DE102018115858A1

DE102018115858A1 - Werkzeugspannvorrichtung, Kühlkörper und Verfahren zu einem Abkühlen eines Werkzeugs während eines thermischen Einspannvorgangs des Werkzeugs in ein Werkzeugfutter

Info

Publication number: DE102018115858A1
Application number: DE102018115858.0A
Authority: DE
Inventors: Alexander Zoller; Christian Pfau; Matthias Hummel; Georgios Pappas
Original assignee: E Zoller GmbH and Co KG
Current assignee: E Zoller GmbH and Co KG
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-01-02

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugspannvorrichtung, welche zumindest zu einem thermischen Spannen eines Werkzeugs (10a-h) in einem Werkzeugfutter (12a-h) vorgesehen ist, mit einer Kühleinheit (14a-h), welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Werkzeug (10a-h) durch eine Abkühlung eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters (12a-h) in dem Werkzeugfutter (12a-h) zu befestigen, wobei die Kühleinheit (14a-h) zumindest einen Kühlkörper (16a-h) umfasst, welcher zu einer Abkühlung des Werkzeugfutters (12a-h) vorgesehen ist, insbesondere durch ein Herstellen eines thermischen Kontakts des Kühlkörpers (16a-h) mit dem Werkzeugfutter (12a-h), vorzugsweise durch ein Aufsetzen des Kühlkörpers (16a-h) auf das thermisch aufgeweitete Werkzeugfutter (12a-h).Es wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugspannvorrichtung eine Regenerationseinheit (18a-h) zur Regeneration des Kühlkörpers (16a-h) aufweist, wobei der Kühlkörper (16a-h) entkoppelt von der Regenerationseinheit (18a-h) auf das Werkzeugfutter (12a-h) aufsetzbar ausgestaltet ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugspannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 36.
Es ist bereits eine Werkzeugspannvorrichtung, welche zumindest zu einem thermischen Spannen eines Werkzeugs in einem Werkzeugfutter vorgesehen ist, mit einer Kühleinheit, welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Werkzeug durch eine Abkühlung eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters in dem Werkzeugfutter zu befestigen, wobei die Kühleinheit zumindest einen Kühlkörper umfasst, welcher zu einer Abkühlung des Werkzeugfutters vorgesehen ist, vorgeschlagen worden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit vorteilhaften Kühleigenschaften, insbesondere zu einem Werkzeugspannen, bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 9, 21 und 36 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugspannvorrichtung, welche zumindest zu einem thermischen Spannen eines Werkzeugs in einem Werkzeugfutter vorgesehen ist, mit einer Kühleinheit, welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Werkzeug durch eine Abkühlung eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters in dem Werkzeugfutter zu befestigen, wobei die Kühleinheit zumindest einen Kühlkörper umfasst, welcher zu einer Abkühlung des Werkzeugfutters vorgesehen ist, insbesondere durch ein Herstellen eines thermischen Kontakts des Kühlkörpers mit dem Werkzeugfutter, vorzugsweise durch ein Aufsetzen des Kühlkörpers auf das thermisch aufgeweitete Werkzeugfutter.
Es wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugspannvorrichtung eine Regenerationseinheit zur Regeneration des Kühlkörpers aufweist, wobei der Kühlkörper entkoppelt von der Regenerationseinheit auf das Werkzeugfutter aufsetzbar ausgestaltet ist. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Kühleigenschaften, insbesondere bei einem Werkzeugspannvorgang, erreicht werden. Insbesondere kann eine einfache Handhabung der Kühleinheit, insbesondere des Kühlkörpers, gewährleistet werden. Vorteilhaft weist der Kühlkörper eine unbeschränkte Bewegungsfreiheit auf. Insbesondere kann eine sichere Handhabung der Kühleinheit, insbesondere des Kühlkörpers, gewährleistet werden. Vorteilhaft ist der Kühlkörper unabhängig von Schlauch- und/oder Kabelkopplungen und/oder Schlauch- und/oder Kabelverbindungen betreibbar und/oder unabhängig von Beeinflussungen durch Schlauch- und/oder Kabelkopplungen und/oder Schlauch- und/oder Kabelverbindungen auf das Werkzeugfutter aufsetzbar ausgebildet. Dadurch kann vorteilhaft ein Ausfall- und/oder Beschädigungsrisiko durch einen Bruch einer Schlauch- und/oder Kabelverbindung des Kühlkörpers mit einer externen Kühlstation vermieden werden.
Unter einer „Werkzeugspannvorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, ein Werkzeug rotations- und translationsfest in dem Werkzeugfutter zu befestigen. Insbesondere ist die Werkzeugvorrichtung zu einem thermischen Spannen vorgesehen, wobei eine Werkzeugaufnahmeöffnung des Werkzeugfutters durch ein Erwärmen derart aufgeweitet wird, dass ein Werkzeug, insbesondere ein Werkzeugschaft des Werkzeugs, in die Werkzeugaufnahmeöffnung einsteckbar ist und wobei nach dem Einstecken des Werkzeugs in die Werkzeugaufnahmeöffnung die Werkzeugaufnahmeöffnung mittels eines Abkühlens des Werkzeugfutters zumindest auf eine Arbeitstemperatur des Werkzeugs, insbesondere auf Raumtemperatur, soweit geschlossen wird, dass es zumindest zu einem Kraftschluss zwischen dem Werkzeug und dem Werkzeugfutter kommt. Ein „Werkzeugfutter“ ist insbesondere als ein Spannfutter für Werkzeuge, vorzugsweise ein Schrumpfspannfutter für Werkzeuge ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das Werkzeugfutter als ein Spannfutter für ein Werkstück ausgebildet sein. Unter einem „Werkzeug“ soll insbesondere ein Zerspanungswerkzeug, vorzugsweise zu einer Metallbearbeitung, beispielsweise ein Bohrer, ein Fräser, ein Meißel, ein Senker, eine Feile, eine Raspel, eine Säge, eine Reibahle und/oder eine Bürste verstanden werden.
Unter einer „Kühleinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, eine Wärme eines Werkzeugfutters, vorzugsweise eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters, durch einen gezielt herbei geführten Wärmestrom abzuleiten und/oder die Wärme des Werkzeugfutters, vorzugsweise des thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters, insbesondere in einem Wärmespeicher der Kühleinheit, aufzunehmen. Der Kühlkörper der Kühleinheit ist insbesondere zumindest zu einer Ableitung und/oder zu einer zumindest temporären Speicherung von Wärme eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters vorgesehen. Unter einem „thermischen Kontakt“ soll insbesondere ein physischer Kontakt zwischen zwei Objekten verstanden werden, welcher vorzugsweise dazu vorgesehen ist, einen Wärmefluss zwischen den beiden Objekten zu erlauben und/oder zu richten. Insbesondere weist der Kühlkörper einen Kontaktbereich zu einer Kontaktierung des Werkzeugfutters auf, welcher eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die größer ist als 50 W/m*K. Insbesondere ist der Kühlkörper derart geformt, dass der Kühlkörper nach einem Aufsetzen des Kühlkörpers auf das Werkzeugfutter, das Werkzeugfutter zumindest zu einem Großteil in Umfangsrichtung umschließt. Unter „einem Großteil“ soll insbesondere 66 %, vorzugsweise 75 %, vorteilhaft 85 %, bevorzugt 95 % und besonders bevorzugt 100 % verstanden werden. Vorzugsweise kontaktiert der Kühlkörper das Werkzeugfutter nach einem Aufsetzen des Kühlkörpers auf das Werkzeugfutter in der Umfangsrichtung des Werkzeugfutters zumindest auf einem Großteil einer nach außen gewandten Fläche des Werkzeugfutters, insbesondere zumindest in zumindest einem Großteil eines Bereichs des Werkzeugfutters in dem sich die Werkzeugaufnahmeöffnung erstreckt.
Insbesondere ist der Kühlkörper hohlzylinderförmig ausgebildet. Insbesondere ist der Kontaktbereich des Kühlkörpers auf einer Innenwandung des Kühlkörpers angeordnet. Insbesondere weist die Innenwandung des Kühlkörpers eine an eine Außenform zumindest eines Werkzeugfutters angepasste Außenform auf. Es ist denkbar, dass die Kühleinheit eine Mehrzahl an Kühlkörpern mit unterschiedlich geformten Innenwandungen aufweist, welche insbesondere jeweils an unterschiedliche Werkzeugfutter angepasst sind. Insbesondere ist der Kühlkörper in einem Kühlbetreib und/oder in einem auf das Werkzeugfutter aufgesetzten Zustand frei von einer, insbesondere aktiven, Durchströmung durch ein Kühlmittel und/oder frei von einer, insbesondere aktiven, Umströmung mit einem Kühlmittel ausgebildet. Vorzugsweise ist der Kühlkörper, insbesondere in dem Kühlbetrieb, frei von einem Kühlmittelkreislauf ausgebildet. Durch den Verzicht auf einen Kühlmittelkreislauf und/oder auf eine Durch- und/oder Umströmung des Kühlkörpers durch ein Kühlmittel können vorteilhaft Beschädigungen, welche in einem Zusammenhang mit ungeplant austretendem Kühlmittel stehen, verhindert werden. Insbesondere haben sich Kühlmittelkreislaufsysteme als fehleranfällig erwiesen, wodurch eine häufige und/oder aufwändige Wartung und/oder Instandhaltung notwendig ist. Ein derartiger Instandhaltungs- und/oder Wartungsaufwand und damit verbundene Kosten kann durch einen entkoppelt aufsetzbaren Kühlkörper gering gehalten werden. Zudem entfällt bei einem entkoppelten Kühlkörper vorteilhaft ein komplizierter Umbau des Kühlkreislaufsystems bei einem Wechsel eines Kühlkörpers, beispielsweise zu einem andersartig geformten Kühlkörper.
Unter einer „Regenerationseinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, einen Kühlkörper, insbesondere im Anschluss an einen Kühlvorgang eines Werkzeugfutters mittels des Kühlkörpers, zu regenerieren, insbesondere abzukühlen. Vorzugsweise ist die Regenerationseinheit zumindest dazu vorgesehen, zumindest einen Teil des Kühlkörpers zu regenerieren, insbesondere in einen Ausgangszustand, vorzugsweise einen Ausgangsaggregatszustand, zurückzuversetzen und/oder auf eine Ausgangstemperatur zurückzukühlen. Bevorzugt ist die Regenerationseinheit zu einer aktiven Regeneration von Kühlkörpern vorgesehen. Unter einer „aktiven Regeneration“ soll insbesondere ein Regenerationsvorgang verstanden werden, bei welchem dem Kühlkörper aktiv eine, insbesondere zuvor aufgenommene, Wärmeenergie entzogen wird, beispielsweise durch eine aktive Kühlung. Insbesondere geht eine aktive Regeneration über eine einfache Abkühlung in einer umgebenden Atmosphäre hinaus. Unter der Wendung „entkoppelt aufsetzbar“ soll insbesondere verstanden werden, dass der Kühlkörper vollständig unabhängig von einem Rest der Kühleinheit, insbesondere von der Regenerationseinheit, bewegbar ausgebildet ist. Insbesondere ist der Kühlkörper unabhängig von einem Kühlsystem und/oder einem Kühlkreislauf der Regenerationseinheit bewegbar und/oder auf das Werkzeugfutter aufsetzbar ausgebildet. Insbesondere ist die Kühleinheit frei von dem Kühlkörper und der Regenerationseinheit, insbesondere während einem Kühlvorgang und/oder während einer Bewegung des Kühlkörpers zwischen der Regenerationseinheit und dem Werkzeugfutter, körperlich verbindenden Elementen. Insbesondere weist der Kühlkörper während der Bewegung des Kühlkörpers zwischen der Regenerationseinheit und dem Werkzeugfutter eine theoretisch unbeschränkte Zahl an Bewegungsfreiheitsgraden auf. Insbesondere ist die Regenerationseinheit dazu vorgesehen, eine Mehrzahl an Kühlkörpern, insbesondere verschieden ausgebildeten und/oder geformten Kühlkörpern, gleichzeitig zu regenerieren.
Insbesondere ist ein Kühlkörper vollständig regeneriert, wenn eine Temperatur des Kühlkörpers der Umgebungstemperatur oder einer unterhalb der Umgebungstemperatur liegenden Zieltemperatur der Kühleinheit liegt. Alternativ oder zusätzlich ist ein Kühlkörper vollständig regeneriert, wenn alle Kühlmedien des Kühlkörpers, beispielsweise alle Phasenwechselmaterialien, welche Teil des Kühlkörpers sind, vollständig zu einer Phase eines Ausgangszustands, insbesondere einem festen Aggregatszustand und/oder einem flüssigen Aggregatszustand, zurückgekehrt sind.
