Die Erfindung betrifft eine Schnittstelle zwischen
einem Werkzeugträger und einem den Werkzeugträger
haltenden Spannschaft einer Werkzeugmaschine gemäß
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mit Schnittstelle wird hier allgemein eine Verbin
dungsstelle zwischen einem Element eines Werk
zeugsystems und einer Werkzeugmaschine aber auch
die Verbindungsstelle zwischen einzelnen Elementen
eines Werkzeugsystems angesprochen. Dabei werden
hier unter Elementen eines Werkzeugsystems außer
Reduzier- und Verlängerungsstücken, Adaptern und
Aufnahmeelementen jede Art von Werkzeugen verstan
den, also Dreh-, Bohr-, Fräs- oder sonstige Spezi
alwerkzeuge. Auch können Werkstückträger beliebiger
Art eingesetzt werden.
Es ist bekannt, Elemente eines Werkzeugsystems mit
Hilfe beliebiger Verbindungsstellen aneinanderzu
koppeln. Dabei ist es wesentlich, daß nach einem
Austausch eines Werkzeug- oder Werkstückträgers zu
vor eingestellte Maße möglichst exakt wieder einge
halten werden.
Bei einer bekannten Schnittstelle dieser Art (DE 38
14 550 C1) werden die beiden der Schnittstelle zu
geordneten Maschinenteile mit Hilfe von Spannele
menten miteinander verbunden, die an beiden Teilen
eingreifen. Dazu weisen die Spannelemente zwei auf
ein und derselben Seite liegende Spannflächen auf,
die sich seinerseits an dem ersten Werkzeugteil und
andererseits an dem zweiten Werkzeugteil der
Schnittstelle abstützen und deren Verspannung die
nen. Die Spannflächen sind an einander gegenüber
liegenden Enden der Spannelemente angeordnet, so daß
innerhalb der Spannelemente im verspannten Zustand
der Schnittstelle Zugkräfte aufgebaut werden. Tre
ten dabei Abstandsdifferenzen der Spannflächen auf,
die beispielsweise auf Fertigungstoleranzen oder
Verschleiß beruhen können, werden beim Verspannen
der der Schnittstelle zugeordneten Teile unter
schiedliche Spannkräfte aufgebaut, die zu Auslen
kungen der beiden Mittel-/Drehachsen der miteinan
der verspannten Werkzeugteile führen. Die Fluchtung
der miteinander verspannten Teile kann also nicht
mehr gewährleistet werden. Darüber hinaus können
bei einem Wechsel eines der beiden verspannten
Teile zuvor eingestellte Maße nicht mehr sicher
eingehalten werden.
Dasselbe Problem tritt auch bei einer als Kupp
lungsvorrichtung bezeichneten bekannten Schnitt
stelle auf (DE 38 07 140 C2), bei der zum Verspan
nen der beiden der Schnittstelle zugeordneten Teile
wiederum Spannelemente verwendet werden, die auf
ein und derselben Längsseite an gegenüberliegenden
Enden Spannflächen aufweisen. Auch hier treten die
beschriebenen Fluchtungsfehler auf, die bei einem
Austausch eines der beiden verspannten Teile zu
Maßabweichungen führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine als
Schnittstelle bezeichnete Verbindungsstelle zweier
Teile zu schaffen, mit der sich auch nach einem
Wechsel eines der eingespannten Elemente eine hohe
Maßgenauigkeit erzielen läßt, wobei ein sicherer
Halt der eingespannten Elemente gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen
Schnittstelle zwischen einem Werkzeugträger und ei
nem den Werkzeugträger haltenden Spannschaft einer
Werkzeugmaschine mit Hilfe der in Anspruch 1 ge
nannten Merkmale gelöst. Dadurch, daß die zur Ver
spannung der beiden der Schnittstelle
zugeordneten Teile erforderlichen Spannkräfte ausschließlich
durch den Kopfbereich der Spannelemente aufgebaut
werden, bleiben diese frei von Zugkräften. Es er
gibt sich im übrigen ein sehr kurzer Kraftflußweg
innerhalb der Spannelemente. Aufgrund der Tatsache,
daß die Spannelemente am Umfang des als Spannbolzen
ausgebildeten, die Spannelemente in ihre Verspan
nungslage bewegenden Spannorgans in axialer Rich
tung frei beweglich angeordnet sind, wird eine be
sonders gleichmäßige Kraftverteilung bei der Ver
spannung der beiden miteinander zu verbindenden
Teile erreicht. Dabei ist die Belastung der einzel
