DE19509224A1 - Spannpatrone - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannpatrone für eine eine Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung aufwei­ sende Verbindungsstelle.

Unter Verbindungsstellen werden im folgenden sowohl Schnittstellen verstanden, die zwischen einer Werk­ zeugmaschine und in diese einsetzbare Werkzeuge ge­ geben ist, als auch Trennstellen, die bei der Kom­ bination zweier Werkzeuge miteinander oder zweier Adapter untereinander gegeben ist, aber auch bei der Verbindung eines Werkzeugs mit einem Adapter oder Zwischenstück. Die obengenannte Spannpatrone dient der mechanischen Kopplung zweier Teilelemente der Verbindungsstelle. Die Spannpatrone wird in ein erstes Teilelement der Verbindung eingesetzt und dort auf geeignete Weise verankert. Beim Zusammen­ fügen des ersten Teilelements mit dem zweiten Teil­ element der Verbindungsstelle werden mittels der Spannpatrone Spannkräfte auf das zweite Teilelement ausgeübt, so daß eine sichere, paßgenaue Verbindung zwischen den Werkzeugen, Adaptern und/oder Zwischenelementen gegeben ist. Die Spannpatrone ist vorzugsweise zentral in das erste Teilelement ein­ gesetzt und wird von einem Ringraum umgeben, dessen Umfangsfläche die Anlagefläche für das zu haltende zweite Teilelement der Verbindungsstelle bildet. Die Verbindungsstelle wird von einem Kühl- und/oder Schmiermittel durchströmt, das auch durch die Spannpatrone geleitet wird. Im demontierten Zustand der Verbindungsstelle läuft häufig noch Kühl- und/oder Schmiermittel nach. Dieses wird zwar gereinigt, führt jedoch zu unerwünschten Verunrei­ nigungen der Umfangsfläche des Ringraums, so daß eine paßgenaue Verbindung häufig nicht gewährlei­ stet werden kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Spannpa­ trone zu schaffen, bei der dieser Nachteil nicht gegeben ist.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Spannpatrone ge­ löst, die die in Anspruch 1 wiedergegebenen Merk­ male aufweist. Die Spannpatrone ist erfindungsgemäß mit einem Dichtungsprofil versehen, das mindestens eine im Ablaufweg des Kühl- und/oder Schmiermittels angeordnete Abtropfkante aufweist. Diese verhin­ dert, daß Flüssigkeit aus der Stirnseite der Spann­ patrone ausläuft und an der Umfangsfläche der Spannpatrone entlangläuft und schließlich von dort in den Ringraum abtropft, der die Spannpatrone um­ gibt.

Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Spannpa­ trone, deren Dichtungsprofil mit einer Dichtlippe ausgestattet ist, die die Stirnseite der Spannpa­ trone überragt und elastisch federnd ausgebildet ist. Eine derartige Dichtlippe erlaubt - ohne Ab­ striche im Dichtungsverhalten machen zu müssen - hö­ here Toleranzbereiche.

Bevorzugt wird weiterhin ein Ausführungsbeispiel der Spannpatrone, die sich dadurch auszeichnet, daß das Dichtprofil einen ringförmigen Innenraum um­ schließt, der vorzugsweise mit der Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung verbunden ist. Es baut sich dadurch im montierten Zustand der Spannpatrone im ringförmigen Innenraum ein Innendruck auf, der die Dichtungslippe gegen das zweite Teilelement der Verbindungsstelle anpreßt, so daß sich eine beson­ ders hohe Dichtwirkung ergibt, die sogar bei stei­ gendem Innendruck im ringförmigen Innenraum zu­ nimmt.

Bevorzugt wird weiterhin ein Ausführungsbeispiel der Spannpatrone, deren Dichtungsprofil als Mehr­ komponenten-Dichtung ausgebildet ist, und bei der der Grundkörper des Dichtungsprofils mit einer eine radiale Ausdehnung des Grundkörpers reduzierenden oder verhindernden Stützfläche zusammenwirkt. Diese verhilft dem Grundkörper beziehungsweise dem Dich­ tungsprofil zu einer Formstabilität, die ein opti­ males Dichtungsverhalten gewährleistet.

Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Spannpa­ trone, die sich durch einen mit dem Dichtungsprofil zusammenwirkenden Stützring auszeichnet. Der Stütz­ ring verhindert einerseits eine Deformierung des Dichtprofils bei einem hohen Innendruck im ringför­ migen Innenraum, andererseits ermöglicht der Stütz­ ring eine einfache, gegebenenfalls auch automati­ sche Montage des Dichtprofils, weil dieses sehr stabil und damit leicht handhabbar ist.