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Regenerationseinheit zu einer zumindest im Wesentlichen gasunabhängigen, insbesondere fluidunabhängigen, Regeneration, insbesondere Kühlung, des Kühlkörpers vorgesehen ist. Dadurch kann vorteilhaft auf ein gasförmiges, insbesondere fluides, Kühlmedium verzichtet werden, wodurch vorteilhaft Regenerationskosten, insbesondere Kühlkosten, gering gehalten werden können. Zudem kann vorteilhaft eine verbesserte Steuerbarkeit des Regenerationsvorgangs, insbesondere des Kühlvorgangs, erreicht werden. Außerdem kann vorteilhaft eine verbesserte Steuerbarkeit von Wärmeflüssen während des Regenerationsvorgangs, insbesondere des Kühlvorgangs, erreicht werden. Unter einer „im Wesentlichen gasunabhängigen Regeneration, insbesondere Kühlung“ soll insbesondere eine Regeneration, insbesondere Kühlung, verstanden werden, bei welcher zumindest ein Großteil eines von dem Kühlkörper weg gerichteten Wärmestroms während des Regenerationsvorgangs, insbesondere des Kühlvorgangs, zu einem nicht-gasförmigen Medium, beispielsweise einem flüssigen oder festen Medium, fließt, insbesondere an ein nicht-gasförmiges Medium abgegeben wird. Unter einer „im Wesentlichen fluidunabhängigen Regeneration, insbesondere Kühlung“ soll insbesondere eine Regeneration, insbesondere Kühlung, verstanden werden, bei welcher zumindest ein Großteil eines von dem Kühlkörper weg gerichteten Wärmestroms während des Regenerationsvorgangs, insbesondere des Kühlvorgangs, zu einem nichtfluiden Medium, beispielsweise einem festen Medium, fließt, insbesondere an ein nicht-fluides Medium abgegeben wird. Insbesondere ist eine gasunabhängige Regeneration zumindest zu einem Großteil unabhängig von einem, insbesondere aktiv unterstützten, Wärmeübertrag zwischen einem zu regenerierenden Kühlkörper und einer den Kühlkörper umgebende Atmosphäre.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Regenerationseinheit zumindest ein Kühlelement aufweist, welches zumindest ein Kühlmedium umfasst und/oder zumindest teilweise aus einem Kühlmedium ausgebildet ist, und welches dazu vorgesehen ist, bei einem Regenerationsvorgang des Kühlkörpers eine durch den Kühlkörper bei einem Abkühlen eines Werkzeugfutters aufgenommene Wärmemenge zumindest zu einem Großteil aufzunehmen. Dadurch kann vorteilhaft eine gesteuerte Regeneration und/oder Wärmeabführung des Kühlkörpers erreicht werden. Insbesondere ist das Kühlelement als zumindest ein fester, insbesondere auswechselbarer, Materieblock, als zumindest ein zumindest teilweise flüssiges Kühlmittel, beispielsweise ein, insbesondere auswechselbarer und/oder umwälzbarer, Kühlmitteltank (z.B. mit einem Eis-Wasser-Gemisch), als ein Teil eines Kühlkreislaufs einer Kältemaschine oder dergleichen ausgebildet. Es ist denkbar, dass die Regenerationseinheit für jeden Kühlkörper ein separates Kühlelement aufweist oder dass das Kühlelement dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Kühlkörper zu regenerieren, insbesondere zu kühlen.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Regenerationseinheit zumindest ein Peltierelement, insbesondere zumindest ein kaskadierendes Peltierelement, umfasst. Dadurch kann vorteilhaft eine gezielte und/oder gesteuerte Wärmeabfuhr von dem Kühlkörper ermöglicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft auf ein großvolumiges Kühlmedium, insbesondere in einem Nahbereich der Kühlkörper in der Regenerationseinheit, verzichtet werden, wodurch vorteilhaft eine hohe Packungsdichte innerhalb der Regenerationseinheit erreicht werden kann.
Insbesondere ist das Peltierelement dazu vorgesehen, Wärme, welche von dem Kühlkörper auf das Kühlelement übertragen wurde, von dem Kühlelement abzuführen. Insbesondere durch den Zwischenschritt über das Kühlelement kann vorteilhaft ein für ein Peltierelement, insbesondere für ein kaskadierendes Peltierelement, idealer Betriebstemperaturbereich erreicht werden, wodurch insbesondere eine besonders effektive Kühlung und/oder eine hohe Lebensdauer des Peltierelements erreicht werden kann. Unter einem „kaskadierenden Peltierelement“ soll insbesondere ein mehrstufiges, insbesondere aus mehreren miteinander verbundenen und, vorzugsweise pyramidenförmig, gestapelten Einzelpeltierelementen bestehendes Peltierelement verstanden werden. Insbesondere ist des Peltierelement der Regenerationseinheit dazu vorgesehen, Wärme direkt und/oder indirekt von dem Kühlkörper abzuführen. Bei einer direkten Abführung von Wärme kontaktiert das Peltierelement insbesondere den Kühlkörper an dem Kühlplatz direkt. Bei einer indirekten Abführung von Wärme kontaktiert insbesondere das Peltierelement das Kühlelement direkt, welches wiederum den Kühlkörper an dem Kühlplatz direkt kontaktiert. Insbesondere weist das Peltierelement, insbesondere das kaskadierende Peltierelement, eine maximal erzeugbare Temperaturdifferenz von zumindest 70 K, vorzugsweise zumindest 80 K, vorteilhaft zumindest 90 K bevorzugt zumindest 100 K und besonders bevorzugt zumindest 110 K auf. Insbesondere weist das Peltierelement, insbesondere das kaskadierte Peltierelement, eine Wärmepumpleistung von zumindest 60 W, vorzugsweise zumindest 100 W, bevorzugt zumindest 150 W und besonders bevorzugt zumindest 200 W auf. Alternativ oder zusätzlich ist vorstellbar, dass das Peltierelement dazu vorgesehen ist, eine Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Regenerationseinheit zumindest ein Wirbelrohr umfasst. Dadurch kann vorteilhaft eine gezielte und/oder gesteuerte Wärmeabfuhr von dem Kühlkörper ermöglicht werden. Außerdem kann dadurch eine besonders effektive Regeneration ermöglicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine aktive Kühlung ermöglicht werden, welche unabhängig von beweglichen Teilen, von Elektrizität und/oder von flüssigen Kühlmitteln ist, wodurch vorteilhaft ein besonders geringer Wartungsbedarf entsteht. Insbesondere ist das Wirbelrohr als ein Ranque-Hilsch-Wirbelrohr ausgebildet. Insbesondere ist das Wirbelrohr dazu vorgesehen, den Kühlkörper direkt zu regenerieren, insbesondere zu kühlen. Alternativ oder zusätzlich kann das Wirbelrohr dazu vorgesehen sein, das Kühlelement und/oder eine Mehrzahl an Kühlelementen, insbesondere zeitgleich oder nacheinander, zu regenerieren, insbesondere zu kühlen.
Wenn die Regenerationseinheit dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil des Kühlkörpers, insbesondere zumindest einen Kontaktbereich des Kühlkörpers, auf eine Temperatur abzukühlen, welche zumindest wesentlich unterhalb einer Raumtemperatur, insbesondere unterhalb von 15°C, vorzugsweise unterhalb von 10°C, vorteilhaft unterhalb von 5°C, bevorzugt unterhalb von 0°C und besonders bevorzugt unterhalb von -5°C liegt, kann vorteilhaft eine besonders effektive und/oder schnelle Regeneration, insbesondere Kühlung, des Kühlkörpers ermöglicht werden. Außerdem kann vorteilhaft eine besonders schnelle und/oder effektive Abkühlung eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters ermöglicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine absolute Wärmeaufnahmekapazität des Kühlkörpers unabhängig von der Masse des Kühlkörpers vergrößert werden, wodurch vorteilhaft ein Gesamtgewicht des Kühlkörpers gering gehalten werden kann.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper zumindest in einer außenliegenden Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise eine thermisch zumindest im Wesentlichen isolierende Isolationsschicht aufweist, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, bei einem Kühlvorgang und bei einem Regenerationsvorgang eine zumindest im Wesentlichen handwarme Temperatur beizubehalten. Dadurch kann vorteilhaft ein hoher Grad an Betriebssicherheit erreicht werden, insbesondere indem Verletzungen, insbesondere Erfrierungen und/oder Verbrennungen, bei einem Anfassen des Kühlkörpers vermieden werden können. Zudem kann vorteilhaft eine Kondensation von Umgebungsfeuchte bei einem Abkühlen zumindest eines Teils des Kühlkörpers auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur vermieden werden. Unter der Wendung „zumindest abschnittsweise“ soll insbesondere in diesem Zusammenhang zumindest in regelmäßig und/oder unregelmäßig angeordneten Abschnitten rund um die außenliegende Umfangrichtung des Kühlkörpers, welche sich auf zumindest 30 %, vorzugsweise zumindest 50 %, vorteilhaft zumindest 75 %, bevorzugt zumindest 85 % und bevorzugt zumindest 95 % eines vollen Umfangs des Kühlkörpers erstreckt, verstanden werden. Unter der „außenliegenden Umfangsrichtung“ soll insbesondere eine um einen maximal von einem Zentrum der Hohlzylinderform des Kühlkörpers beabstandeten Umfang des Kühlkörpers umlaufende Richtung verstanden werden. Unter der Wendung „im Wesentlichen thermisch isolierend“ soll insbesondere mit einer Wärmeleitfähigkeit kleiner als 5 W/m*K, vorzugsweise kleiner als 2 W/m*K, vorteilhaft kleiner als 0,5 W/m*K, bevorzugt kleiner als 0,1 W/m*Kund besonders bevorzugt kleiner als 0,05 W/m*K verstanden werden. Unter einer „handwarmen Temperatur“ soll insbesondere eine Temperatur zwischen 15°C und 40°C verstanden werden. Vorzugsweise weist die Regenerationseinheit zumindest eine Trocknungseinheit, welche zu einer Verhinderung einer Bildung von Kondensationströpfchen auf einer Oberfläche des Kühlkörpers vorgesehen ist, auf. Zudem ist vorstellbar, dass in dem Regenerationsvorgang stark abgekühlte Bereiche eines Kühlkörpers, beispielsweise der Kontaktbereich des Kühlkörpers zu einer Vermeidung einer Bildung von Kondensationströpfchen während eines Aufenthalts in der Regenerationseinheit dauerhaft in Kontakt mit zumindest einer Oberfläche der Regenerationseinheit stehen. Dadurch kann vorteilhaft keine feuchte Luft an den unter die Raumtemperatur abgekühlten Kontaktbereich des Kühlkörpers gelangen, so dass die Feuchtigkeit der Luft nicht an den Kontaktbereichen des Kühlkörpers kondensieren kann.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Regenerationseinheit zumindest einen Kühlplatz umfasst, welcher einen Aufnahmebereich für einen Kühlkörper ausbildet, wobei dem Kühlplatz zumindest ein Anzeigeelement einer Anzeigeeinheit der Regenerationseinheit zugewiesen ist, welches dazu vorgesehen ist, einen Regenerationsstatus eines dem Kühlplatz zugeordneten Kühlkörpers anzuzeigen. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Bedienerfreundlichkeit erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine hohe Übersichtlichkeit erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine hohe Sicherheit erreicht werden, insbesondere indem nur eine Berührung zu heißer und/oder zu kalter Kühlkörper durch einen Bediener vermieden werden kann und/oder indem geeignete Kühlkörper für einen bestimmten Kühleinsatz aus einer Mehrzahl an Kühlkörpern identifiziert werden können. Insbesondere ist die Anzeigeeinheit als eine Hilfestellung für einen manuellen Bediener der Kühleinheit vorgesehen. Ein „Aufnahmebereich“ ist insbesondere als ein markierter Bereich in der Regenerationseinheit, beispielsweise als eine Aufnahmevertiefung in der Regenerationseinheit, ausgebildet. Vorzugsweise weist die Regenerationseinheit eine Mehrzahl definierter Aufnahmebereich auf. Die Aufnahmebereiche beschreiben insbesondere Bereiche innerhalb der Regenerationseinheit, welche zu einer besonders effektiven Kühlung von Kühlkörpern vorgesehen sind. Das Anzeigeelement ist insbesondere als ein optisches Signalelement, beispielswiese ein Lämpchen und/oder eine LED, ausgebildet. Das Anzeigeelement ist insbesondere in einem Nahbereich eines zugehörigen Kühlplatzes angeordnet. Unter einem „Nahbereich eines Kühlplatzes“ soll insbesondere ein Bereich verstanden werden, welcher von Punkten gebildet wird, welche weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 10 cm und bevorzugt weniger als 15 cm von dem Kühlplatz entfernt sind. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzeigeeinheit Anzeigeelemente umfassen, welche entfernt von dem Kühlplatz, beispielsweise auf einer als Matrix von Anzeigeelementen ausgebildeten Übersichtsanzeige, auf einem Bildschirm und/oder auf einem tragbaren Computerdisplay, beispielsweise einem Tablet- und/oder Smartphone-Display, angeordnet sind. Die Anzeigeeinheit umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl an Anzeigeelementen. Unter einem „Regenerationsstatus“ soll insbesondere ein Zustand des Kühlkörpers verstanden werden, welchen dieser relativ zu einem idealen, bzw. vollständig regenerierten Zustand einnimmt. Beispielsweise könnte ein frisch an die Regenerationseinheit im Anschluss an den Werkzeugspannvorgang angelieferter Kühlkörper einen niedrigen Regenrationsstatus aufweisen, welcher mit einem bestimmten farbigen, beispielsweise einem roten, Signal durch ein zugeordnetes Anzeigeelement angezeigt ist. Beispielsweise könnte ein teilweise auf eine Zieltemperatur in der Regenerationseinheit abgekühlter Kühlkörper einen mittleren Regenerationsstatus aufweisen, welcher mit einem bestimmten farbigen, beispielsweise einem gelben, Signal durch ein zugeordnetes Anzeigeelement angezeigt ist. Beispielsweise könnte ein vollständig regenerierter, insbesondere abgekühlter Kühlkörper einen hohen Regenrationsstatus aufweisen, welcher mit einem bestimmten farbigen, beispielsweise einem grünen, Signal durch ein zugeordnetes Anzeigeelement angezeigt ist. Dadurch kann ein Bediener auf einfache Weise erkennen, welche Kühlkörper der Mehrzahl an Kühlkörpern aktuell für einen effektiven Spannvorgang zur Verfügung stehen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung, welcher für sich alleine genommen, oder auch in Kombination mit zumindest einem, insbesondere in Kombination mit beliebig vielen der übrigen Aspekte der Erfindung betrachtet werden kann, ist die Kühleinheit, insbesondere der Kühlkörper, zumindest teilweise aus einem Phasenwechselmaterial ausgebildet. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Kühleigenschaften, insbesondere bei einem Werkzeugspannvorgang, erreicht werden. Insbesondere kann dadurch eine besonders effektive Kühlung des Werkzeugfutters mittels des Kühlkörpers erreicht werden, insbesondere indem eine besonders hohe Wärmekapazität, insbesondere spezifische Wärmekapazität des Kühlkörpers erreicht werden kann. Zudem können dadurch insbesondere vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Regeneration des Kühlkörpers erzielt werden, insbesondere wenn das Kühlelement zumindest teilweise aus einem Phasenwechselmaterial ausgebildet ist. Vorteilhaft kann dadurch der Kühlkörper und/oder das Kühlelement besonders gewichtssparend ausgebildet sein. Darunter, dass ein Objekt „zumindest teilweise aus einem Phasenwechselmaterial (PCM) ausgebildet ist“ soll insbesondere verstanden werden, dass zumindest 20 %, vorzugsweise zumindest 30 %, vorteilhaft zumindest 50 %, bevorzugt zumindest 70 % und besonders bevorzugt zumindest 90 % der Gesamtmasse und/oder des Gesamtvolumens des Objekts aus einem Phasenwechselmaterial ausgebildet ist. Unter einem „Phasenwechselmaterial (PCM)“ soll insbesondere ein Material verstanden werden, dessen latente Schmelzwärme, Lösungswärme und/oder Absorptionswärme wesentlich größer ist als eine Wärme, welches es aufgrund seiner spezifischen Wärmekapazität ohne Berücksichtigung der Phasenumwandlung speichern kann. Unter der Wendung „wesentlich größer“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass ein Quotient aus der latenten Schmelzwärme und der spezifischen Wärmekapazität des Materials in einem flüssigen Zustand zumindest größer als 20*K, vorzugweise größer als 35*K, vorteilhaft größer als 50*K, bevorzugt größer als 70*K und besonders bevorzugt größer als 100*K ist. Das PCM ist insbesondere als ein wasserbasiertes PCM oder als ein PCM auf Basis von Salzhydraten ausgebildet. Vorzugsweise ist das PCM als ein organisches PCM, beispielsweise ein Paraffin, eine Fettsäure, ein Zuckeralkohol oder dergleichen, ausgebildet. Insbesondere kann das PCM auch als reines Wasser ausgebildet sein. Dadurch kann vorteilhaft ein einfacher Eis-Wasser Phasenübergang zur Kühlung genutzt werden. Bei der Regeneration in der Regenerationseinheit wird bei einem Werkzeugspannvorgang verflüssigtes Wasser eingefroren.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Phasenwechselmaterial der Kühleinheit, insbesondere des Kühlkörpers, in Form einer Vielzahl von voneinander getrennt ausgebildeten Makro- und/oder Mikroteilchen, insbesondere Makro- und/oder Mikrokügelchen, vorliegt. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Eigenschaften des Kühlkörpers mit dem PCM hinsichtlich der Kühlkörperform erreicht werden: Insbesondere, indem Makro- und/oder Mikroteilchen aus PCM einfach in bestehende Hohlräume eines Kühlkörpers eingefüllt werden können, kann eine einfache Herstellung des Kühlkörpers ermöglicht werden. Vorteilhaft können Makro- und/oder Mikroteilchen, insbesondere Mikroteilchen, auch kompliziert geformte Hohlräume effizient ausfüllen. Zudem können vorteilhafte Eigenschaften des Kühlkörpers mit dem PCM hinsichtlich einer Wärmeleitfähigkeit innerhalb des Kühlkörpers erreicht werden, insbesondere indem auf einfache Art und Weise auch kompliziert geformte Wärmeleitstrukturen in mit PCM-Makro- und/oder Mikroteilchen gefüllte Hohlräume eingebracht werden können. Dadurch kann eine üblicherweise eher niedrige Wärmeleitfähigkeit von PCM umfassenden Körpern vorteilhaft erhöht werden. Die Makro- und/oder Mikroteilchen sind insbesondere als Teilchen, insbesondere Kügelchen ausgebildet, welche eine wärmeleitende Hülle aus einem nicht-PCM und einen inneren Kern aus einem PCM aufweisen. Bei einer Erwärmung verflüssigt sich insbesondere der innere Kern der Makro- und/oder Mikroteilchen, während insbesondere die Hülle der Makro- und/oder Mikroteilchen in einem festen Aggregatszustand verbleibt und weiterhin das flüssige PCM umschließt. Ein Makroteilchen, insbesondere ein Makrokügelchen, weist insbesondere einen maximalen Durchmesser von zumindest 0,5 mm, vorzugsweise zumindest einem Millimeter, vorteilhaft zumindest 2 mm, bevorzugt zumindest 5 mm und besonders bevorzugt höchstens 10 mm auf. Ein Mikroteilchen, insbesondere ein Mikrokügelchen, weist insbesondere eine Größe von zumindest 0,01 mm, vorzugsweise zumindest 0,05 mm, vorteilhaft zumindest 0,1 mm, bevorzugt zumindest 0,25 mm und besonders bevorzugt höchstens 0,5 mm auf. Insbesondere sind die Makro- und/oder Mikroteilchen schüttfähig ausgebildet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Makro- und/oder Mikroteilchen, insbesondere die Makro- und/oder Mikrokügelchen, in einer Wärmeträgerflüssigkeit suspendiert sind. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers unter Beibehaltung einer hohen Wärmeaufnahmekapazität erreicht werden. Insbesondere ist die Wärmeträgerflüssigkeit als eine Flüssigkeit mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit, insbesondere einer thermischen Leitfähigkeit größer als 0,15 W/m*K, vorzugsweise größer als 0,2 W/m*K, vorteilhaft größer als 0,25 W/m*K, bevorzugt größer als 0,3 W/m*Kund besonders bevorzugt größer als 0,5 W/m*K, ausgebildet. Beispielsweise sind die Makro- und/oder Mikroteilchen in Wasser suspendiert.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Phasenwechselmaterial eine Schmelzenthalpie aufweist, welche größer als 150 kJ/kg, vorzugsweise größer als 180 kJ/kg, vorteilhaft größer als 200 kJ/kg, bevorzugt größer als 220 kJ/kg und besonders bevorzugt größer als 250 kJ/kg ist. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Wärmeaufnahmeeigenschaften erreicht werden, wodurch insbesondere gute Kühleigenschaften des Kühlkörpers bei dem Werkzeugspannvorgang erreicht werden können.
Wenn das Phasenwechselmaterial eine Schmelztemperatur aufweist, welche kleiner als 80°C, vorzugsweise kleiner als 70°C, vorteilhaft kleiner als 60°C, bevorzugt kleiner als 50°C und besonderes bevorzugt kleiner als eine Verbrennung zumindest ersten Grades auf menschlicher Haut erzeugende Temperatur ist, kann vorteilhaft ein besonders hoher Grad an Betriebssicherheit erreicht werden, insbesondere indem Verbrennungen durch ein Berühren des Kühlkörpers vermieden werden können. Insbesondere entspricht die Schmelztemperatur des PCM der Temperatur, welche der Kühlkörper bei einem Kühlvorgang einnimmt, solange ein Phasenübergang des PCM stattfindet.
Wenn das Phasenwechselmaterial in einem festen Aggregatszustand eine thermische Leitfähigkeit aufweist, welche höher als 0,15 W/m*K, insbesondere höher als 0,2 W/m*K, vorzugsweise höher als 0,25 W/m*K, bevorzugt höher als 0,3 W/m*Kund besonders bevorzugt höher als 0,5 W/m*Kist, kann vorteilhaft eine effektive Kühlung durch den Kühlkörper ermöglicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugspannvorrichtung ein zumindest einem Kühlkörper zugeordnetes Indikatorelement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, einen überwiegenden Aggregatszustand des Phasenwechselmaterials des Kühlkörpers anzuzeigen. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Betriebssicherheit erreicht werden, insbesondere indem für einen Bediener auf einfache und schnelle Weise erkennbar ist, ob ein Kühlkörper die Schmelztemperatur des PCM bereits überschritten hat. Zudem kann dadurch vorteilhaft ein Fortschritt des Kühlvorgangs illustriert werden. Außerdem ist für einen Bediener vorteilhaft der Zeitpunkt während des Werkzeugspannvorgangs erkennbar, zu welchem ein Kühlkörper an Kühleffektivität einbüßt und insbesondere ausgetauscht und/oder abgenommen werden sollte. Das Indikatorelement ist insbesondere als ein optisches Signalelement ausgebildet, beispielsweise als eine Fläche, welche dazu vorgesehen ist, seine Farbe abhängig von einer Messung und/oder einer Umgebungsbedingung zu ändern und/oder als ein Leuchtelement (z.B. eine LED), welches abhängig von der Messung und/oder der Umgebungsbedingung aufleuchtet. Insbesondere ist das Indikatorelement als ein Temperaturanzeiger ausgebildet, welcher dazu vorgesehen ist, eine Überschreitung einer Grenztemperatur des PCM anzuzeigen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Indikatorelement als eine Art Fenster ausgebildet ist, welches einen direkten Blick auf das PCM, insbesondere das PCM innerhalb des Kühlkörpers, erlaubt. Insbesondere durch eine Änderung des Lichttransmissions- und/oder Lichtabsorptionsverhaltens eines PCM in Abhängigkeit seines Aggregatszustands kann dadurch vorteilhaft ein überwiegender Aggregatszustand des PCM erkannt werden. Beispielsweise ist Paraffin in der festen Phase überwiegend opak und in der flüssigen Phase überwiegend transparent. Unter einem „überwiegenden Aggregatszustand“ soll insbesondere der Aggregatszustand des PCM eines Objekts, insbesondere des Kühlkörpers, verstanden werden, in welchem sich zumindest 51 %, vorzugsweise zumindest 66 %, bevorzugt zumindest 90 % und besonders bevorzugt zumindest 98 % des PCM dieses Objekts, insbesondere dieses Kühlkörpers, befindet.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper eine, insbesondere metallische, Außenwandung und/oder Außenhaut mit einer thermischen Leitfähigkeit von zumindest 100 W/m*K aufweist, welche das Phasenwechselmaterial zumindest teilweise umschließt. Dadurch kann vorteilhaft eine effektive Kühlung, insbesondere ein effektiver Wärmeübertrag von dem Werkzeugfutter auf den Kühlkörper ermöglicht werden. Zudem kann durch die Außenwandung und/oder die Außenhaut vorteilhaft ein aus einer Vielzahl an Mikro- und/oder Makroteilchen bestehendes PCM und/oder ein in der Wärmeträgerflüssigkeit suspendiertes PCM in einer vorgebbaren Form umfasst werden. Insbesondere ist die Außenwandung und/oder die Außenhaut blechartig ausgebildet. Alternativ kann die Außenwandung auch als ein Frästeil und/oder ein Gussteil ausgebildet sein. Insbesondere ist die Außenwandung zumindest im Wesentlichen starr und/oder begrenzt elastisch verformbar ausgebildet. Insbesondere ist die Außenhaut zumindest teilweise als ein flexibles, flächenförmiges Gebilde, insbesondere als ein textilienartiges Gebilde ausgebildet. Insbesondere ist die Außenwandung und/oder die Außenhaut zumindest teilweise aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Kupfer, aus einer Kupferlegierung, aus Aluminium, aus Graphit und/oder aus Silber ausgebildet.
Wenn der Kühlkörper zumindest in seinem Inneren zumindest abschnittsweise von Wärmeleitstrukturen durchzogen ist, kann vorteilhaft eine effektive Kühlung mittels des Kühlkörpers erreicht werden. Insbesondere indem bei einem Kühlvorgang eine effektive Wärmeabfuhr von einem Werkzeugfutter erreicht werden kann. Vorteilhaft kann eine effektive Führung eines Wärmestroms von einem zu kühlenden Objekt, insbesondere einem Werkzeugfutter, zu einem Inneren des Kühlkörpers, insbesondere zu dem PCM des Kühlkörpers erreicht werden. Insbesondere sind die Wärmeleitstrukturen zu einem Großteil von PCM, insbesondere von PCM-Makro- und/oder Mikroteilchen, und/oder von der Wärmeträgerflüssigkeit umgeben. Insbesondere sind die Wärmeleitstrukturen dazu vorgesehen, eine Wärme, insbesondere gerichtet von dem Werkzeugfutter und/oder von der Außenwandung und/oder der Außenhaut des Kühlkörpers zu dem PMC und/oder der Wärmeträgerflüssigkeit, zu leiten. Insbesondere sind die Wärmeleitstrukturen dazu vorgesehen, eine von dem Kühlkörper aufgenommene Wärme, vorzugsweise möglichst gleichmäßig, in dem Inneren des Kühlkörpers und/oder auf das vorhandene PCM zu verteilen. Unter der Wendung „zumindest abschnittsweise durchzogen“ soll insbesondere verstanden werden, dass zumindest 30 %, vorzugsweise zumindest 50 %, vorteilhaft zumindest 70 %, bevorzugt zumindest 85 % und besonders bevorzugt zumindest 95 % eines Gesamtvolumens des Kühlkörpers von Wärmeleitstrukturen durchzogen sind. Unter der Wendung „durchzogen“ soll insbesondere verstanden werden, dass das Innere des Kühlkörpers frei ist von zusammenhängenden, sphärischen Teilbereichen mit einem Volumen größer als 15 cm³, vorzugsweise 4 cm³, vorteilhaft 2 cm³, bevorzugt 0,5 cm³ und besonders bevorzugt 0,1 cm³, die wiederum frei von Wärmeleitstrukturen und/oder frei von der Außenhaut und/oder der Außenwandung sind.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Teil der Wärmeleitstrukturen lamellenartig ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine gute Wärmeleitung und/oder Wärmeverteilung in dem Inneren des Kühlkörpers gewährleistet werden. Unter der Wendung „lamellenartig“ soll insbesondere plättchenartig und/oder - förmig verstanden werden. Insbesondere umfasst die lamellenartige Wärmeleitstruktur zumindest eine Mehrzahl gleichartig und/oder radial angeordneter Lamellen. Insbesondere bilden die Lamellen zumindest teilweise radiale Lamellen aus.
Wenn zumindest ein Teil der Wärmeleitstrukturen eine Schaumstruktur, eine Faserstruktur und/oder eine Gitterstruktur ausbildet kann eine vorteilhafte, vorzugsweise möglichst gleichmäßige Wärmeverteilung einer durch den Kühlkörper aufgenommenen Wärme innerhalb des Kühlkörpers erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Wärmestromstärke, welche bei einem Werkzeugspannvorgang auf den Kühlkörper übergeht, maximiert werden. Vorteilhaft kann eine hohe Gesamtwärmeleitfähigkeit des Kühlkörpers erreicht werden. Unter einer „Schaumstruktur“ soll insbesondere eine aus einer Vielzahl von näherungsweise sphärischen Hohlräumen bestehende Struktur verstanden werden, wobei die Hohlräume zumindest teilweise von festen, insbesondere metallischen, Wänden mit hoher Wärmeleitfähigkeit umgeben sind und wobei ein Großteil der Hohlräume zumindest eine Öffnung zu zumindest einem benachbarten Hohlraum aufweist. Vorzugsweise sind die Hohlräume der Schaumstruktur zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, mit PCM, mit PCM-Mikroteilchen und/oder mit Wärmeträgerflüssigkeit gefüllt. Unter einer „Faserstruktur“ soll insbesondere eine geordnete und/oder eine ungeordnete Struktur aus einer Vielzahl von länglichen, dünnen geraden und/oder gebogenen, vorzugsweise metallischen, Strängen verstanden werden. Insbesondere kreuzen, berühren und/oder umschlingen die Stränge sich gegenseitig vielfach. Unter einer „Gitterstruktur“ soll insbesondere ein Spezialfall der Faserstruktur verstanden werden, bei welchem eine überwiegende Zahl der Stränge in einer geordneten Struktur vorliegt.