nen Spannelemente aufgrund ihrer freien Beweglich
keit relativ gering. Insbesondere werden Einspann
kräfte eines Spannelements nicht auf ein anderes
übertragen. Bei einer Verlagerung des Spannorgans
in Einspannrichtung werden die Spannelemente zwi
schen eine erste Spannfläche am Spannbolzen und
eine zweite
Spannfläche im Paßzapfen gepreßt, so daß die beiden
Teile der Schnittstelle fest miteinander verkoppelt
werden. Es wird dabei lediglich auf den Kopfbereich
der Spannelemente eine Druckkraft ausgeübt, der
Kraftfluß geht über den Spannbolzen
und über den Kopfbereich der Spannelemente in den Spann
schaft. Dadurch können die Spannelemente sehr dünn
wandig angelegt werden, wodurch sie sich sehr fein
fühlig und exakt anlegen. Die durch das Spannorgan
aufgebrachten Spannkräfte werden durch die frei be
weglichen Spannelemente besonders gleichmäßig ver
teilt, so daß eine exakte Einspannung gewährleistet
ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Schnittstelle wird be
vorzugt, welches sich dadurch auszeichnet, daß die
Spannelemente in Aufnahmetaschen untergebracht
sind, die auf der Außenseite des Spannbolzens vor
gesehen sind. Dabei bleiben die Spannelemente in
axialer Richtung gesehen, frei beweglich. Auf diese
Weise läßt sich die Schnittstelle sehr kompakt auf
bauen, andererseits werden Verspannungen der
Schnittstelle aufgrund der freien Beweglichkeit der
Spannelemente vermieden. Dadurch wird eine be
sonders gleichmäßige Festspannung des Werkzeugträ
gers in dem Spannschaft sichergestellt.
Bevorzugt wird überdies eine Ausführungsform der
Schnittstelle, bei welcher die Aufnahmetaschen
durch Führungen gebildet werden, die in axialer
Richtung des Spannbolzens an dessen Umfangswandung
befestigt sind, vorzugsweise in dort vorgesehenen
Nuten untergebracht sind. Dabei ist der Abstand der
Führungen zueinander, in Umfangsrichtung gemessen,
auf die Breite der Spannelemente angepaßt. Derar
tige Aufnahmetaschen sind einfach und kostengünstig
herstellbar. Sie gewähren eine freie axiale Beweg
lichkeit bei einer guten Führung der Spannelemente.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Schnittstelle ragt mindestens eine der Führungen,
die die Aufnahmetaschen begrenzt, in eine auf der
Innenseite der den Spannbolzen aufnehmenden Ausneh
mung vorgesehene Nut ein, so daß der Spannbolzen so
festgelegt wird, daß er zwar - in axialer Richtung
gesehen - hin- und her bewegbar ist, daß er aber an
einer Rotation innerhalb des Spannschafts gehindert
wird. Dieser Aufbau der Schnittstelle zeichnet sich
dadurch aus, daß er sehr einfach und damit kosten
günstig realisierbar ist.
Bevorzugt wird überdies eine Ausführungsform der
Schnittstelle, die sich dadurch auszeichnet, daß
der Spannbolzen mittels eines Winkelantriebs gegen
über dem Spannschaft in axialer Richtung verlager
bar ist. Durch einen derartigen Aufbau lassen sich
besonders hohe Spannkräfte aufbringen, die dazu
führen, daß auch nach einem Wechsel eines Werkzeug
trägers eine hohe Maßgenauigkeit gewährleistet ist.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der
Schnittstelle, bei welcher der Winkelantrieb eine
koaxial zum Spannbolzen angeordnete Gewindehülse,
die mit einem Innengewinde versehen ist, sowie ein
mit der Gewindehülse zusammenwirkendes drehbares
Betätigungsorgan aufweist, welches mit einem ersten
Zahnkranz versehen ist, und bei welcher der Spann
bolzen auf seiner Außenseite zumindest einen Be
reich aufweist, der mit einem Außengewinde versehen
ist, welches mit dem Innengewinde der Gewindehülse
in Eingriff bringbar ist. Mit Hilfe der Gewinde
hülse des Winkelantriebs können unmittelbar auf den
Spannbolzen Kräfte ausgeübt werden, die der Ein
spannung des Werkzeugträgers im Spannschaft der
Werkzeugmaschine dienen. Dabei lassen sich bei ein
fachem Aufbau hohe Einspannkräfte auf den Spannbol
zen übertragen, so daß eine exakte Einspannung ge
währleistet ist.