Bevorzugt wird schließlich ein Ausführungsbeispiel der Spannpatrone, bei der das Dichtungsprofil so ausgestaltet ist, daß eine zusätzliche Abtropfkante gebildet wird, wodurch eine Verunreinigung des die Spannpatrone umgebenden ringförmigen Innenraums ge­ geben ist.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert:
Die Figur zeigt die Vorderseite einer Spannpatrone im Längsschnitt, wobei in der Schnittdarstellung oben die Spannpatrone einer zerlegten Verbindungs­ stelle gezeigt ist, während im unteren Teil der Längsschnittdarstellung eine Verbindungsstelle mit einem festgespannten zweiten Teilelement wieder­ gibt.

Die in der Figur dargestellte Spannpatrone 1 ist nicht vollständig dargestellt. Es ist hier deren Stirnseite 3 erkennbar; ihr gegenüberliegendes Ende, das in einem ersten hier nicht dargestellten Teilelement einer Verbindungsstelle verankert ist, ist hier nicht mehr wiedergegeben. Die Spannpatrone 1 ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und mit in ihrer Umfangsfläche eingebrachten Einschnit­ ten 5 und 7 versehen, in die durch eine Spann­ schraube betätigbare Spannelemente einsetzbar sind. Die Spannschraube ist durch eine die Spannpatrone 1 in radialer Richtung durchdringende Bohrung 9 ein­ gesetzt. Die Spannpatrone 1 wird von einem in Rich­ tung ihrer Mittelachse 11 laufenden Kanalabschnitt 13 durchdrungen, der in der Stirnfläche 3 mündet und durch die Kühl- und/oder Schmiermittel über die Verbindungsstelle hinweg zu einem Werkzeug geför­ dert werden kann, welches der Oberflächenverarbei­ tung von Werkstücken dient.

Die Spannpatrone 1 ist mit einem Dichtungsprofil 15 versehen, das hier in eine randoffene Nut 17 einge­ setzt ist. Das Dichtungsprofil 15 ist als Ringpro­ fil ausgebildet, dessen äußere Umfangsfläche 19 mit der äußeren Umfangsfläche 21 der Spannpatrone 1 fluchtet. Gestrichelt ist dargestellt, daß das Dichtungsprofil 15 auch in eine in die Stirnseite 3 der Spannpatrone 1 eingebrachte Nut mit zwei Sei­ tenflanken eingesetzt sein kann, wobei die der Mit­ telachse 11 abgewandte äußere Flanke 23 der Nut als Anlagefläche für das Dichtungsprofil 15 dienen kann.

Das Dichtungsprofil 15 weist einen Grundkörper 25 auf, von dem eine elastisch federnde Dichtlippe 27 entspringt. Das dem Grundkörper abgewandte, distale Ende 29 der Dichtlippe 27 ist mit einer umlaufenden Rinne beziehungsweise einem Einstich 31 versehen, so daß zwei Ablaufkanten gebildet werden, die im Ablaufweg des Kühl-/Schmiermittels angeordnet sind. Die innere, erste Ablaufkante 33 bildet die freie Innenkante der Dichtlippe 27, die äußere, zweite Ablaufkante 35 bildet eine Außenkante der Dicht­ lippe 27. Dabei ist besonders hervorzuheben, daß die Dichtlippe 27 mit beiden Ablaufkanten 33 und 35 an der Innenfläche anliegt, wobei die Ablaufkanten ein verbessertes Dichtverhalten bewirken. Bei einer Druckbeaufschlagung des Innenraums 43 ergibt sich überdies eine gute Plananlage der Dichtlippe 27 aufgrund der Profilierung ihres distalen Endes durch den Einstich 1.

Im Übergangsbereich zwischen der Dichtlippe 27 und dem Grundkörper 25 wird eine radial umlaufende dritte Ablaufkante 37 dadurch ausgebildet, daß die Dicke der Dichtlippe 27 kleiner ist als die Dicke des Grundkörpers 25. Von dem Grundkörper 25 ent­ springt eine nachgiebige Verriegelungsnase 39, die hinter einem geeigneten Vorsprung 41 verriegelnd eingreift und das Dichtungsprofil 15 in der Nut 17 sicher hält.

Aus der Schnittdarstellung wird deutlich, daß das Dichtungsprofil 15 einen ringförmigen Innenraum 43 umfaßt, der mit der Kühl- und/oder Schmiermittel­ versorgung in Fluidverbindung steht.