Wenn die Wärmeleitstruktur zumindest teilweise aus Graphit und/oder aus einem Metall, insbesondere Aluminium und/oder Kupfer, ausgebildet ist, kann vorteilhaft eine hohe Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitstruktur erreicht werden.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung, welcher für sich alleine genommen, oder auch in Kombination mit zumindest einem, insbesondere in Kombination mit beliebig vielen der übrigen Aspekte der Erfindung betrachtet werden kann, ist ein eine Oberfläche des Kühlkörpers zumindest teilweise ausbildender Körper zumindest abschnittsweise plastisch und/oder elastisch verformbar ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Flexibilität erreicht werden, insbesondere indem eine Form des Kühlkörpers an eine Form eines zu kühlenden Objekts, insbesondere des Werkzeugfutters, anpassbar ausgebildet ist. Dadurch kann zudem vorteilhaft eine zu einem Wärmeübertrag vorgesehene Kontaktfläche zwischen dem Werkzeugfutter und dem Kühlkörper während dem Werkzeugspannvorgang maximiert werden, wodurch vorteilhaft eine Kühleffektivität erhöht werden kann. Insbesondere ist vorstellbar, dass der gesamte die Oberfläche des Kühlkörpers ausbildende Körper plastisch und/oder elastisch verformbar ist. Beispielsweise könnte der die Oberfläche des Kühlkörpers ausbildende Körper zumindest teilweise knetmassenartig oder schwammartig verformbar ausgebildet sein. Vorzugsweise ist zumindest der Teil des die Oberfläche des Kühlkörpers bildenden Körpers, welcher dazu vorgesehen ist, das Werkzeugfutter während des Werkzeugspannvorgangs zu kontaktieren, insbesondere zumindest der Teil des Kühlkörpers, welcher dazu vorgesehen ist, das Werkzeugfutter während des Werkzeugspannvorgangs zu kontaktieren, plastisch und/oder elastisch verformbar.
Wenn der die Oberfläche des Kühlkörpers bildende Körper als eine zumindest wesentlich formveränderliche Außenhaut ausgebildet ist, kann vorteilhaft eine einfache Anpassbarkeit des Kühlkörpers an ein zu kühlendes Objekt ermöglicht werden. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Kühleffizienz erreicht werden. Insbesondere bildet die formveränderliche Außenhaut zumindest einen Teil eines Behältnisses aus, welches mit einer flexiblen Masse an PCM, beispielsweise mit PCM-Makro- und/oder Mikroteilchen und/oder einer Suspension von PCM-Makro- und/oder Mikroteilchen in der Wärmeträgerflüssigkeit befüllbar ist. Insbesondere weist die formveränderliche Außenhaut eine durchschnittliche Dicke von weniger als 5 mm, vorteilhaft weniger als 3 mm, vorzugsweise weniger als 1,5 mm, bevorzugt weniger als 1 mm und besonders bevorzugt mehr als 0,5 mm auf. Unter der Wendung „im Wesentlichen formveränderlich“ soll insbesondere verstanden werden, dass die Außenhaut unter Druckkräften, deren Stärke insbesondere unterhalb einer werkzeuglosen Handkraft eines Menschen liegt, eine plastische und/oder eine elastische Verformung erlaubt und/oder beschädigungsfrei übersteht, welche die Außenhaut in zumindest einer Verformungsrichtung um eine Strecke verformt, welche zumindest einem 5-fachen, vorzugsweise zumindest einem 10-fachen, bevorzugt zumindest einem 20-fachen und besonders bevorzugt zumindest einem 50-fachen der durchschnittlichen Dicke der Außenhaut entspricht.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Außenhaut als eine, insbesondere flächenförmige, Textilie ausgebildet ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Flexibilität der Außenhaut erreicht werden. Zudem kann dadurch vorteilhaft eine hohe Beständigkeit der Außenhaut bei häufiger Verformung erreicht werden. Des Weiteren kann vorteilhaft eine verformbare Außenhaut aus Materialien erzeugt werden, welche ein geringes Elastizitätsmodul und/oder eine geringe Plastizität aufweisen. Unter einer „Textilie“ soll insbesondere ein flächenförmiges, räumliches aus Fasern bestehendes Gebilde verstanden werden, wobei insbesondere zumindest ein Teil der Fasern zumindest teilweise als Naturfasern, als Chemiefasern und/oder vorzugsweise als Metallfasern ausgebildet sind. Bevorzugt ist die Außenhaut als eine flächenförmige Metall-Textilie ausgebildet. Insbesondere ist die Textilie als ein Gewebe, als ein Gewirke, als ein Gestrick, als ein Geflecht, als ein Vlies und/oder als ein Filz ausgebildet.
Wenn die Textilie zumindest im Wesentlichen unzerschneidbar ausgebildet ist, kann vorteilhaft eine hohe Haltbarkeit erzeugt werden. Zudem kann vorteilhaft eine hohe Beständigkeit gegenüber einem Kontakt mit scharfen Kanten, beispielsweise Schneidenkanten von Werkzeugen, erreicht werden. Unter der Wendung „im Wesentlichen unzerschneidbar“ soll insbesondere eine Textilie verstanden werden, welche bei einer Schnittfestigkeitsprüfung nach der Norm DIN EN 388:2016 eine Schnittfestigkeit größer als 15 N, vorzugsweise größer als 20 N, vorteilhaft größer als 25 N, bevorzugt größer als 30 N und besonders bevorzugt größer als 50 N aufweist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der formveränderliche Körper dazu vorgesehen ist, sich, insbesondere in einem festen und/oder in einem flüssigen Zustand des Phasenwechselmaterials, zumindest teil- und/oder abschnittsweise an eine Außenform des Werkzeugfutters anzupassen. Dadurch kann vorteilhaft eine besonders effektive Kühlung erreicht werden. Vorteilhaft kann eine möglichst hohe Wärmestromstärke erreicht werden. Vorzugsweise ist die Anpassbarkeit und/oder die Verformbarkeit des formveränderlichen Körpers und/oder des Kühlkörpers unabhängig von dem Aggregatszustand des PCM des Kühlkörpers.
Wenn der Kühlkörper eine Gesamtmasse von weniger als 6 kg, insbesondere weniger als 5 kg und vorzugsweise weniger als 4 kg aufweist, kann vorteilhaft eine einfache Handhabung ermöglich werden. Insbesondere kann dadurch vorteilhaft eine manuelle Handhabung des Kühlkörpers ermöglicht werden. Insbesondere durch eine hohe Wärmeaufnahmekapazität des PCM in dem Kühlkörper kann vorteilhaft eine effektive Kühlung bei einem geringen Gewicht erzielt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper eine durchgehende Ausnehmung aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine kontaktierende und/oder kontaktlose Temperaturmessung des Werkzeugfutters während des Werkzeugspannvorgangs zu erlauben. Dadurch kann vorteilhaft eine Überwachung des Werkzeugspannvorgangs ermöglicht werden, wodurch insbesondere eine Kühldauer des Werkzeugspannvorgangs optimiert werden kann. Insbesondere ist die Ausnehmung dazu vorgesehen, ein Blickfeld auf ein zu kühlendes Objekt, insbesondere das Werkzeugfutter für eine Temperaturmessung mittels des kontaktlosen Temperatursensors, beispielsweise einer Wärmebildkamera, während des Werkzeugspannvorgangs zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausnehmung dazu vorgesehen sein, einen Zugang zu dem zu kühlenden Objekt, insbesondere zu dem Werkzeugfutter, für einen kontaktierenden Temperaturfühler auszubilden.
Zusätzlich wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper zumindest ein Peltierelement, insbesondere ein kaskadierendes Peltierelement, aufweist, welches mit einer wärmeleitenden Oberfläche des Kühlkörpers in Kontakt steht, wobei das Peltierelement zumindest dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil einer von dem Werkzeugfutter auf den Kühlkörper übertragenen Wärmemenge mittels eines elektrischen Stroms abzuleiten. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Kühleigenschaften erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine aktive Kühlung des Kühlkörpers ermöglicht werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass das Peltierelement zumindest dazu vorgesehen ist, zumindest eine Temperatur des Kühlkörpers zu messen. Dadurch kann vorteilhaft eine Flexibilität erhöht werden, insbesondere indem das Peltierelement flexibel zu einer Kühlung und zu einer Kontrolle eines Kühlvorgangs einsetzbar ist. Zudem kann dadurch der Werkzeugspannvorgang vorteilhaft überwacht, gesteuert und/oder zeitlich optimiert werden. Außerdem kann eine hohe Betriebssicherheit erreicht werden, da aus der Temperatur des Werkzeugfutters ermittelbar ist, ob das Werkzeugfutter zu einem Zeitpunkt von Hand berührt werden darf oder nicht.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugspannvorrichtung einen Handhabungsroboter aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, Kühlkörper automatisiert auf Werkzeugfutter aufzusetzen, Kühlkörper automatisiert von Werkzeugfuttern abzunehmen und/oder Kühlkörper automatisiert zwischen einer Regenerationseinheit und einer Werkzeugspannstation hin- und herzutransportieren. Dadurch kann vorteilhaft ein hoher Grad an Automatisierung erreicht werden, wodurch insbesondere eine hohe Arbeitstaktfrequenz erreicht werden kann und/oder insbesondere eine Verletzungsgefahr reduziert werden kann. Der Handhabungsroboter ist insbesondere als ein mehrachsiger Industrieroboter ausgebildet. Der Handhabungsroboter weist insbesondere zumindest eine Greifereinheit auf, welche zumindest dazu vorgesehen ist, zumindest einen Kühlkörper aufzunehmen und/oder zu haltern. Der Handhabungsroboter ist insbesondere dazu vorgesehen, einen regenerierten Kühlkörper in der Regenerationseinheit zu identifizieren und zu lokalisieren. Die Greifereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, den Kühlkörper von einem Kühlplatz der Regenerationseinheit aufzunehmen und zu einem Werkzeugfutter zu transportieren. Die Greifereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, den Kühlkörper auf das Werkzeugfutter aufzusetzen. Die Greifereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, den Kühlkörper von dem Werkzeugfutter abzunehmen und zu der Regenerationseinheit zu transportieren. Die Greifereinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, den Kühlkörper in einem freien Kühlplatz der Regenerationseinheit abzulegen.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Handhabungsroboter zumindest eine Wärmemengenkontrolleinheit umfasst, welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Temperatur und/oder ein Volumen, insbesondere eine Wärmemenge, eines erhitzten Werkzeugfutters abzuschätzen, insbesondere zu messen, und wobei der Handhabungsroboter dazu vorgesehen ist, auf Basis der von der Wärmemengenkontrolleinheit ermittelten Daten einen passenden Kühlkörper aus einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden Kühlkörpern auszuwählen. Dadurch kann vorteilhaft eine Kühlung mit einem hohen Grad an Effektivität und/oder mit einem hohen Grad an Sicherheit ermöglicht werden. Vorteilhaft wählt der Handhabungsroboter dadurch nur bereits ausreichend, vorzugsweise vollständig, regenerierte Kühlkörper für einen Einsatz in einem Werkzeugspannvorgang aus. Die Wärmemengenkontrolleinheit umfasst insbesondere zumindest ein Sensorelement, welches vorzugsweise dazu vorgesehen ist, die Temperatur des erhitzten Werkzeugfutters zu messen. Die Wärmemengenkontrolleinheit umfasst insbesondere zumindest ein weiteres Sensorelement, welches vorzugsweise dazu vorgesehen ist, die ein Volumen des erhitzten Werkzeugfutters zu bestimmen. Vorzugsweise ist die Wärmemengenkontrolleinheit dazu vorgesehen, zumindest auf Basis von Daten des Sensorelements und/oder des weiteren Sensorelements eine in dem Werkzeugfutter gespeicherte, insbesondere überschüssige, Wärmemenge zu berechnen. Die Werkzeugspannvorrichtung umfasst insbesondere eine Steuer- und/oder Regeleinheit. Unter einer „Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer „Steuerelektronik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Speichereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist insbesondere zumindest zu einer Steuerung des Handhabungsroboters vorgesehen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, die durch die Wärmemengenkontrolleinheit berechnete Wärmemenge mit den Wärmekapazitäten von sich in der Regenerationseinheit befindlichen Kühlkörpern abzugleichen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, auf Basis des Abgleichs der durch die Wärmemengenkontrolleinheit berechneten Wärmemenge mit den Wärmekapazitäten von den sich in der Regenerationseinheit befindlichen Kühlkörpern eine Auswahl eines passenden Kühlkörpers zu treffen, wobei insbesondere der passende Kühlkörper eine Wärmekapazität aufweist, welche die berechnete Wärmemenge zumindest um 15 %, vorzugsweise zumindest um 25 % und bevorzugt zumindest um 50 % übersteigt. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, den Handhabungsroboter derart zu steuern, dass der Handhabungsroboter den passenden Kühlkörper aus der Regenerationseinheit entfernt und auf das zu kühlende Werkzeugfutter aufsetzt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper zumindest eine Heatpipe umfasst. Dadurch kann vorteilhaft eine effektive Kühlung, insbesondere ein effektiver Wärmeabfluss, mittels des Kühlkörpers erreicht werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine hohe Wärmestromdichte erreicht werden. Insbesondere umfasst die Heatpipe eine Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit, vorzugsweise Wasser. Insbesondere ist die Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit zu einem Wärmetransport innerhalb der Heatpipe, vorzugsweise mittels verdampfen, vorgesehen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Heatpipe ein Steuerventil aufweist, welches zumindest dazu vorgesehen ist, einen Kühlvorgang des Kühlkörpers zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Dadurch kann vorteilhaft ein Kühlvorgang des Kühlkörpers gezielt aktiviert und/oder deaktiviert werden. Insbesondere führt eine Öffnung des Steuerventils zu einer Verdampfung der Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit und damit zu einem Wärmetransport. Insbesondere führt ein Schließen des Steuerventils zu einem Stopp der Verdampfung der Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit und damit zu einem Stopp des Wärmetransports. Insbesondere weist die Heatpipe zwei, vorzugsweise vakuumierte, Teilbereiche auf, welche durch das Steuerventil voneinander trennbar sind und/oder miteinander verbindbar sind.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Heatpipe einen regenerierbaren Adsorber und/oder einen regenerierbaren Kondenser umfasst. Dadurch kann vorteilhaft eine effektive Kühlung, insbesondere ein effektiver Wärmetransport durch die Heatpipe ermöglicht werden. Vorteilhaft kann durch den regenerierbaren Adsorber und/oder den regenerierbaren Kondenser eine hohe Anzahl an sukzessiven Kühlvorgängen durch einen Kühlkörper ermöglicht werden. Insbesondere ist der regenerierbare Adsorber aus einem Material ausgebildet, welches bei tiefem Partialdruck, beispielsweise bei einem Partialdruck unterhalb von 10 mbar, ein hohes Adsorptionsvermögen, beispielsweise ein Adsorptionsvermögen für Wasser, welches zumindest einem Adsorptionsvermögen von Kieselgel bei Raumtemperatur und/oder einem Adsorptionsvermögen von Zeolith 13X (Aluminosilicat) bei Raumtemperatur entspricht, aufweist. Vorzugsweise ist der Adsorber zumindest teilweise von einem Granulat aus Kieselgel und/oder von einem Granulat aus einem Zeolith, insbesondere aus Zeolith 13X, gebildet. Insbesondere ist der Adsorber durch ein Ausheizen regenerierbar, insbesondere trockenbar. Vorzugsweise wird zu einer Herstellung einer Einsatzbereitschaft des Kühlkörpers mit der Heatpipe der Adsorber regeneriert und im Anschluss an die Regeneration das Steuerventil geschlossen. Dadurch ist der Kühlkörper vorteilhaft „aufgeladen“ und/oder einsatzbereit und kann vorteilhaft bei Raumtemperatur gelagert werden. Insbesondere ist der regenerierbare Kondenser aus einem Material gebildet, welches geeignete Oberflächeneigenschaften für eine Kondensation von gasförmigen Wasser aufweist. Insbesondere ist der Kondenser als ein Eisblock und/oder als ein Behälter, welcher dazu vorgesehen ist, gefrorenes Wasser zu umschließen, ausgebildet. Insbesondere ist der Kondenser durch ein Abkühlen, insbesondere ein Einfrieren, regenerierbar. Vorzugsweise wird zu einer Herstellung einer Einsatzbereitschaft des Kühlkörpers mit der Heatpipe der Kondenser regeneriert und im Anschluss an die Regeneration das Steuerventil geschlossen.