Weiter wird eine Ausführungsform der Schnittstelle
bevorzugt, bei welcher die Gewindehülse mit einem
mit dem ersten Zahnkranz zusammenwirkenden zweiten
Zahnkranz versehen und drehbar ausgebildet ist,
während der Spannbolzen innerhalb des Spannschafts
so befestigt ist, daß er lediglich in axialer Rich
tung hin- und her verschiebbar ist. Dadurch, daß
lediglich die Gewindehülse im Spannschaft der Werk
zeugmaschine rotiert, treten relativ geringe Rei
bungskräfte auf, so daß die bei der Betätigung des
Winkelantriebs aufgebrachten Kräfte verlustarm der
Einspannung des Werkzeugträgers dienen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Schnittstelle ist der Winkelantrieb so ausgebildet,
daß sein Betätigungsorgan als drehbare Hülse ausge
bildet ist, deren Drehachse senkrecht auf der
Drehachse der Gewindehülse steht und so angeordnet
ist, daß der erste und der zweite Zahnkranz inein
andergreifen. Bei einer derartigen Anordnung der
Elemente des Winkelantriebs ist die Herstellung der
beiden Zahnkränze besonders einfach und damit
preisgünstig durchführbar, wobei die bei der Betä
tigung des Winkelantriebs aufgebrachten Einspann
kräfte verlustarm übertragen werden können.
Weiter wird eine Ausführungsform der Schnittstelle
bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, daß ein
mit den Spannelementen zusammenwirkendes Widerlager
vorgesehen ist, welches - bei einer Bewegung des
Spannbolzens in Einspannrichtung - die Spannelemente
so hält, daß deren dem Widerlager gegenüberliegen
den Enden der Spannelemente von der zweiten Spann
fläche des Spannbolzens gegen die erste Spannfläche
im Paßzapfen gepreßt und damit die beiden Teile der
Schnittstellen miteinander fest zusammengekoppelt
werden. Dieser Aufbau der Schnittstelle zeichnet
sich durch besonders geringe Reibungsverluste aus,
so daß die bei der Betätigung der Schnittstelle
aufgebrachten Kräfte weitgehend der Einspannung der
beiden Elemente dient. Dadurch, daß die Spannele
mente unabhängig voneinander in axialer Richtung
verlagerbar sind, werden Maßtoleranzen der Spann
flächen ausgeglichen und gleichmäßige Spannkräfte
aufgebaut. Da auf die Spannelemente keine Zugkräfte
wirken, können diese besonders biegsam ausgeführt
werden, so daß sie sich gleichmäßig anlegen.
Bevorzugt wird überdies ein Ausführungsbeispiel der
Schnittstelle, bei welchem das Widerlager durch
eine in axialer Richtung feststehende Schulter ge
bildet wird. Eine derartige Schnittstelle ist ein
fach aufgebaut und führt zu einer optimalen Auf
nahme der von den Spannelementen ausgeübten Kräfte.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Schnittstelle ist das Spannorgan von einem durchge
henden Längskanal durchzogen, der für die Durchlei
tung eines Kühl- und/oder Schmiermittels vorgesehen
ist. Entsprechend sind auf der Außenseite des
Spannorgans beziehungsweise Spannbolzens Dichtungs
mittel vorgesehen, die dafür sorgen, daß das Kühl-
/Schmiermittel ausschließlich durch den Längskanal
verläuft und nicht an den Seiten des Spannbolzens
austreten kann. Es ist also sichergestellt, daß
auch bei der Verwendung der Schnittstelle Kühl- und
Schmiermittel eingesetzt werden können.
Eine weitere Ausführungsform der Schnittstelle wird
deshalb bevorzugt, weil das Spannorgan auf seiner
Stirnseite so ausgebildet ist, daß es mit einem An
schlußstutzen, der von dem Werkzeugträger ent
springt, zusammenwirken kann. Über diesen können
Kühl-/Schmiermittel weitergeleitet werden. Auf
diese Weise können die Kühl-/Schmiermittel ohne
weiteres vom Spannschaft an den Werkzeugträger wei
tergeleitet werden, ohne daß die der Einspannung
dienende axiale Bewegung des Spannbolzens behindert
würde.