Aus dem unteren Teil der Darstellung in Fig. 1 ist erkennbar, daß der Innenraum 43 im montierten Zu­ stand der Verbindungsstelle flüssigkeitsdicht abge­ schlossen ist. Wird nämlich mit dem ersten Teilele­ ment der Verbindungsstelle, in dem die Spannpatrone 1 befestigt ist, ein zweites Teilelement 45 zur Vervollständigung der Verbindungsstelle angebracht, so liegt die Dichtungslippe 27 an einer Innenfläche 47 des zweiten Teilelements 45 an. Über den zwi­ schen der Stirnseite 3 der Spannpatrone 1 und der Innenfläche 47 gegebenen Spalt 48 gelangt das aus dem Kanalabschnitt 13 austretende Kühl- und/oder Schmiermittel zum ringförmigen Innenraum 43. Der sich dort aufbauende Innendruck wirkt auf die dem Innenraum zugewandte Innenseite 49 der Dichtlippe 27 und preßt diese mit einer zusätzlichen Anpreß­ kraft gegen die Innenfläche 47. Die Dichtwirkung des Dichtprofils 15 beruht also nicht nur auf der elastischen Rückstellkraft der Dichtlippe 27, son­ dern auch auf dem in dem ringförmigen Innenraum 43 herrschenden Druck.

Das in der Figur dargestellte bevorzugte Ausfüh­ rungsbeispiel des Dichtprofils 15 ist als Mehrkom­ ponenten-Dichtung ausgebildet. Außen um den Grund­ körper 25 ist ein Stützring 51 gelegt, dessen Höhe so gewählt ist, daß sich der Stützring vorzugsweise über die gesamte Höhe des Grundkörpers 25 erstreckt und eine radiale Ausdehnung des Dichtungsprofils 15 bei einem Innendruck im ringförmigen Innenraum 43 praktisch ganz verhindert. Der Stützring dient also als Stützfläche für den Grundkörper 25 des Dicht­ profils 15.

Bei einer Montage des Dichtungsprofils 15 in einer beidseitig geschlossenen Nut kann die radial außen liegende äußere Flanke 23 als Stützfläche für den Grundkörper 25 des Dichtungsprofils 15 dienen. In diesem Fall kann auf den Stützring 51 verzichtet werden.

Vorzugsweise ist der Stützring 51 mit einem in ra­ dialer Richtung verlaufenden Ansatz 53 versehen, so daß quasi ein Napf gebildet wird, in den das Dich­ tungsprofil 15 einsetzbar ist. Der Stützring 51 ist vorzugsweise aus Metall, aber auch beispielsweise aus hartem Kunststoff herstellbar, während das Dichtungsprofil 15 vorzugsweise aus einem elasti­ schen Material, auch aus Gummi oder einem geeigne­ ten Kunststoffmaterial herstellbar ist. Die Kombi­ nation aus Dichtungsprofil 15 und Stützring 51 stellt eine Mehrkomponenten-Dichtung dar, die eine leicht handhabbare Montageeinheit bildet. Das Dich­ tungsprofil 15 kann daher problemlos - auch automa­ tisch - montiert werden.

Im Übergangsbereich zwischen dem Stützring 51 und dem Ansatz 53 ist eine Fase beziehungsweise ein ge­ krümmter Bereich 55 gegeben, der gegenüber der äußeren Umfangsfläche 21 der Spannpatrone 1 bezie­ hungsweise der äußeren Umfangsfläche 19 des Dich­ tungsprofils 15 zurückspringt. Dadurch wird hier eine zusätzliche vierte Abtropfkante 57 ausgebil­ det. Sollte also aus dem Kanalabschnitt 13 nach der Demontage der Verbindungsstelle noch Kühl- und/oder Schmiermittel austreten, läuft dieses an der Stirn­ seite 3 der Spannpatrone 1 entlang und damit auf die abgespreizte Dichtlippe 27, die sich in der oben in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet.

Zunächst sammelt sich die Flüssigkeit im ringförmi­ gen Innenraum 43 des Dichtungsprofils 15. Sollte dieser überlaufen, tropft die Flüssigkeit von der ersten Ablaufkante 33 und der zweiten Ablaufkante 35 ab. Außen an der Dichtlippe 27 entlanglaufende Flüssigkeit tropft an der dritten Ablaufkante 37 ab. Sollte Flüssigkeit bis zur äußeren Umfangsflä­ che 19 des Dichtungsprofils 15 gelangen, tropft dieser Anteil der Flüssigkeit dann an der vierten Ablaufkante 57 ab.

Insgesamt wird mit sehr hoher Sicherheit vermieden, daß nach der Demontage der Verbindungsstelle aus dem Kanalabschnitt 13 austretendes Kühl- und/oder Schmiermittel an der äußeren Umfangsfläche 21 der Spannpatrone 1 entlang in den die Spannpatrone 1 umgebenden Ringraum des ersten Teilelements läuft, in dem die Spannpatrone 1 befestigt ist.