Außerdem wird ein Kühlkörper vorgeschlagen.
Ferner wird ein Verfahren zu einem Abkühlen eines Werkzeugs während eines thermischen Einspannvorgangs des Werkzeugs in ein Werkzeugfutter mittels der Werkzeugspannvorrichtung vorgeschlagen, wobei die Werkzeugspannvorrichtung eine Regenerationseinheit aufweist und wobei der Kühlkörper zu einem Kühlvorgang des Werkzeugfutters von der Regenerationseinheit entkoppelt auf das Werkzeugfutter aufgesetzt wird. Dadurch können insbesondere vorteilhafte Kühleigenschaften, insbesondere bei einem Werkzeugspannvorgang, erreicht werden. Insbesondere kann eine einfache Handhabung der Kühleinheit, insbesondere des Kühlkörpers, gewährleistet werden. Vorteilhaft weist der Kühlkörper eine unbeschränkte Bewegungsfreiheit auf. Insbesondere kann eine sichere Handhabung der Kühleinheit, insbesondere des Kühlkörpers, gewährleistet werden.
Die erfindungsgemäße Werkzeugspannvorrichtung, der erfindungsgemäße Kühlkörper und/oder das erfindungsgemäße Verfahren soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Werkzeugspannvorrichtung, der erfindungsgemäße Kühlkörper und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind sechs Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Werkzeugspannvorrichtung mit einer Kühleinheit,
2 eine schematische Darstellung der Kühleinheit mit einer Mehrzahl von Kühlkörpern,
3a eine schematische seitliche Schnittansicht durch einen Kühlkörper der Kühleinheit und durch ein Werkzeugfutter, auf das der Kühlkörper aufgesetzt ist,
3b eine schematische seitliche Schnittansicht durch einen Kühlkörper der Kühleinheit mit einer Wärmeleitstruktur und ein durch ein weiteres Werkzeugfutter auf das der Kühlkörper aufgesetzt ist,
4 eine schematische Ansicht eines Schnitts durch den Kühlkörper und durch das Werkzeugfutter entlang einer in 3a angedeuteten Schnittachse A,
5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens,
6 einen Ausschnitt einer alternativen Werkzeugspannvorrichtung mit einer alternativen Kühleinheit mit einer alternativen Wärmeleitstruktur,
7 einen Ausschnitt einer zweiten alternativen Werkzeugspannvorrichtung mit einer zweiten alternativen Kühleinheit mit einer zweiten alternativen Wärmeleitstruktur,
8 einen Ausschnitt einer dritten alternativen Werkzeugspannvorrichtung mit einer dritten alternativen Kühleinheit und mit einer dritten alternativen Wärmeleitstruktur,
9 eine schematische, perspektivische Ansicht eines vierten alternativen Kühlkörpers einer vierten alternativen Werkzeugspannvorrichtung,
10 eine schematische Darstellung einer fünften alternativen Werkzeugspannvorrichtung mit einer fünften alternativen Kühleinheit,
11 eine schematische, perspektivische Schnittansicht eines sechsten alternativen Kühlkörpers einer sechsten alternativen Werkzeugspannvorrichtung und
12 eine schematische, perspektivische Schnittansicht eines siebten alternativen Kühlkörpers einer siebten alternativen Werkzeugspannvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Werkzeugspannvorrichtung mit einer Kühleinheit 14a. Die Werkzeugspannvorrichtung ist zu einem thermischen Spannen eines Werkzeugs 10a in einem Werkzeugfutter 12a vorgesehen. Das in 1 gezeigte Werkzeug 10a ist als ein Zerspanwerkzeug ausgebildet. Das Werkzeugfutter 12a ist als ein Schrumpffutter ausgebildet. Die Kühleinheit 14a ist dazu vorgesehen, das Werkzeug 10a durch eine Abkühlung des zuvor thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters 12a in dem Werkzeugfutter 12a zu befestigen.
Die Werkzeugspannvorrichtung weist eine Werkzeugspannstation 68a auf. Die Werkzeugspannstation 68a ist dazu vorgesehen, das Werkzeugfutter 12a derart zu haltern, dass ein Werkzeugspannvorgang, bei welchem ein Werkzeug 10a in das Werkzeugfutter 12a eingespannt wird vorgenommen werden kann.
Die Kühleinheit 14a umfasst einen Kühlkörper 16a. Der Kühlkörper 16a ist zu einer Abkühlung des Werkzeugfutters 12a durch ein Herstellen eines thermischen Kontakts des Kühlkörpers 16a mit dem Werkzeugfutter 12a vorgesehen. Der Kühlkörper 16a ist dazu vorgesehen auf das zuvor thermisch aufgeweitete Werkzeugfutter 12a aufgesetzt zu werden. Zu einem Aufsetzen des Kühlkörpers 16a auf das Werkzeugfutter 12a wird der Kühlkörper 16a über das Werkzeug 10a gestülpt. Zu einem Aufsetzen des Kühlkörpers 16a auf das Werkzeugfutter 12a wird der Kühlkörper 16a über das Werkzeugfutter 12a gestülpt.
Die Werkzeugspannvorrichtung weist eine Regenerationseinheit 18a auf. Die Regenerationseinheit 18a ist zu einer Regeneration eines Kühlkörpers 16a vorgesehen. Die Regenerationseinheit 18a ist dazu vorgesehen, einem Kühlkörper 16a eine während dem Werkzeugspannvorgang aufgenommene Wärmeenergie wieder zu entziehen. Die Regenerationseinheit 18a ist zu einer aktiven Kühlung des Kühlkörpers 16a vorgesehen. Der Kühlkörper 16a ist entkoppelt von der Regenerationseinheit 18a ausgebildet. Der Kühlkörper 16a ist während des Werkzeugspannvorgangs frei von jeglicher Kopplung und/oder Verbindung mit der Regenerationseinheit 18a. Der Kühlkörper 16a ist während des Werkzeugspannvorgangs frei von Schlauch- und/oder Kabelverbindungen mit der Regenerationseinheit 18a. Der Kühlkörper 16a ist während des Werkzeugspannvorgangs frei von Kopplungen mit jeglichen externen Kühlkreisläufen. Der Kühlkörper 16a ist während des Werkzeugspannvorgangs nicht aktiv gekühlt. Der Kühlkörper 16a ist entkoppelt von der Regenerationseinheit 18a auf das Werkzeugfutter 12a aufsetzbar ausgestaltet.
Die Regenerationseinheit 18a ist zu einer im Wesentlichen gasunabhängigen Regeneration des Kühlkörpers 16a vorgesehen. Die Regenerationseinheit 18a ist zu einer im Wesentlichen flüssigkeitsunabhängigen Regeneration des Kühlkörpers 16a vorgesehen. Die Regenerationseinheit 18a ist zu einer gebläseunabhängigen und/oder ventilatorunabhängigen Regeneration des Kühlkörpers 16a vorgesehen. Die Regenerationseinheit 18a weist ein Kühlelement 20a auf. Das Kühlelement 20a ist dazu vorgesehen, bei einem Regenerationsvorgang des Kühlkörpers 16a eine durch den Kühlkörper 16a bei einem Abkühlen des Werkzeugfutters 12a aufgenommene Wärmemenge zu einem Großteil aufzunehmen. Das Kühlelement 20a ist aus einem Kühlmedium 22a ausgebildet. Das Kühlmedium 22a ist als ein massiver Block aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Metall, ausgebildet. Das Kühlelement 20a weist eine Masse auf, welche ein Vielfaches größer ist als die Masse des Kühlkörpers 16a. Die Masse des Kühlelements 20a ist mindestens 10-mal größer als die Masse des Kühlkörpers 16a. Alternativ oder zusätzlich kann das Kühlelement 20a ein Kühlmedium 22a, beispielsweise ein zumindest teilweise flüssiges Kühlmedium 22a (z.B. Wasser) umfassen und/oder umschließen. Alternativ oder zusätzlich kann das Kühlmedium 22a des Kühlelements 20a ein Phasenwechselmaterial 40a umfassen.
Die Regenerationseinheit 18a ist zu einer Regeneration einer Mehrzahl an Kühlkörpern 16a vorgesehen (vgl. auch 2). Die Regenerationseinheit 18a ist zu einer zeitgleichen Regeneration der Mehrzahl an Kühlelementen 20a vorgesehen. Es ist denkbar, dass eine einzelne Regenerationseinheit 18a zusammen mit einer Mehrzahl an simultan betriebenen Werkzeugspannstationen 68a betreibbar ist. Dadurch kann vorteilhaft eine hohe Effizienz erreicht werden. Die Regenerationseinheit 18a umfasst eine Mehrzahl an Kühlplätzen 30a. Die Kühlplätze 30a bilden Aufnahmebereiche 32a für Kühlkörper 16a aus. Die Kühlplätze 30a bilden festgelegte Orte innerhalb der Regenerationseinheit 18a aus, an welchen eine Regeneration von Kühlkörpern 16a stattfinden kann. Jedem Kühlplatz 30a ist ein Kühlelement 20a zugeordnet. Die Kühlplätze 30a bilden Kontaktbereiche und/oder Kontaktstellen zu dem Kühlelement 20a aus. Die Kühlplatze 30a sind derart voneinander beabstandet in der Regenerationseinheit 18a angeordnet, dass zwei in benachbarten Kühlplätzen 30a angeordnete Kühlkörper 16a im Wesentlichen frei sind von gegenseitigen thermischen Wechselwirkungen. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten Kühlplätzen 30a der Regenerationseinheit 18a beträgt mindestens 10 cm.
Die Regenerationseinheit 18a ist dazu vorgesehen, den Kühlkörper 16 auf eine Temperatur abzukühlen, welche wesentlich unterhalb einer Raumtemperatur von 25°C liegt. Die Regenerationseinheit 18a ist dazu vorgesehen, den Kühlkörper 16 auf eine Temperatur abzukühlen, welche unterhalb eines Gefrierpunkts von reinem Wasser bei einem Normal-Atmosphärendruck liegt. Die Regenerationseinheit 18a umfasst ein Peltierelement 24a. Das Peltierelement 24a ist als ein kaskadiertes Peltierelement, insbesondere ein Kaskaden-Peltierelement, ausgebildet. Das Peltierelement 24a ist dazu vorgesehen, Wärme von dem Kühlelement 20a abzuführen. Das Peltierelement 24a ist dazu vorgesehen, das Kühlelement 20a zu kühlen. Das Peltierelement 24a ist dazu vorgesehen, indirekt den Kühlkörper 16a zu kühlen. Das Peltierelement 24a kontaktiert eine Oberfläche des Kühlelements 20a. Es ist denkbar, dass die Kühleinheit 14a eine Vielzahl an Peltierelementen 24a aufweist. Beispielsweise kann jedem Kühlplatz 30a ein Peltierelement 24a oder eine Mehrzahl an Peltierelementen 24a zugeordnet sein. Das Peltierelement 24a ist dazu vorgesehen, eine Temperatur des Kühlelements 20a zu bestimmen.
Die Werkzeugspannvorrichtung weist einen Handhabungsroboter 66a auf. In 1 ist der Handhabungsroboter 66a schematisch während eines Vorgangs eines Aufsetzens des Kühlkörpers 16a auf das Werkzeugfutter 12a gezeigt. Zudem ist mit gestrichenen Linien der Handhabungsroboter 66a bei einem Vorgang eines Aufnehmens eines Kühlkörpers 16a von einem Kühlplatz 30a der Regenerationseinheit 18a gezeigt. Der Handhabungsroboter 66a ist dazu vorgesehen, Kühlkörper 16a automatisiert auf Werkzeugfutter 12a aufzusetzen. Der Handhabungsroboter 66a ist dazu vorgesehen, Kühlkörper 16a automatisiert von Werkzeugfuttern 12a abzunehmen. Der Handhabungsroboter 66a ist dazu vorgesehen, Kühlkörper 16a automatisiert zwischen der Regenerationseinheit 18a und der Werkzeugspannstation 68a hin- und herzutransportieren. Der Handhabungsroboter 66a ist als ein mehrachsiger Industrieroboter ausgebildet. Der Handhabungsroboter 66a weist eine Greifereinheit 72a auf. Die Greifereinheit 72a ist dazu vorgesehen, Kühlkörper 16a zu greifen. Die Greifereinheit 72a ist dazu vorgesehen, Kühlkörper 16a in Kühlplätzen 30a abzulegen und/oder aus Kühlplätzen 30a zu entnehmen.
