DE102022001272A1

DE102022001272A1 - adapter sleeve

Info

Publication number: DE102022001272A1
Application number: DE102022001272.3A
Authority: DE
Inventors: Eugen Belz
Original assignee: Schlenker Spannwerkzeuge & Co Kg GmbH
Current assignee: Schlenker Spannwerkzeuge & Co Kg GmbH
Priority date: 2022-04-13
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2023-10-19

Abstract

Spannhülse 1, bestehend aus Kunststoff-Material, welche weitgehend hohlzylindrisch ausgebildet ist und eine Öffnung 45 zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks aufweist, mit einem Verbindungsbereich 22 zur Verbindung mit einer Werkzeugmaschine, mit sich axial erstreckenden Spannfingern 12, welche durch Schlitze 30 voneinander getrennt sind, wobei die Spannfinger 12 einen Spannbereich 10 zum Spannen eines zu bearbeitenden Werkstücks sowie einem darüber hinausgehenden Federbereich 20 aufweisen, in welchem die Spannfinger 12 elastisch verformbar sind, um das Werkstück zu spannen, und wobei am Außenumfang der Spannfinger 12 eine umfänglich verlaufende Vertiefung 80 angeordnet ist, innerhalb welcher sich mehrere nebeneinander angeordnete Ringfeder-Elemente 90 befinden, welche die Spannhülse 1 entlang des Außenumfangs umfassen und eine radial nach innen wirkende Vorspannkraft auf die Spannfinger 12 ausüben.Clamping sleeve 1, consisting of plastic material, which is largely hollow cylindrical and has an opening 45 for receiving a workpiece to be machined, with a connection area 22 for connection to a machine tool, with axially extending clamping fingers 12, which are separated from one another by slots 30 , wherein the clamping fingers 12 have a clamping area 10 for clamping a workpiece to be machined and a spring area 20 extending beyond it, in which the clamping fingers 12 are elastically deformable in order to clamp the workpiece, and a circumferential recess 80 is arranged on the outer circumference of the clamping fingers 12 is, within which there are several ring spring elements 90 arranged next to one another, which surround the clamping sleeve 1 along the outer circumference and exert a radially inwardly acting preload force on the clamping fingers 12.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannhülse zur Aufnahme sowie Klemmung von vorzugsweise runden Werkstücken in einer bzw. in eine Bearbeitungsmaschine. Die Werkstücke liegen dabei oftmals in Form von Stangenmaterial vor. Die Spannhülse ist dabei beispielsweise verbunden mit einer Lagereinheit gemäß der DE 10 2014 012 243 Al. Derartige Spannhülsen werden oftmals für Lademagazine verwendet und dienen der Beförderung von stangenförmigem Profilmaterial in eine Werkzeugmaschine, wobei die Spannhülse mittels der Lagereinheit drehend gelagert ist.The invention relates to a clamping sleeve for receiving and clamping preferably round workpieces in a processing machine. The workpieces are often in the form of bar material. The clamping sleeve is connected, for example, to a bearing unit according to DE 10 2014 012 243 Al. Such clamping sleeves are often used for loading magazines and are used to transport rod-shaped profile material into a machine tool, with the clamping sleeve being rotatably mounted by means of the bearing unit.

Bisherige Spannhülsen gemäß dem Stand der Technik zur Aufnahme von Stangenmaterial bestehen üblicherweise aus Stahl, oftmals aus dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.2826. Dieser Werkstoff ist unter dem Kurznamen 60MnSiCr4 auch als Spannzangenstahl bekannt.Previous clamping sleeves according to the state of the art for holding bar material are usually made of steel, often made of steel with the material number 1.2826. This material is also known as collet steel under the short name 60MnSiCr4.