Aus der Schnittdarstellung ist ohne weiteres er­ sichtlich, daß durch die nachgiebige Dichtlippe 27 ein großer Toleranzbereich abgedichtet werden kann. Ein Austritt des Kühl- und/oder Schmiermittels ist also bei einer Schwankung der Breite des Spalts 48 gewährleistet. Die elastische Beweglichkeit der Dichtlippe 27 stellt außerdem sicher, daß die Dich­ tungswirkung des Dichtungsprofils 15 bei steigendem Druck der Kühl- und/oder Schmiermittelversorgung verbessert wird, da die Dichtlippe 27 bei steigen­ dem Druck im ringförmigen Innenraum 43 immer mehr gegen die Innenfläche 47 gepreßt wird. Ein derarti­ ges Dichtungsverhalten ist mit herkömmlichen Dich­ tungseinrichtungen, beispielsweise mit O-Ringen keinesfalls zu erzielen.

Die Montage des ringförmigen Dichtungsprofils 15 ist sehr einfach: Das Profil wird mit leichtem Druck in die Nut 17 eingebracht, bis die Verriege­ lungsnase 39 hinter dem Vorsprung 41 einrastet und das Dichtungsprofil 15 sicher hält. Für die Montage spielt es keine Rolle, ob die Spannpatrone 1 mit der randoffenen Nut 17 ausgestattet ist oder ob eine mit einer äußeren Flanke 23 versehene Nut in der Stirnseite 5 der Spannpatrone 1 eingebracht ist.

Claims (17)

1. Spannpatrone für eine Kühl- und/oder Schmiermit­ telversorgung aufweisende Verbindungsstelle, ge­ kennzeichnet durch ein die Stirnseite (3) der Spannpatrone (1) überragendes, mindestens eine im Ablaufweg des Kühl-/Schmiermittels angeordnete Ab­ laufkante (33) aufweisendes Dichtungsprofil (15).

2. Spannpatrone nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Dichtungsprofil (15) eine die Stirnseite (3) der Spannpatrone (1) überragende Dichtlippe (27) aufweist.

3. Spannpatrone nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtlippe (27) elastisch federnd ausgebildet ist.

4. Spannpatrone nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtlippe (27) von einem im wesentlichen ringförmigen Grundkörper (25) des Dichtungsprofils (15) entspringt.

5. Spannpatrone nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das dem im Grundkörper (25) abge­ wandte Ende der Dichtlippe (27) zur Ausbildung zweier Abtropfkanten (33, 35) mit einem Einstich (31) versehen ist.

6. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangs­ bereich zwischen Grundkörper (25) und Dichtlippe (27) eine Ringkante ausgebildet ist, die als dritte Ablaufkante (37) dient.

7. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ profil (15) einen ringförmigen Innenraum (43) um­ schließt, der vorzugsweise mit der Kühl- /Schmiermittelversorgung verbunden ist.

8. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Grund­ körper (25) des Dichtungsprofils (15) eine Verrie­ gelungsnase (39) entspringt.

9. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ profil (15) als Mehrkomponenten-Dichtung ausgebil­ det ist.

10. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastizi­ tät der elastisch federnden Dichtlippe (27) höher ist als die des Grundkörpers (25).

11. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkör­ per (25) mit einer eine radiale Ausdehnung reduzie­ renden und verhindernden Stützfläche (23; 51) zu­ sammenwirkt.

12. Spannpatrone nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützfläche durch eine - in radi­ aler Richtung gesehen - äußere Flanke (23) einer in die Stirnseite (3) der Spannpatrone (1) einge­ brachte, das Dichtungsprofil (15) aufnehmende Nut gebildet wird.

13. Spannpatrone nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stützfläche durch einen Stützring (51) gebildet wird, der mit dem Grundkörper (25) des Dichtungsprofils (15) zusammenwirkt.

14. Spannpatrone nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stützring (51) einen in radialer Richtung verlaufenden Ansatz (53) aufweist.

15. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ profil (15) so in den Stützring (51) einsetzbar ist, daß der Ansatz (53) an dem der Dichtlippe (27) gegenüber liegenden Ende des Grundkörpers (25) des Dichtungsprofils (15) angeordnet ist.

16. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ profil (27) in einer randoffenen Nut (17) in der Stirnseite (3) der Spannpatrone (1) einsetzbar ist.

17. Spannpatrone nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ profil (15) zur Ausbildung einer vierten Abtropf­ kante (57) an seinem der Dichtlippe (27) gegenüber­ liegenden Ende eine Fase oder einen gekrümmten Be­ reich (55) aufweist.