Der Handhabungsroboter 66a umfasst eine Wärmemengenkontrolleinheit 70a. Die Wärmemengenkontrolleinheit 70a ist dazu vorgesehen, eine Temperatur und/oder ein Volumen eines erhitzten Werkzeugfutters 12a abzuschätzen. Die Werkzeugspannvorrichtung weist ein Sensorelement 74a auf. Das Sensorelement 74a ist dazu vorgesehen, die Temperatur des Werkzeugfutters 12a nach einem thermischen Aufweiten des Werkzeugfutters 12a, beispielsweise mittels einer Induktionsspule, und vor einem Aufsetzen des Kühlkörpers 16a zu detektieren. Das Sensorelement 74a ist als ein kontaktloser Temperatursensor ausgebildet. Die Werkzeugspannvorrichtung weist ein weiteres Sensorelement 76a auf. Das weitere Sensorelement 76a ist dazu vorgesehen ein Volumen des Werkzeugfutters 12a zu detektieren. Das weitere Sensorelement 76a ist als ein kontaktloser Volumensensor, insbesondere als eine Kamera ausgebildet. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind das Sensorelement 74a und das weitere Sensorelement 76a einstückig zueinander ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass die Sensorelemente 74a, 76a getrennt voneinander ausgebildet sind und/oder dass die Werkzeugspannvorrichtung weitere Sensorelemente aufweist. Die Wärmemengenkontrolleinheit 70a ist dazu vorgesehen, aus den Messdaten der Sensorelemente 74a, 76a eine durch das Erhitzen während des Werkzeugspannvorgangs in das Werkzeugfutter 12a eingebrachte Wärmemenge zu berechnen.
Die Werkzeugspannvorrichtung weist eine Steuer- und/oder Regeleinheit 78a auf. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 78a ist dazu vorgesehen, den Handhabungsroboter 66a zu steuern und/oder zu regeln. Der Handhabungsroboter 66a ist dazu vorgesehen, auf Basis der von der Wärmemengenkontrolleinheit 70a ermittelten Daten einen passenden Kühlkörper 16a aus der Vielzahl von zur Verfügung stehenden Kühlkörpern 16a auszuwählen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 78a ist dazu vorgesehen, den Handhabungsroboter 66a auf Basis der von der Wärmemengenkontrolleinheit 70a ermittelten Daten zu steuern. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 78a ist dazu vorgesehen, die Regenerationsstatus der in der Regenerationseinheit 18a gelagerten Kühlkörper 16a auszulesen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 78a ist dazu vorgesehen, den Zugriff des Handhabungsroboters 66a auf die Kühlkörper 16a der Regenerationseinheit 18a in Abhängigkeit von deren Regenerationsstatus zu steuern. Vollständig regenerierte Kühlkörper 16a werden dabei von dem Handhabungsroboter 66a bevorzugt gegenüber unregenerierten Kühlkörpern 16a und/oder nur teilweise regenerierten Kühlkörpern 16a aus der Regenerationseinheit 18a entnommen.
Die 2 zeigt eine Draufsicht auf die Regenerationseinheit 18a mit der Mehrzahl an durch Kühlkörper 16a besetzten Kühlplätzen 30a. Die Regenerationseinheit 18a weist eine Anzeigeeinheit 36a auf. Die Anzeigeeinheit 36a umfasst eine Mehrzahl an Anzeigeelementen 34a. Jedem Kühlplatz 30a ist ein Anzeigeelement 34a der Anzeigeeinheit 36a zugewiesen. Das Anzeigeelement 34a ist dazu vorgesehen, einen Regenerationsstatus des dem jeweiligen Kühlplatz 30a zugeordneten Kühlkörpers 16a anzuzeigen. Beispielsweise zeigt ein Aufleuchten eines Anzeigeelements 34a eine Einsatzbereitschaft, insbesondere eine vollständige Regeneration, eines Kühlkörpers 16a an. Alternativ oder zusätzlich kann die Anzeigeeinheit 36a einen Bildschirm umfassen, welcher dazu vorgesehen ist Anzeigeelemente 34a anzuzeigen.
3a zeigt einen zentralen seitlichen Schnitt durch den Kühlkörper 16a. Der Kühlkörper 16a weist in einem Zentrum der Zylinderform eine durchgehende Ausnehmung 80a auf. Die Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a verläuft parallel zu einer Aufsetzrichtung 82a des Kühlkörpers 16a. Die Aufsetzrichtung 82a bildet eine Richtung aus, entlang welcher der Kühlkörper 16a bei einem Aufsetzvorgang auf ein Werkzeugfutter 12a bewegt wird. Die Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a ist dazu vorgesehen, das Werkzeugfutter 12a bei einem Werkzeugspannvorgang aufzunehmen. Die Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a weist angeschrägte Seitenwände auf (vgl. auch 3). Die Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a weist eine konisch zulaufende Form auf. Die Form der Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a ist derart ausgebildet, dass der Kühlkörper 16a bei einem Aufsetzen auf das Werkzeugfutter 12a fest auf dem Werkzeugfutter 12a aufsitzt. Die Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a und das Werkzeugfutter 12a bilden während des Werkzeugspannvorgangs zumindest abschnittsweise einen Formschluss aus.
Die Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a weist in einer Radialrichtung der Ausnehmung 80a eine Oberfläche 56a auf. Die Oberfläche 56a der Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a ist durch einen Körper 62a ausgebildet, welcher abschnittsweise plastisch und/oder elastisch verformbar ausgebildet ist. Die Oberfläche 56a der Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a ist plastisch und/oder elastisch verformbar. Der die Oberfläche 56a der Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a ausbildende formveränderliche Körper 62a ist dazu vorgesehen, sich in seiner Form bei einem Aufsetzen des Kühlkörpers 16a auf ein zu kühlendes Werkzeugfutter 12a an eine Außenform des zu kühlenden Werkzeugfutters 12a plastisch und/oder elastisch anzupassen. Der die Oberfläche 56a des Kühlkörpers 16a bildende Körper 62a ist als eine formveränderliche Außenhaut 58a ausgebildet. Die Außenhaut 58a ist als eine Textilie 60a ausgebildet. Die Textilie 60a weist eine hohe Widerstandskraft gegenüber einem Kontakt mit scharfen Schneidenkanten von Werkzeugen 10a auf. Die Textilie 60a ist unzerschneidbar. Die formveränderliche Außenhaut 58a weist eine Wärmeleitfähigkeit größer als 50 W/m*K auf. 3b zeigt die gleiche Ansicht des Kühlkörpers 16a wie 3b mit dem Unterschied, dass der Kühlkörper auf ein weiteres Werkzeugfutter 12'a aufgesetzt ist, welches eine Außenform aufweist, die verschieden ist von einer Außenform des Werkzeugfutters 12a aus 3a. Der die Oberfläche 56a der Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a ausbildende formveränderliche Körper 62a passt sich in seiner Form auf die Außenform des weiteren Werkzeugfutters 12'a plastisch und/oder elastisch an.
Der Kühlkörper 16a weist eine Gesamtmasse von weniger als 6 kg auf. Der Kühlkörper 16a weist eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Außenform auf. Der Kühlkörper 16a ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Ausnehmung 80a des Kühlkörpers 16a verläuft entlang einer Zylinderachse des Kühlkörpers 16a. Alternativ kann der Kühlkörper 16a auch eine asymmetrische und/oder von einer Zylinderform verschiedene Außenform aufweisen, beispielswese eine Quaderform. Der Kühlkörper 16a weist in einer außenliegenden Umfangsrichtung eine thermisch isolierende Isolationsschicht 28a auf. Die Isolationsschicht 28a ist dazu vorgesehen, Oberflächenkondensation von Luftfeuchtigkeit und/oder Verletzungen, welche bei einer Berührung durch eine zu heiße und/oder zu kalte Oberfläche hervorgerufen werden können, zu verhindern. Die Isolationsschicht 28a ist aus einem temperaturbeständigen Kunststoff ausgebildet. Die Isolationsschicht 28a ist von einem Gummi gebildet.
Die Kühleinheit 14a ist teilweise aus einem Phasenwechselmaterial 40a ausgebildet. Der Kühlkörper 16a der Kühleinheit 14a ist teilweise aus dem Phasenwechselmaterial 40a ausgebildet. Ein Inneres des Kühlkörpers 16a ist teilweise mit dem Phasenwechselmaterial 40a gefüllt. Der Kühlkörper 16a umfasst eine Außenwandung 46a welche das Phasenwechselmaterial 40a zumindest teilweise umschließt. Der Kühlkörper 16a umfasst die Außenhaut 58a welche das Phasenwechselmaterial 40a zumindest teilweise umschließt. Die Außenwandung 46a das Kühlkörpers 16a und/oder die Außenhaut 58a des Kühlkörpers 16a weisen eine thermische Leitfähigkeit von zumindest 100 W/m*K auf.
Das Phasenwechselmaterial 40a ist dazu vorgesehen, die durch den Kühlkörper 16a bei dem Werkzeugspannvorgang aufgenommene Wärme in einen Phasenübergang zu stecken, bzw. in einem Phasenübergang zu speichern. Das Phasenwechselmaterial 40a ist als ein organisches Phasenwechselmaterial ausgebildet. Das Phasenwechselmaterial 40a weist eine Schmelzenthalpie auf, welche größer als 150 kJ/kg, vorzugsweise größer als 180 kJ/kg, vorteilhaft größer als 200 kJ/kg, bevorzugt größer als 220 kJ/kg und besonders bevorzugt größer als 250 kJ/kg ist. Das Phasenwechselmaterial 40a weist eine Schmelztemperatur auf, welche kleiner als 80°C, vorzugsweise kleiner als 70°C, vorteilhaft kleiner als 60°C und bevorzugt kleiner als 50°C ist. Besonderes bevorzugt ist die Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials 40a kleiner als eine eine Verbrennung zumindest ersten Grades auf menschlicher Haut erzeugende Temperatur. Das Phasenwechselmaterial 40a weist in einem festen Aggregatszustand eine thermische Leitfähigkeit auf, welche höher als 0,15 W/m*K, insbesondere höher als 0,2 W/m*K, vorzugsweise höher als 0,25 W/m*K, bevorzugt höher als 0,3 W/m*K und besonders bevorzugt höher als 0,5 W/m*K ist.
Der Kühlkörper 16a weist ein Indikatorelement 44a auf (vgl. 1 oder 2). Das Indikatorelement 44a ist dazu vorgesehen, den überwiegenden Aggregatszustand des Phasenwechselmaterials 40a des Kühlkörpers 16a anzuzeigen. Das Indikatorelement 44a ist als ein transparentes Element, insbesondere ein Fenster, ausgebildet. Das transparente Element erlaubt einen Blick in das Innere des Kühlkörpers 16a. Das transparente Element erlaubt einen Blick auf das Phasenwechselmaterial 40a in dem Inneren des Kühlkörpers 16a.
4 zeigt einen ebenen Schnitt durch den Kühlkörper 16a entlang einer in 3 angedeuteten Schnittachse A. Zudem ist in 4 eine Detailansicht des sich in dem Inneren des Kühlkörpers 16a befindlichen Phasenwechselmaterials 40a in einer schematischen Vergrößerung gezeigt. Das Phasenwechselmaterial 40a der Kühleinheit 14a liegt in Form einer Vielzahl von voneinander getrennt ausgebildeten Makro- und/oder Mikroteilchen 38a vor. Das Phasenwechselmaterial 40a des Kühlkörpers 16a liegt in Form einer Vielzahl von voneinander getrennt ausgebildeten Makro- und/oder Mikroteilchen 38a vor. Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a sind überwiegend sphärisch. Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a weisen eine Hülle 84a auf. Die Hülle 84a der Makro- und/oder Mikroteilchen 38a ist aus einem Material mit hoher chemischer und/oder thermischer Stabilität ausgebildet. Die Hülle 84a der Makro- und/oder Mikroteilchen 38a ist zumindest bis zu Temperaturen von 250°C thermisch stabil. Die Hülle 84a der Makro- und/oder Mikroteilchen 38a ist zumindest gegenüber Salzlösungen chemisch stabil. Die Hülle 84a der Makro- und/oder Mikroteilchen 38a ist aus einem Metall, beispielsweise Stahl oder Kupfer, und/oder aus einem Kunststoff, beispielsweise einem Polyolefin (z.B. Polypropylen). Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a weisen einen inneren Kern 86a auf. Der innere Kern 86a der Makro- und/oder Mikroteilchen 38a umfasst ein Phasenwechselmaterial 40a. Bei einer Wärmezufuhr zu den Makro- und/oder Mikroteilchen 38a ist vorgesehen, dass der innere Kern 86a der Makro- und/oder Mikroteilchen 38a seinen Aggregatszustand ändert, insbesondere verflüssigt wird, während der Aggregatszustand der Hülle 84a unverändert bleibt. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a zumindest teilweise mehrere Hüllen 84a und/oder mehrere voneinander separierte Kerne 86a aufweisen.
Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a sind lose in dem Inneren des Kühlkörpers 16a verteilt. Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a liegen in einer schüttfähigen Form vor. Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a liegen in einer rieselfähigen Form vor. Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a weisen unterschiedliche Größen auf. Alternativ ist denkbar, dass die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a zumindest im Wesentlichen identische Größen aufweisen. Mikroteilchen weisen maximale Durchmesser im Bereich von einigen Mikrometern bis zu einem Millimeter auf. Makroteilchen weisen maximale Durchmesser im Bereich von einem Millimeter bis zu einem Zentimeter auf. Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a bilden Zwischenräume aus. Die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a sind in einer Wärmeträgerflüssigkeit 42a suspendiert. Die Wärmeträgerflüssigkeit 42a ist dazu vorgesehen, die Zwischenräume zwischen den Makro- und/oder Mikroteilchen 38a auszufüllen. Die Wärmeträgerflüssigkeit 42a weist eine Wärmeleitfähigkeit auf, welche zumindest der Wärmeleitfähigkeit von flüssigem Wasser entspricht. Die Wärmeträgerflüssigkeit 42a ist dazu vorgesehen, durch die Kühleinheit 14a und/oder den Kühlkörper 16a aufgenommene Wärme effektiv zu den Makro- und/oder Mikroteilchen 38a, insbesondere zu dem Phasenwechselmaterial 40a des inneren Kerns 86a der Makro- und/oder Mikroteilchen 38a, zu transportieren und/oder zu leiten, bzw. an die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a zu verteilen.