Nachteilig bei bisherigen Spannhülsen ist allerdings, dass von metallenen Spannhülsen gehaltene bzw. geführte Werkstücke oftmals zerkratzen und/oder dass Metallpartikel der Spannhülse an den Werkstücken anhaften und diese so kontaminieren, was insbesondere bei Werkstücken für die Medizintechnik oder bei Werkstücken mit besonderen Anforderungen an die Materialreinheit ein Problem darstellt.However, the disadvantage of previous clamping sleeves is that workpieces held or guided by metal clamping sleeves often become scratched and/or that metal particles of the clamping sleeve adhere to the workpieces and thus contaminate them, which is particularly the case with workpieces for medical technology or with workpieces with special requirements for material purity represents a problem.

Ferner sind bereits Spannwerkzeuge bekannt, die gänzlich aus Kunststoff bestehen. So ist beispielsweise aus der DE 1 870 270 U eine Spannzange bekannt, welche aus Polyamid (PA) besteht. Allerdings erfüllen Kunststoff-Materialien nicht die hohen erforderlichen Haltekräfte, die auf die Werkstoffe wirken müssen, um diese zuverlässig auch während einer Bearbeitung in einer Werkzeugmaschine festzuhalten.Furthermore, clamping tools are already known that are made entirely of plastic. For example, from the DE 1 870 270 U a collet chuck is known, which consists of polyamide (PA). However, plastic materials do not meet the high required holding forces that must act on the materials in order to reliably hold them during processing in a machine tool.

Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine Spannhülse anzugeben, welche ein Zerkratzen oder eine Kontamination eines gehaltenen oder geführten Werkstücks vermeidet und zugleich das Werkstück zuverlässig klemmt bzw. festhält.It is therefore the object of the invention to provide a clamping sleeve which avoids scratching or contamination of a held or guided workpiece and at the same time reliably clamps or holds the workpiece.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spannhülse mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved according to the invention by an adapter sleeve with the features of claim 1. Preferred embodiments and further advantageous features of the invention are specified in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Spannhülse besteht gänzlich oder weitgehend aus einem Kunststoff-Material, etwa einem Polyamid, wie etwa PA6 oder aus einem Polyoxymethylen (POM) oder aus Polyetheretherketon (PEEK) oder anderen Hochleistungs-Kunststoffen, wie Polyamidemid (PAI) oder Polyetherimide (PEI). Im Falle von thermoplastischen Kunststoffen können die Spannhülsen bevorzugt per Spritzdruckverfahren hergestellt werden oder alternativ gegossen und/oder aus Rundstäben herausgearbeitet werden unter der Nutzung von Dreh-, Fräs-, Bohr- und/oder Säge-Prozessen.The clamping sleeve according to the invention consists entirely or largely of a plastic material, such as a polyamide, such as PA6 or a polyoxymethylene (POM) or polyetheretherketone (PEEK) or other high-performance plastics, such as polyamidemide (PAI) or polyetherimides (PEI). In the case of thermoplastics, the clamping sleeves can preferably be produced using an injection printing process or, alternatively, cast and/or machined from round rods using turning, milling, drilling and/or sawing processes.