Darüber hinaus wird eine Ausführungsform der
Schnittstelle bevorzugt, bei welcher der Anschluß
stutzen mit einer Anschlagfläche versehen ist, ge
gen die der Spannbolzen verfahrbar ist. Wird also
der Winkelantrieb nicht in der Richtung betrieben,
die der Einspannung des Werkzeugträgers dient, son
dern in umgekehrter Richtung, bewegt sich der
Spannbolzen gegen diese Anschlagfläche und drückt
damit den Werkzeugträger aus dem Spannschaft her
aus. Das heißt also, die Schnittstelle zeichnet
sich dadurch aus, daß eine einfache Lösung der bei
den verbundenen Elemente möglich ist.
Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform der
Schnittstelle ist die erste Spannfläche im Paßzap
fen als umlaufende Schulter einer Ringnut ausgebil
det. Damit ist der Paßzapfen einfach herstellbar
und beim Zusammenspannen beider Elemente beliebig
in das Gegenstück einsetzbar.
Des weiteren wird eine Ausführungsform der Schnitt
stelle bevorzugt, bei der die zweite Spannfläche am
Spannschaft als umlaufende Fläche einer Ringschul
ter ausgebildet ist. Damit ist auch die zweite
Spannfläche einfach herstellbar. Überdies können
die Einspannkräfte unabhängig von der relativen
Lage der Teile zueinander, also auch bei einer beliebi
gen Verdrehung der Teile gegeneinander, sicher auf
gebaut werden.
Besonders bevorzugt wird überdies eine Ausfüh
rungsform der Schnittstelle, bei der die Spannflä
chen mit der Längs- oder Drehachse des Werkzeugträ
gers beziehungsweise Spannschafts einen Winkel von
insbesondere ca. 45° einschließen. Auf diese Weise
ergibt sich beim Verspannen der beiden Elemente
miteinander eine Kräfteaufspaltung beim Zusammen
wirken der Spannelemente mit den beiden Spannflä
chen: Eine Kraftkomponente wirkt dabei praktisch in
axialer Richtung, so daß der Werkzeugträger und der
Spannschaft der Werkzeugmaschine fest miteinander
verbunden werden, wobei der Werkzeugträger quasi an
den Spannschaft herangezogen wird und so eine si
chere Anlage beider Teile aneinander gewährleistet
ist. Damit ist eine vorgegebene Einstellung des
Werkzeugträgers auch nach dessen Austausch noch ge
geben, so daß sich eine Nachjustierung in den mei
sten Fällen vermeiden läßt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich
aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Schnitt
stelle und
Fig. 2 einen Querschnitt durch einen in der
Schnittstelle gemäß Fig. 1 verwendeten
Spannbolzen.
Bei dem Längsschnitt gemäß Fig. 1 wurde die Dar
stellung auf den Kern der Schnittstelle beschränkt.
Die Verbindung des Spannschaftes, in Fig. 1 links,
mit einer Werkzeugmaschine kann auf bekannte Weise
durchgeführt werden. Die Ausgestaltung des Werk
zeugträgers, in Fig. 1 rechts, ist ebenfalls be
liebig. Der Schaft des Werkzeugträgers wurde unmit
telbar nach der Schnittstelle abgebrochen.
Es sei hier nochmals darauf verwiesen, daß die dar
gestellte Schnittstelle universell als Verbindungs
stelle verwendbar ist, also auch als sogenannte
Trennstelle zwischen einem Zwischenstück und einem
Werkzeugträger.
An der Schnittstelle 1, die in Fig. 1 geschnitten
dargestellt ist, ist links ein abgebrochener Spann
schaft 3 einer Werkzeugmaschine erkennbar und
rechts ein abgebrochener Schaft eines Werkzeugträ
gers 5. Die beiden zu verbindenden Teile sind im
Bereich der Schnittstelle kreiszylindrisch ausge
bildet und haben praktisch gleichen Außendurchmesser.
Der Werkzeugträger 5 ist mit einem Paßzapfen 7 ver
sehen, dessen Außendurchmesser so gewählt ist, daß
er in eine Ausnehmung 9 im Stirnbereich des Spann
schafts 3 eingesetzt werden kann. Der Paßzapfen 7
ist in seinem Wurzelbereich von einer senkrecht zur
Längs- oder Drehachse 11 verlaufenden ersten Anla
gefläche 13 versehen, die mit einer im Stirnbereich
des Spannschafts 3 vorgesehenen zweiten Anlageflä
che 15 zusammenwirkt.