Der Kühlkörper 16a weist eine durchgehende Ausnehmung 64a auf. Die durchgehende Ausnehmung 64a des Kühlkörpers 16a ist dazu vorgesehen, eine kontaktierende und/oder kontaktlose Temperaturmessung einer Temperatur des Werkzeugfutters 12a während des Werkzeugspannvorgangs zu erlauben. Die durchgehende Ausnehmung 64a des Kühlkörpers 16a ist als eine Art Tunnel ausgebildet.
Der Kühlkörper 16a ist in seinem Inneren von Wärmeleitstrukturen 48a durchzogen (vgl. auch 3). Die Wärmeleitstrukturen 48a sind zu einem Transport, zu einer Führung und/oder zu einer Verteilung der durch den Kühlkörper 16a bei dem Werkzeugspannvorgang aufgenommenen Wärme vorgesehen. Die Wärmeleitstrukturen 48a sind zu einer Übertragung und/oder Verteilung der durch den Kühlkörper 16a bei dem Werkzeugspannvorgang aufgenommenen Wärme an die Makro- und/oder Mikroteilchen 38a vorgesehen. Die Wärmeleitstrukturen 48a sind zu einer Übertragung und/oder Verteilung der durch den Kühlkörper 16a bei dem Werkzeugspannvorgang aufgenommenen Wärme an das Phasenwechselmaterial 40a vorgesehen. Die Wärmeleitstrukturen 48a sind zu einer Ab- und/oder Ausleitung der in dem Kühlkörper 16a, insbesondere der in dem Phasenwechselmaterial 40a des Kühlkörpers 16a, im Anschluss an den Werkzeugspannvorgang gespeicherten Wärme zu der Regenerationseinheit 18a vorgesehen. Die Wärmeleitstrukturen 48a sind derart ausgebildet, dass eine Oberfläche der Wärmeleitstrukturen 48a und/oder eine Kontaktfläche der Wärmeleitstrukturen 48a mit dem Phasenwechselmaterial 40a und/oder den Makro- und/oder Mikroteilchen 38a maximiert ist.
Die in den 3 und 4 gezeigten Wärmeleitstrukturen 48a sind lamellenartig ausgebildet. Es ist denkbar, dass zumindest eine Lamelle der Wärmeleitstruktur 48a in weiteren Unterlamellen verzweigt ist. Die Wärmeleitstrukturen 48a sind aus einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit oberhalb von 100 W/m*K ausgebildet. Die Wärmeleitstrukturen 48a sind zumindest teilweise aus Graphit und/oder aus einem Metall ausgebildet.
5 zeigt ein Ablaufdiagram eines Verfahrens zu einem Abkühlen eines Werkzeugs 10a während eines thermischen Einspannvorgangs des Werkzeugs 10a in ein Werkzeugfutter 12a mittels der Werkzeugspannvorrichtung. In zumindest einem Verfahrensschritt 88a wird das Werkzeugfutter 12a in die Werkzeugspannstation 68a eingesetzt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 90a wird eine Induktionseinheit mit einer Induktionsspule auf das Werkzeugfutter 12a aufgesetzt. Das Aufsetzen der Induktionseinheit auf das Werkzeugfutter 12a kann hierbei manuell oder automatisiert erfolgen. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 92a wird das Werkzeugfutter 12a mittels der Induktionseinheit aufgeheizt. Durch das Aufheizen des Werkzeugfutters 12a wird eine Öffnung des Werkzeugfutters 12a, welche zu einer Aufnahme eines Werkzeugs 10a in dem Werkzeugfutter 12a dient, thermisch aufgeweitet. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 94a wird das Werkzeug 10a in die aufgeweitete Öffnung des Werkzeugfutters 12a eingesetzt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 96a wird die Induktionseinheit mit der Induktionsspule von dem Werkzeugfutter 12a abgenommen. Das Abnehmen der Induktionseinheit von dem Werkzeugfutter 12a kann hierbei manuell oder automatisiert erfolgen. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 98a wird der Kühlkörper 16a von der Regenerationseinheit 18a entkoppelt. Dazu wird der Kühlkörper 16a aus dem ihm zugewiesenen Kühlplatz 30a der Regenerationseinheit 18a entnommen und angehoben. Die entkoppelte Entnahme des Kühlkörpers 16a aus der Regenerationseinheit 18a kann hierbei manuell oder automatisiert mittels des Handhabungsroboters 66a erfolgen. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 100a wird der Kühlkörper 16a zu einem Kühlvorgang des Werkzeugfutters 12a von der Regenerationseinheit 18a entkoppelt auf das Werkzeugfutter 12a aufgesetzt. Das entkoppelte Aufsetzen des Kühlkörpers 16a auf das Werkzeugfutter 12a kann hierbei manuell oder automatisiert mittels des Handhabungsroboters 66a erfolgen. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 102a wird der Kühlkörper 16a in einen thermischen Kontakt mit dem Werkzeugfutter 12a gebracht. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 104a wird eine Form des Kühlkörpers 16a an eine Außenform des Werkzeugfutters 12a angepasst. Diese Anpassung erfolgt selbsttätig durch eine Verformung der Oberfläche 56a des plastisch und/oder elastisch verformbaren Kühlkörpers 16a. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 106a erfolgt eine Abkühlung des Werkzeugfutters 12a mittels eines Wärmeübertrags von dem Werkzeugfutter 12a zu dem Kühlkörper 16a. Bei der Abkühlung des Werkzeugfutter 12a wird der Kühlkörper 16a erwärmt. Durch die Erwärmung des Kühlkörpers 16a wird ein Phasenübergang des Phasenwechselmaterials 40a in dem Inneren des Kühlkörpers 16a ausgelöst. In dem Phasenwechselmaterial 40a wird bei dem Phasenübergang Wärmeenergie gespeichert. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 118a wird durch die Abkühlung des Werkzeugfutters 12a die Öffnung des Werkzeugfutters 12a verengt und das Werkzeug 10a in dem Werkzeugfutter 12a kraftschlüssig eingespannt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 108a wird der Kühlkörper 16a von dem Werkzeugfutter 12a abgenommen. Das Abnehmen des Kühlkörpers 16a von dem Werkzeugfutter 12a kann hierbei manuell oder automatisiert mittels des Handhabungsroboters 66a erfolgen. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 110a wird der im Anschluss an den Werkzeugspannvorgang abgenommene Kühlkörper 16a zu der Regenerationseinheit 18a transportiert. Der Transport des Kühlkörpers 16a zwischen der Werkzeugspannstation 68a und der Regenerationseinheit 18a kann hierbei manuell oder automatisiert mittels des Handhabungsroboters 66a erfolgen. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 112a wird der Kühlkörper 16a in einen Kühlplatz 30a der Regenerationseinheit 18a ein- und/oder abgesetzt. Das Ein- und/oder Absetzen des Kühlkörpers 16a in die Regenerationseinheit 18a kann hierbei manuell oder automatisiert mittels des Handhabungsroboters 66a erfolgen. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 114a wird der Kühlkörper 16a aktiv regeneriert. Dabei wird dem Kühlkörper 16a aktiv Wärme entzogen. Der Kühlkörper 16a wird aktiv gekühlt. In zumindest einem weiteren Verfahrensschritt 116a wird von einem Anzeigeelement 34a der Anzeigeeinheit 36a angezeigt, dass der Kühlkörper 16a vollständig regeneriert und für einen erneuten Kühleinsatz bereit ist.
In den 6 bis 12 sind sechs weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 5, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 5 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 6 bis 12 ist der Buchstabe a durch die Buchstaben b bis h ersetzt.
6 zeigt einen Teil einer alternativen Kühleinheit 14b einer alternativen Werkzeugspannvorrichtung mit einer alternativen Wärmeleitstruktur 48b. Die Wärmeleitstruktur 48b bildet eine Schaumstruktur 50b aus. Es ist denkbar, dass die eine Schaumstruktur 50b ausbildende Wärmeleitstruktur 48b ein Inneres eines Kühlkörpers 16b der Kühleinheit 14b und/oder ein Inneres eines Kühlelements 20b der Kühleinheit 14b zu einem Großteil ausfüllt.
7 zeigt einen Teil einer zweiten alternativen Kühleinheit 14c einer zweiten alternativen Werkzeugspannvorrichtung mit einer zweiten alternativen Wärmeleitstruktur 48c. Die Wärmeleitstruktur 48c bildet eine Faserstruktur 52c aus. Es ist denkbar, dass die eine Faserstruktur 52c ausbildende Wärmeleitstruktur 48c ein Inneres eines Kühlkörpers 16c der Kühleinheit 14c und/oder ein Inneres eines Kühlelements 20c der Kühleinheit 14c zu einem Großteil ausfüllt.
8 zeigt einen Teil einer dritten alternativen Kühleinheit 14d einer dritten alternativen Werkzeugspannvorrichtung mit einer dritten alternativen Wärmeleitstruktur 48d. Die Wärmeleitstruktur 48d bildet eine Gitterstruktur 54d aus. Es ist denkbar, dass die eine Gitterstruktur 54d ausbildende Wärmeleitstruktur 48d ein Inneres eines Kühlkörpers 16d der Kühleinheit 14d und/oder ein Inneres eines Kühlelements 20d der Kühleinheit 14d zu einem Großteil ausfüllt.
9 zeigt eine vierte alternative Werkzeugspannvorrichtung mit einer vierten alternativen Kühleinheit 14e. Die Kühleinheit 14e weist einen Kühlkörper 16e auf. Der Kühlkörper 16e weist ein Peltierelement 24e auf. Das Peltierelement 24e des Kühlkörpers 16e steht mit einer wärmeleitenden Oberfläche des Kühlkörpers 16e in Kontakt. Das Peltierelement 24e des Kühlkörpers 16e ist dazu vorgesehen, zumindest einen Teil einer von einem Werkzeugfutter 12e während eines Werkzeugspannvorgangs auf den Kühlkörper 16e übertragenen Wärmemenge mittels eines elektrischen Stroms abzuleiten. Das Peltierelement 24e des Kühlkörpers 16e ist dazu vorgesehen, eine Temperatur des Kühlkörpers 16e zu messen.
10 zeigt eine fünfte alternative Werkzeugspannvorrichtung. Die Werkzeugspannvorrichtung weist eine fünfte alternative Kühleinheit 14f auf. Die Kühleinheit 14f weist einen Kühlkörper 16f auf. Der Kühlkörper 16f ist zu einer Abkühlung eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters 12f durch ein Aufsetzen des Kühlkörpers 16f auf das thermisch aufgeweitete Werkzeugfutter 12f vorgesehen. Die Werkzeugspannvorrichtung weist eine Regenerationseinheit 18f auf. Die Regenerationseinheit 18f ist zu einer aktiven Regeneration, insbesondere einer aktiven Kühlung, des Kühlkörpers 16f im Anschluss an eine Abkühlung des Werkzeugfutters 12f durch den Kühlkörper 16f vorgesehen. Die Regenerationseinheit 18f umfasst ein Wirbelrohr 26f. Das Wirbelrohr 26f ist zu der aktiven Kühlung des Kühlkörpers 16f und/oder eines Kühlelements 20f der Regenerationseinheit 18f vorgesehen. Das Wirbelrohr 26f ist dazu vorgesehen, ein Kühlmedium, welches eine Temperatur aufweist, die unterhalb der Raumtemperatur liegt gerichtet auf den Kühlkörper 16f zu leiten. In dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel bläst das Wirbelrohr 26f den Kühlkörper 16f von oben mit dem Kühlmedium an. Alternativ oder zusätzlich sind andere/weitere Anordnungen von Wirbelrohren 26f zur Kühlung des Kühlkörpers 16f und/oder des Kühlelements 20f der Regenerationseinheit 18f denkbar.
11 zeigt eine sechste alternative Werkzeugspannvorrichtung. Die Werkzeugspannvorrichtung weist eine sechste alternative Kühleinheit 14g auf. Die Kühleinheit 14g weist einen Kühlkörper 16g auf. Der Kühlkörper 16g ist zu einer Abkühlung eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters 12g durch ein Aufsetzen des Kühlkörpers 16g auf das thermisch aufgeweitete Werkzeugfutter 12g vorgesehen. Der Kühlkörper 16g umfasst eine Heatpipe 120g. Die Heatpipe 120g umfasst einen ersten Teilbereich 122g. Der erste Teilbereich 122g der Heatpipe 120g ist zu einer Wärmeaufnahme von dem Werkzeugfutter 12g während einem Werkzeugspannvorgang vorgesehen. Der erste Teilbereich 122g der Heatpipe 120g ist als ein Verdampfungsbereich der Heatpipe 120g ausgebildet. Der erste Teilbereich 122g der Heatpipe 120g ist in einem einsatzbereiten Zustand des Kühlkörpers 16g zumindest teilweise mit einer Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit (nicht gezeigt) gefüllt. Der Wärmeübertrag von dem Werkzeugfutter 12g führt zu einer Erwärmung, insbesondere einem Verdampfen, der Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit. Die Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit ist von Wasser gebildet. Die Heatpipe 120g umfasst einen zweiten Teilbereich 124g. Der zweite Teilbereich 124g der Heatpipe 120g ist zu einer Adsorption der Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit vorgesehen. Der zweite Teilbereich 124g der Heatpipe 120g umfasst einen Adsorber (nicht gezeigt). Der Adsorber ist als ein Granulat aus Zeolith 13X ausgebildet. Der Adsorber ist dazu vorgesehen, die verdampfte Heatpipe-Wärmeträgerflüssigkeit zu adsorbieren. Der zweite Teilbereich 124g der Heatpipe 120g ist mit vier Kilogramm Zeolith befüllt. Der Adsorber ist regenerierbar ausgebildet. Der zweite Teilbereich 124g der Heatpipe 120g umfasst Regenerationselemente 126g. Die Regenerationselemente 126g sind als Heizdrähte ausgebildet. Die Regenerationselemente sind an eine externe Energiezufuhr einer Regenerationseinheit 18g der Werkzeugspannvorrichtung anschließbar ausgebildet. Die Regenerationselemente 126g sind zu einer Regeneration des Adsorbers mittels ausheizen vorgesehen. Die Heatpipe 120g umfasst ein Steuerventil 128g. Das Steuerventil 128g ist dazu vorgesehen, einen Kühlvorgang des Kühlkörpers 16g zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Das Steuerventil 128g ist dazu vorgesehen, eine Öffnung zwischen dem ersten Teilbereich 122g der Heatpipe 120g und dem zweiten Teilbereich 124g der Heatpipe 120g zu Öffnen und/oder zu Schließen. Ein Öffnen des Steuerventils 128g führt zu einem Ausgleich der Dampfdrücke zwischen den zwei Teilbereichen 122g, 124g der Heatpipe 120g. Bei einem geöffneten Steuerventil 128g findet ein Wärmetransport in der Heatpipe 120g statt. Bei einem geschlossenen Steuerventil 128g findet kein Wärmetransport in der Heatpipe 120g statt. Das Steuerventil 128g ist manuell bedienbar. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerventil 128g automatisiert, beispielsweise mittels eines Handhabungsroboters 66g der Werkzeugspannvorrichtung bedienbar sein.