Die erfindungsgemäße Kunststoff-Spannhülse ist weitgehend hohlzylindrisch und weist eine Öffnung zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks auf und einen Verbindungsbereich zur Verbindung mit einer Werkzeugmaschine. Ferner weist die Spannhülse sich axial erstreckende Spannfinger auf, welche durch Schlitze voneinander getrennt sind. Die Spannfinger sind elastisch verformbar und bilden den Federbereich der Spannhülse. Es sind mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei Spannfinger vorgesehen. Am Außenumfang der Spannfinger ist eine umfänglich verlaufende Vertiefung angeordnet, innerhalb welcher sich Ringfeder-Elemente befinden, welche die Spannhülse entlang des Außenumfangs umfassen und eine radial nach innen gerichtete Vorspannkraft auf die Spannfinger aufweisen, um somit ein innenliegendes zu bearbeitendes Werkstück einzuspannen. Diese Ringfeder-Elemente sind beispielsweise durch mehrere nebeneinander angeordnete O-Ringe aus elastischem Gummimaterial realisiert, jedoch sind auch Lösungen aus etwa C-förmigen metallischen Federelementen denkbar, welche eine Vorspannkraft erzeugen, die radial nach Innen in Richtung zur Drehachse der Spannhülse wirkt.The plastic clamping sleeve according to the invention is largely hollow cylindrical and has an opening for receiving a workpiece to be machined and a connection area for connecting to a machine tool. Furthermore, the clamping sleeve has axially extending clamping fingers, which are separated from one another by slots. The clamping fingers are elastically deformable and form the spring area of the clamping sleeve. At least two, preferably at least three, clamping fingers are provided. A circumferential recess is arranged on the outer circumference of the clamping fingers, within which there are annular spring elements which surround the clamping sleeve along the outer circumference and have a radially inwardly directed preload force on the clamping fingers in order to clamp an internal workpiece to be machined. These ring spring elements are realized, for example, by several O-rings made of elastic rubber material arranged next to one another, but solutions consisting of approximately C-shaped metallic spring elements are also conceivable, which generate a preload force that acts radially inwards towards the axis of rotation of the clamping sleeve.

Vorzugsweise weisen die Schlitze, welche zwischen den Spannfingern angeordnet sind, eine konstante Breite auf, wenn keine Ringfeder-Elemente am Außenumfang der Spannhülse im Bereich der Vertiefung montiert sind. Nach der Montage der Ringfeder-Elemente berühren sich vorzugsweise die der Öffnung benachbarten Enden der Spannfinger aufgrund der nach innen gerichteten Vorspannkraft, falls sich kein Werkstück innerhalb der Spannhülse befindet. Nach der Aufnahme eines Werkstücks innerhalb der Spannhülse weisen die Schlitze bevorzugt eine konstante Breite auf und die Innenwand der Spannhülse verläuft dann im Spannbereich hohl-zylindrisch. Die nominale Breite der Schlitze beträgt dabei zwischen 0,1 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm.The slots, which are arranged between the clamping fingers, preferably have a constant width if no ring spring elements are mounted on the outer circumference of the clamping sleeve in the area of the recess. After assembly of the ring spring elements, the ends of the clamping fingers adjacent to the opening preferably touch each other due to the inwardly directed preload force if there is no workpiece within the clamping sleeve. After receiving a workpiece within the clamping sleeve, the slots preferably have a constant width and the inner wall of the clamping sleeve then runs hollow-cylindrically in the clamping area. The nominal width of the slots is between 0.1 mm and 5 mm, particularly preferably between 0.5 and 2 mm.

Bevorzugt sind die Ringfeder-Elemente innerhalb der Vertiefung in einer einzigen oder mehreren Lagen nebeneinander und ggf. zusätzlich übereinander derart angeordnet, dass sie nicht über den maximalen Außenumfang der Spannhülse hinausragen. Um eine Vorspannkraft auf die Spannhülse ausüben zu können, ist der Innendurchmesser der Ringfeder-Elemente im nicht-montierten Zustand kleiner als der Außendurchmesser der Spannhülse im Bereich der Vertiefung. Die Ringfeder-Elemente sind bevorzugt als O-Ringe oder als C-Ringe ausgebildet und bestehen dabei bevorzugt aus Gummi-Material oder aus Federstahl. Typische Haltekräfte der innerhalb der Spannhülsen gehaltenen Werkstücke liegen im Bereich zwischen 10 Newton und 800 Newton.The ring spring elements are preferably arranged within the recess in a single or multiple layers next to one another and, if necessary, one above the other in such a way that they do not protrude beyond the maximum outer circumference of the clamping sleeve. In order to be able to exert a preload force on the clamping sleeve, the inner diameter of the ring spring elements in the unassembled state is smaller than the outer diameter of the clamping sleeve in the area of the recess. The Ringfeder elements are preferably designed as O-rings or as C-rings and are preferably made of rubber material or spring steel. Typical holding forces for the workpieces held within the clamping sleeves are in the range between 10 Newton and 800 Newton.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 shows the section through an adapter sleeve according to the invention,
2 shows the top view of the clamping sleeve according to the invention,
3 shows a perspective oblique view of the adapter sleeve with mounted ring spring elements and
4 shows a perspective oblique view of the same adapter sleeve with the ring spring elements dismantled.

Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der ErfindungDescription of a preferred embodiment of the invention

Dargestellt ist in sämtlichen Zeichnungen ein einziges Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannhülse 1 in unterschiedlichen Ansichten.A single exemplary embodiment of an adapter sleeve 1 according to the invention is shown in different views in all drawings.

Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Spannhülse 1, welche weitgehend hohlzylindrisch ausgestaltet ist und einen innenliegenden Hohlraum zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks (nicht zeichnerisch dargestellt) aufweist. Die Spannhülse weist eine Drehachse 70 und einen Verbindungsbereich 22 zur Verbindung mit einer Werkzeugmaschine auf sowie vier sich axial erstreckende Spannfinger 12, welche durch Schlitze 30 voneinander getrennt sind. Die Schlitze 30 münden jeweils in einer Entspannungs-Bohrung 40. Die Spannfinger 12 weisen einen Spannbereich 10 zum Spannen des zu bearbeitenden Werkstücks sowie einem darüber hinausgehenden Federbereich 20 auf, in welchem die Spannfinger (12) elastisch verformbar sind, um das Werkstück einerseits durchleiten und aufnehmen zu können und andererseits zu verspannen. Auf derjenigen Seite der Spannhülse 1, auf welcher sich eine Öffnung 45 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks befindet, gibt es eine die Öffnung 45 begrenzende konisch verlaufende oder abgerundete Einführschräge 50. Im Verbindungsbereich 22 der Spannhülse 1 befinden sich Löcher 60 zur Aufnahme von Stiften, insbesondere Gewindestiften zwecks verdrehsicherer Verbindung der Spannhülse mit einer Werkzeugmaschine. Im Falle von Gewindestiften weisen die Löcher 60 entsprechend ein Innengewinde auf.The 1 until 4 each show a clamping sleeve 1 according to the invention, which is largely hollow-cylindrical and has an internal cavity for receiving a workpiece to be machined (not shown in the drawing). The clamping sleeve has a rotation axis 70 and a connection area 22 for connection to a machine tool, as well as four axially extending clamping fingers 12, which are separated from one another by slots 30. The slots 30 each open into a relaxation hole 40. The clamping fingers 12 have a clamping area 10 for clamping the workpiece to be machined and a spring area 20 extending beyond it, in which the clamping fingers (12) are elastically deformable in order to guide the workpiece through and on the one hand to be able to absorb and on the other hand to tense. On the side of the clamping sleeve 1 on which there is an opening 45 for receiving the workpiece to be machined, there is a conical or rounded insertion bevel 50 delimiting the opening 45. In the connecting area 22 of the clamping sleeve 1 there are holes 60 for receiving pins, in particular grub screws for the purpose of a rotation-proof connection of the clamping sleeve to a machine tool. In the case of threaded pins, the holes 60 have an internal thread.

Am Außenumfang der Spannfinger 12 im Federbereich 20 befindet sich eine Vertiefung 80, welche Ringfeder-Elemente 90 aufnimmt, die nebeneinander einlagig (wie zeichnerisch dargestellt) oder mehrlagig (zusätzlich übereinander, nicht zeichnerisch dargestellt) angeordnet sind. Die Ringfeder-Elemente können beispielsweise O-Ringe, bestehend aus Gummi-Material oder C-Ringe, bestehend aus Federstahl sein.On the outer circumference of the clamping fingers 12 in the spring area 20 there is a recess 80 which accommodates ring spring elements 90 which are arranged next to one another in single layers (as shown in the drawing) or in multiple layers (also one above the other, not shown in the drawing). The ring spring elements can be, for example, O-rings made of rubber material or C-rings made of spring steel.