Der Paßzapfen 7 ist mit einem ersten Bereich 7/1
und mit einem zweiten Bereich 7/2 versehen. Diese
Bereiche unterscheiden sich durch ihren Außendurch
messer, wobei der vordere Außenbereich 7/1 einen
kleineren Durchmesser aufweist, als der hintere nä
her an der ersten Anlagefläche 13 angeordnete
Außenbereich 7/2 des Paßzapfens 7. Die beiden
Bereiche sind über eine Rampe 7/3 miteinander ver
bunden.
Durch die Außenbereiche verschiedener Außendurch
messer ist das Einfügen des Paßzapfens 7 in die
Ausnehmung 9 des Spannschafts 3 erleichtert. Die
Ausnehmung ist entsprechend mit Bereichen verschie
dener Innendurchmesser versehen, die in Fig. 1 mit
9/1 und 9/2 bezeichnet sind.
Der Paßzapfen 7 ist hohl ausgebildet. Seine Wandung
ist im Bereich der Stirnseite des Paßzapfens mit
einer Ringnut 17 versehen, deren Wandung in einem
großen Bereich im wesentlichen parallel zur
Drehachse 11 verläuft. Im Bereich der Stirnseite
geht die Ringnut 17 in eine erste Spannfläche 19
über, die gegenüber der Drehachse 11 unter einem
Winkel verläuft. Der Winkel ist frei wählbar in ei
nem Bereich zwischen etwa 90° bis 5°. Vorzugsweise
wird ein Winkel von 60° bis 30° gewählt, insbeson
dere wird ein Winkel von ca. 45° bevorzugt.
Die erste Spannfläche 19 ist als durchgehende Ring
schulter ausgebildet.
Am Grund 21 des hohlen Paßzapfens 7 ist ein An
schlußstutzen 23 mit einem zentralen Durchlaßkanal
25 vorgesehen, durch welchen ein Kühl- und/oder
Schmiermittel geführt werden kann. Eine dem Spann
schaft 3 zugewandte Stirnfläche 27 des Anschluß
stutzens 23 dient als Anschlagfläche.
Der Anschlußstutzen 23 ist auf beliebige Weise an
dem Schaft des Werkzeugträgers 5 befestigt, bei
spielsweise durch eine Verschraubung.
Auch der Spannschaft 3 ist mit einem durchgehenden
Kanal 29, der hier konzentrisch zur Drehachse 11
angeordnet ist, versehen. Er dient ebenfalls der
Durchleitung eines Kühl- und/oder Schmiermittels.
Die in die Stirnseite des Spannschafts eingebrachte
Ausnehmung 9 weist einen Bereich 31 mit reduziertem
Innendurchmesser auf. Hier ist ein erstes Element
eines Winkelantriebs 33 eingebracht, nämlich eine
Gewindehülse 35. Die Hülse ist so dimensioniert,
daß ihr Außendurchmesser im wesentlichen dem Innen
durchmesser des Bereichs 31 der Ausnehmung 9 ent
spricht. Ihr Innendurchmesser ist so gewählt, daß
sie einen Spannzapfen 37 umgreift. Sie ist mit einem
Innengewinde versehen, das mit einem in diesem Be
reich des Spannzapfens 37 vorgesehenen Außengewinde
kämmt. In ihrem der Stirnseite des Spannschafts 3
abgewandten Endbereich weist die Hülse einen ersten
Zahnkranz 39 auf, der Teil einer Schrägverzahnung
ist.
Das Gegenstück der Schrägverzahnung befindet sich
auf dem zweiten Element des Winkelantriebs 33, näm
lich an einem Betätigungsorgan 41, welches kreiszy
lindrisch ausgebildet und so angeordnet ist, daß
dessen Drehachse 43 senkrecht zur Drehachse 11 ver
läuft. Das Betätigungsorgan 41 ist quasi als Maden
schraube ausgebildet und weist auf seiner Stirn
seite, die der äußeren Umfangsfläche des Spann
schafts 3 zugewandt ist, einen Innensechskant 45
auf. Das Betätigungsorgan 41 ist auf geeignete
Weise, beispielsweise durch eine Ringfeder 47 in
einer Bohrung 49 im Spannschaft 3 festgelegt. Auf
seiner der Drehachse 11 zugewandten Stirnseite kann
das Betätigungsorgan 41 mit einem Zentrierzapfen 51
versehen sein, welcher der zusätzlichen Führung
des Betätigungsorgans 41 dient.