12 zeigt eine siebte alternative Werkzeugspannvorrichtung. Die Werkzeugspannvorrichtung weist eine siebte alternative Kühleinheit 14h auf. Die Kühleinheit 14h weist einen Kühlkörper 16h auf. Der Kühlkörper 16h umfasst eine Heatpipe 120h. Die Heatpipe 120h umfasst zwei durch ein Steuerventil 128h trennbare Teilbereiche 122h, 124h. Der zweite Teilbereich 124h der Heatpipe 120h umfasst einen Kondenser 130h. Der Kondenser 130h ist als ein Flüssigkeitsbehälter mit einer maximierten Oberfläche 132h ausgebildet. Der Kondenser 130h ist dazu vorgesehen, mit Wasser befüllt zu werden. Der mit Wasser befüllte Kondenser 130h ist dazu vorgesehen, zur Herstellung einer Einsatzbereitschaft eingefroren zu werden. Die Oberfläche 132h des Kondensers 130h ist dazu vorgesehen, eine kalte Oberfläche zur Konsensation von Wasserdampf auszubilden. Die Oberfläche 132h des Kondensers 130h ist lamellenartig ausgebildet.
Bezugszeichenliste

10: Werkzeug
12: Werkzeugfutter
14: Kühleinheit
16: Kühlkörper
18: Regenerationseinheit
20: Kühlelement
22: Kühlmedium
24: Peltierelement
26: Wirbelrohr
28: Isolationsschicht
30: Kühlplatz
32: Aufnahmebereich
34: Anzeigeelement
36: Anzeigeeinheit
38: Makro- und/oder Mikroteilchen
40: Phasenwechselmaterial
42: Wärmeträgerflüssigkeit
44: Indikatorelement
46: Außenwandung
48: Wärmeleitstruktur
50: Schaumstruktur
52: Faserstruktur
54: Gitterstruktur
56: Oberfläche
58: Außenhaut
60: Textilie
62: Körper
64: Ausnehmung
66: Handhabungsroboter
68: Werkzeugspannstation
70: Wärmemengenkontrolleinheit
72: Greifereinheit
74: Sensorelement
76: Weiteres Sensorelement
78: Steuer- und/oder Regeleinheit
80: Ausnehmung
82: Aufsetzrichtung
84: Hülle
86: Kern
88: Verfahrensschritt
90: Verfahrensschritt
92: Verfahrensschritt
94: Verfahrensschritt
96: Verfahrensschritt
98: Verfahrensschritt
100: Verfahrensschritt
102: Verfahrensschritt
104: Verfahrensschritt
106: Verfahrensschritt
108: Verfahrensschritt
110: Verfahrensschritt
112: Verfahrensschritt
114: Verfahrensschritt
116: Verfahrensschritt
118: Verfahrensschritt
120: Heatpipe
122: Teilbereich
124: Teilbereich
126: Regenerationselement
128: Steuerventil
130: Kondenser
132: Oberfläche
A: Schnittachse

Claims

Werkzeugspannvorrichtung, welche zumindest zu einem thermischen Spannen eines Werkzeugs (10a-h) in einem Werkzeugfutter (12a-h) vorgesehen ist, mit einer Kühleinheit (14a-h), welche zumindest dazu vorgesehen ist, das Werkzeug (10 a-h) durch eine Abkühlung eines thermisch aufgeweiteten Werkzeugfutters (12a-h) in dem Werkzeugfutter (12a-h) zu befestigen, wobei die Kühleinheit (14a-h) zumindest einen Kühlkörper (16a-h) umfasst, welcher zu einer Abkühlung des Werkzeugfutters (12a-h) vorgesehen ist, insbesondere durch ein Herstellen eines thermischen Kontakts des Kühlkörpers (16a-h) mit dem Werkzeugfutter (12a-h), vorzugsweise durch ein Aufsetzen des Kühlkörpers (16a-h) auf das thermisch aufgeweitete Werkzeugfutter (12a-h), gekennzeichnet durch eine Regenerationseinheit (18a-h) zur Regeneration des Kühlkörpers (16a-h), wobei der Kühlkörper (16a-h) entkoppelt von der Regenerationseinheit (18a-h) auf das Werkzeugfutter (12a-h) aufsetzbar ausgestaltet ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationseinheit (18a-e) zu einer zumindest im Wesentlichen gasunabhängigen Regeneration des Kühlkörpers (16a-e) vorgesehen ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationseinheit (18a-h) zumindest ein Kühlelement (20a-h) aufweist, welches zumindest ein Kühlmedium (2 a-h) umfasst und/oder zumindest teilweise aus einem Kühlmedium (22a-h) ausgebildet ist, und welches dazu vorgesehen ist, bei einem Regenerationsvorgang des Kühlkörpers (16a-h) eine durch den Kühlkörper (16a-h) bei einem Abkühlen eines Werkzeugfutters (12a-h) aufgenommene Wärmemenge zumindest zu einem Großteil aufzunehmen.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationseinheit (18a-h) zumindest ein Peltierelement (24a-h) umfasst.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationseinheit (18f) zumindest ein Wirbelrohr (26f) umfasst.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationseinheit (18a-h) dazu vorgesehen ist, den Kühlkörper (16a-h) auf eine Temperatur abzukühlen, welche zumindest wesentlich unterhalb einer Raumtemperatur, insbesondere unterhalb von 15°C, vorzugsweise unterhalb von 10°C, vorteilhaft unterhalb von 5°C, bevorzugt unterhalb von 0°C und besonders bevorzugt unterhalb von -5°C liegt.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (16a-h) zumindest in einer außenliegenden Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise eine thermisch zumindest im Wesentlichen isolierende Isolationsschicht (28a-h) aufweist.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationseinheit (18a-h) zumindest einen Kühlplatz (30a-h) umfasst, welcher einen Aufnahmebereich (32a-h) für einen Kühlkörper (16a-h) ausbildet, wobei dem Kühlplatz (30a-h) zumindest ein Anzeigeelement (34a-h) einer Anzeigeeinheit (36a-h) der Regenerationseinheit (18a-h) zugewiesen ist, welches dazu vorgesehen ist, einen Regenerationsstatus eines dem Kühlplatz (30a-h) zugeordneten Kühlkörpers (16a-h) anzuzeigen.
Werkzeugspannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (14a-h), insbesondere der Kühlkörper (16a-h), zumindest teilweise aus einem Phasenwechselmaterial (40a-h) ausgebildet ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (40a-h) der Kühleinheit (14a-h) in Form einer Vielzahl von voneinander getrennt ausgebildeten Makro- und/oder Mikroteilchen (38a-h) vorliegt.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Makro- und/oder Mikroteilchen (38a-h) in einer Wärmeträgerflüssigkeit (42a-h) suspendiert sind.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (40a-h) eine Schmelzenthalpie aufweist, welche größer als 150 kJ/kg, vorzugsweise größer als 180 kJ/kg, vorteilhaft größer als 200 kJ/kg, bevorzugt größer als 220 kJ/kg und besonders bevorzugt größer als 250 kJ/kg ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (40a-h) eine Schmelztemperatur aufweist, welche kleiner als 80°C, vorzugsweise kleiner als 70°C, vorteilhaft kleiner als 60°C, bevorzugt kleiner als 50°C und besonderes bevorzugt kleiner als eine Verbrennung zumindest ersten Grades auf menschlicher Haut erzeugende Temperatur ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenwechselmaterial (40a-h) in einem festen Aggregatszustand eine thermische Leitfähigkeit aufweist, welche höher als 0,15 W/m*K, insbesondere höher als 0,2 W/m*K, vorzugsweise höher als 0,25 W/m*K, bevorzugt höher als 0,3 W/m*Kund besonders bevorzugt höher als 0,5 W/m*K ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch ein zumindest einem Kühlkörper (16a-h) zugeordnetes Indikatorelement (44a-h), welches dazu vorgesehen ist, einen überwiegenden Aggregatszustand des Phasenwechselmaterials (40a-h) des Kühlkörpers (16a-h) anzuzeigen.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (16a-h) eine Außenwandung (46a-h) und/oder eine Außenhaut (58a-h) mit einer thermischen Leitfähigkeit von zumindest 100 W/m*K aufweist, welche das Phasenwechselmaterial (40a-h) zumindest teilweise umschließt.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (16a-h) zumindest in seinem Inneren zumindest abschnittsweise von Wärmeleitstrukturen (48a-h) durchzogen ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wärmeleitstrukturen (48a; 48e; 48f) lamellenartig ausgebildet ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wärmeleitstrukturen (48b; 48c; 48d) eine Schaumstruktur (50b), eine Faserstruktur (52c) und/oder eine Gitterstruktur (54d) ausbildet.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitstruktur (48a-h) zumindest teilweise aus Graphit und/oder aus einem Metall ausgebildet ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein, eine Oberfläche (56a-h) des Kühlkörpers (16a-h) zumindest teilweise ausbildender Körper (62a-h) zumindest abschnittsweise plastisch und/oder elastisch verformbar ausgebildet ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der die Oberfläche (56a-h) des Kühlkörpers (16a-h) bildende Körper (62a-h) als eine zumindest wesentlich formveränderliche Außenhaut (58a-h) ausgebildet ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut (58a-h) als eine Textilie (60a-h) ausgebildet ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Textilie (60a-h) zumindest im Wesentlichen unzerschneidbar ausgebildet ist.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass der formveränderliche Körper (62a-h) dazu vorgesehen ist, sich zumindest teil- und/oder abschnittsweise an eine Außenform des Werkzeugfutters (12a-h) anzupassen.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (16a-h) eine Gesamtmasse von weniger als 6 kg, insbesondere weniger als 5 kg und vorzugsweise weniger als 4 kg aufweist.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (16a-h) eine durchgehende Ausnehmung (64a-h) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, eine kontaktierende und/oder kontaktlose Temperaturmessung des Werkzeugfutters (12a-h) während des Werkzeugspannvorgangs zu erlauben.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (16e) zumindest ein Peltierelement (24e) aufweist, welches mit einer wärmeleitenden Oberfläche des Kühlkörpers (16e) in Kontakt steht, wobei das Peltierelement (24e) zumindest dazu vorgesehen ist, zumindest einen Teil einer von dem Werkzeugfutter (12e) auf den Kühlkörper (16e) übertragenen Wärmemenge mittels eines elektrischen Stroms abzuleiten.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Peltierelement (24e) zumindest dazu vorgesehen ist, zumindest eine Temperatur des Kühlkörpers (16e) zu messen.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Handhabungsroboter (66a-h), welcher dazu vorgesehen ist, Kühlkörper (16a-h) automatisiert auf Werkzeugfutter (12a-h) aufzusetzen, Kühlkörper (16a-h) automatisiert von Werkzeugfuttern (12a-h) abzunehmen und/oder Kühlkörper (16a-h) automatisiert zwischen einer Regenerationseinheit (18a-h) und einer Werkzeugspannstation (68a-h) hin- und herzutransportieren.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Handhabungsroboter (66a-h) zumindest eine Wärmemengenkontrolleinheit (70a-h) umfasst, welche zumindest dazu vorgesehen ist, eine Temperatur und/oder ein Volumen eines erhitzten Werkzeugfutters (12a-h) abzuschätzen und wobei der Handhabungsroboter (66a-h) dazu vorgesehen ist, auf Basis der von der Wärmemengenkontrolleinheit (70a-h) ermittelten Daten einen passenden Kühlkörper (16a-h) aus einer Vielzahl von zur Verfügung stehenden Kühlkörpern (16a-h) auszuwählen.
Werkzeugspannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (16g; 16h) zumindest eine Heatpipe (120g; 120h) umfasst.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heatpipe (120g; 120h) ein Steuerventil (128g; 128h) aufweist, welches zumindest dazu vorgesehen ist, einen Kühlvorgang des Kühlkörpers (16g; 16h) zu aktivieren und/oder zu deaktivieren.
Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (120g; 120h) einen regenerierbaren Adsorber und/oder einen regenerierbaren Kondenser (130h) umfasst.
Kühlkörper (16a-h) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zu einem Abkühlen eines Werkzeugs (10a-h) während eines thermischen Einspannvorgangs des Werkzeugs (10a-h) in ein Werkzeugfutter (12a-h) mittels einer Werkzeugspannvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 34, mit einer Kühleinheit (14a-h), mittels welcher das in das thermisch aufgeweitete Werkzeugfutter (12a-h) eingeführte Werkzeug (10a-h) durch eine gezielte Abkühlung des Werkzeugfutters (12a-h) in dem Werkzeugfutter (12a-h) befestigt wird, wobei die Kühleinheit (14a-h) zumindest einen Kühlkörper (16a-h) umfasst, welcher zur Abkühlung des Werkzeugfutters (12a-h) vorgesehen ist, wofür insbesondere der Kühlkörper (16a-h) in einen thermischen Kontakt mit dem Werkzeugfutter (12a-h) gebracht wird, vorzugsweise durch ein Aufsetzen des Kühlkörpers (16a-h) auf das thermisch aufgeweitete Werkzeugfutter (12a-h), dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugspannvorrichtung eine Regenerationseinheit (18a-h) aufweist, wobei der Kühlkörper (16a-h) zu einem Kühlvorgang des Werkzeugfutters (12a-h) von der Regenerationseinheit (18a-h) entkoppelt auf das Werkzeugfutter (12a-h) aufgesetzt wird.