Die 1 bis 3 zeigen eine Spannhülse mit montierten Ringfeder-Elementen in Form von O-Ringen. Der Schlitz 30, der die Spannfinger voneinander trennt, ist hierbei mit einer konstanten Schlitzbreite b dargestellt; dies ist in der Praxis jedoch bevorzugt nur bei einem in die Spannhülse aufgenommenen und gehaltenen Werkstück der Fall, welches hier nicht zeichnerisch dargestellt ist. Bei nicht-aufgenommenem Werkstück nimmt aufgrund der radial nach innen in Richtung zur Drehachse 70 gerichteten Vorspannkraft die Schlitzbreite in Richtung zur Öffnung 45 hin ab, so dass der Spannbereich 10 leicht konisch verläuft und nicht wie im Zustand eines aufgenommenen Werkstücks hohlzylindrisch ist.The 1 until 3 show an adapter sleeve with mounted ring spring elements in the form of O-rings. The slot 30, which separates the clamping fingers from one another, is shown with a constant slot width b; In practice, however, this is preferably only the case with a workpiece received and held in the clamping sleeve, which is not shown in the drawing here. When the workpiece is not picked up, the slot width decreases in the direction of the opening 45 due to the pretensioning force directed radially inwards towards the axis of rotation 70, so that the clamping area 10 is slightly conical and is not hollow cylindrical as in the state of a picked up workpiece.

Liste der BezugszeichenList of reference symbols

11: Spannhülseadapter sleeve
1010: SpannbereichClamping range
1212: SpannfingerTension finger
2020: FederbereichSpring area
2222: VerbindungsbereichConnection area
3030: Schlitzslot
4040: Entspannungs-BohrungRelaxation drilling
4545: Öffnungopening
5050: EinlaufschrägeInlet slope
6060: Loch für GewindestiftHole for grub screw
7070: DrehachseAxis of rotation
8080: Vertiefungdeepening
9090: Ringfeder-ElementeRing spring elements
bb: SchlitzbreiteSlot width

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102014012243 [0001]
DE 1870270 U [0004]

Claims

Clamping sleeve (1), consisting of plastic material, which is largely hollow cylindrical and has an opening (45) for receiving a workpiece to be machined, with a connection area (22) for connection to a machine tool, with axially extending clamping fingers (12) , which are separated from each other by slots (30), the clamping fingers (12) having a clamping area (10) for clamping a workpiece to be machined and a spring area (20) extending beyond it, in which the clamping fingers (12) are elastically deformable to clamp the workpiece, characterized in that a circumferential recess (80) is arranged on the outer circumference of the clamping fingers (12), within which there are several ring spring elements (90) arranged next to one another, which enclose the clamping sleeve (1) along the outer circumference and exert a radially inwardly acting pretensioning force on the clamping fingers (12).

clamping sleeve (1). Claim 1 , characterized in that the slots (30) open into relief bores (40).

Clamping sleeve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the slots (30) have a constant width (b) if a workpiece is located inside the clamping sleeve (1).

Clamping sleeve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the ends of the clamping fingers (12) adjacent to the opening (45) touch each other if there is no workpiece within the clamping sleeve (1).

Clamping sleeve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (80) has such a depth that the ring spring elements (90) do not protrude beyond the maximum outer circumference of the clamping sleeve (1).

Clamping sleeve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the annular spring elements (90) in the unassembled state have a smaller inner diameter than the outer diameter of the clamping sleeve (1) in the area of the recess (80).

Clamping sleeve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the ring spring elements (90) are designed in the form of O-rings or C-rings.

Clamping sleeve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the ring spring elements (90) consist of rubber or spring steel.

Clamping sleeve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping area (10) is conical if there is no workpiece within the clamping sleeve (1).

Clamping sleeve (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping area (10) is hollow cylindrical if a workpiece is located inside the clamping sleeve (1).