenaufnahmekörper 17 verbunden ist, der die Spannzange 31 aufnimmt. Zur unverlierbaren Lagerung des Spannrotors 37 in den Grundkörper 15 ist ein Lagersitzelement 30 in den Grundkörper 15 eingeschraubt, das zu dem Spannzangenaufnahmeelement 17 hin eine Aufnahmekammer für den Spannrotor 37 abgrenzt. Damit ist der Spannrotor 37 in dem Grundkörper 15 unabhängig von dem Spannzangenaufnahmekörper 17 eingeschlossen und gehalten. Dies eröffnet neue Möglichkeiten der Wartung und Anpassung des Werkzeughalters 10 an unterschiedliche Gegebenheiten und insbesondere aber wird der von dem Spannrotor 37 beim Spannen ausgehende Kraftfluss von dem Spannzangenaufnahmekörper 17 ferngehalten. Dies kommt der Präzision des Werkzeughalters 10 zugute.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Werkzeughalter
- 11
- Werkzeug
- 12
- Maschinenspindel-Schnittstelle
- 13
- Hohlschaftkegel
- 14
- Greifscheibe
- 15
- Grundkörper
- 16
- zentraler Durchgang
- 17
- Spannzangenaufnahmekörper
- 18
- Spannzangenaufnahmeöffnung
- 19
- Mittelachse
- 20
- Ring
- 21
- Spritzkanäle
- 22
- Fluidkanäle
- 23
- Spritzöffnungen
- 24
- Rohrfortsatz
- 25
- Planfläche
- 26
- Außengewinde des Fortsatzes 24
- 28
- Innengewinde des Fortsatzes 24
- 29
- Ringschulter
- 30
- Lagersitzelement
- W
- Öffnungsweite
- 31
- Spannzange
- 32
- Anlagefläche
- 33
- Stirnfläche
- 34
- Gleitring
- 35
- erste Planfläche des Gleitrings 34
- 36
- zweite Planfläche des Gleitrings 34
- 37
- Spannrotor
- 38
- Lagerfläche
- 39
- Passfläche/Zylinderfläche
- 40
- Wandungsfläche
- 41
- Fortsatz
- 42
- O-Ring
- 43
- Verzahnung
- 44
- Schnecke
- 45
- Sechsecköffnung
- 46
- Drehvorrichtung
- 47
- Lagerfläche
- 48
- Wälzkörper
- 49
- Lagerring
- 50
- Ringschulter
- 51
- Abschnitt des Durchgangs 16
- 52
- Fortsatz des Spannrotors 37
- 53
- Außenfläche des Fortsatzes 52 des Spannrotors 37
- 54
- O-Ring
- 55
- Spannzapfen der Spannzange 31
- 56
- Aufnahmeöffnung der Spannzange 31
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1206990 A1 [0003]
- EP 0305558 A2 [0005]