Das Betätigungsorgan 41 ist auf seiner Unterseite
mit einem zweiten Zahnkranz 53 versehen, der in
Eingriff mit dem ersten Zahnkranz 39 tritt.
Durch eine Drehung des Betätigungsorgans 41 findet
aufgrund der Zahnkränze 39 und 53 eine Drehung der
Gewindehülse 35 statt. Diese ist daher innerhalb
des Bereichs 31 der Ausnehmung 9 frei drehbar ange
ordnet. Eine Längsbewegung der Gewindehülse 35 wird
einerseits durch das Betätigungsorgan 41 und ande
rerseits durch ein Widerlager 55 verhindert, wel
ches in einem geeigneten Ringnutbereich 57 in der
Ausnehmung 9 des Spannschafts 3 angeordnet ist. Als
Widerlager 55 können beispielsweise eine oder meh
rere Distanzscheiben verwendet werden. Sie werden
durch eine Mitnehmerscheibe 59 in der Gehäuseaus
nehmung 57 gegen eine axiale Verlagerung, also ge
gen eine Verschiebung in Richtung der Drehachse 11
gesichert.
Die vorzugsweise ringförmig ausgebildete Mitnehmer
scheibe 59 ist durch geeignete Befestigungsmittel,
beispielsweise durch eine oder mehrere Schrauben 61
am Spannschaft 3 befestigt. Dabei reichen die
Schrauben durch die Mitnehmerscheibe 59 in den
Grundkörper des Spannschafts 3 und wirken dort mit
einem Gewinde zusammen. Die in der Fig. 1 darge
stellte Schraube kann an beliebiger Stelle im Um
fangsbereich der Mitnehmerscheibe 59 angeordnet
sein.
Die Mitnehmerscheibe 59 weist einen von der Scheibe
entspringenden, axial zur Stirnfläche des Spann
schafts 3 ragenden Vorsprung 63 auf, der in eine
geeignete Ausnehmung 65 in der Stirnseite des
Paßzapfens 7 eingreift. Die Mitnehmerscheibe kann
einen oder mehrere derartiger Vorsprünge 63 aufwei
sen. Diese dienen dazu, Drehmomente vom Spannschaft
3 über den Spannzapfen 7 auf den Werkzeugträger zu
übertragen.
Der als Spannorgan dienende Spannbolzen 37 weist
mehrere Bereiche mit verschiedenen Außendurchmes
sern auf. In seinem linken Bereich 37/1 ist der
Außendurchmesser des Spannbolzens so gewählt, daß
dieser in den Durchgangskanal 29 im Spannschaft 3
einführbar ist. Es ist dort auch eine vorzugsweise
als O-Ring ausgebildete Dichtungseinrichtung 67
vorgesehen, die einen Austritt des Kühl- oder
Schmiermittels aus dem Durchgangskanal 29 verhin
dert. In einem zweiten Bereich 37/2 ist der Außen
durchmesser des Spannbolzens 37 so gewählt, daß das
dort vorgesehene Außengewinde 40 mit dem Innenge
winde der Gewindehülse 35 kämmt. Der dritte Bereich
37/3 weist einen größeren Außendurchmesser auf. Er
dient der Auflage von Spannelementen 69, die am Um
fang des Spannbolzens 37 angeordnet sind. Ein noch
größerer Außendurchmesser ist in dem sich an
schließenden Bereich 37/4 vorgesehen. Im Übergangs
bereich zwischen dem Bereich 37/3 und 37/4 wird
eine zweite Spannfläche 71 gebildet, die quasi als
Ringschulter umlaufend ausgebildet ist. Der Außen
bereich 37/4 des Spannbolzens 37 verjüngt sich in
Richtung auf die Stirnfläche 73 des Spannbolzens 37.
Dabei dient die Verjüngung dazu, den hohen Paßzap
fen 7 leichter über den Spannbolzen 37 zu schieben,
während der Spannschaft 3 und der Werkzeugträger 5
zusammengesetzt werden.
Der Spannbolzen 37 ist mit einem koaxial zur
Drehachse 11 angeordneten Durchgangskanal 75 für
das Kühl- und/oder Schmiermittel versehen. Dieser
Kanal weist einen aufgeweiteten Bereich 77 in der
Nähe der Stirnfläche 73 auf. Der Innendurchmesser
dieses aufgeweiteten Bereichs 77 ist an den Außen
durchmesser des Anschlußstutzens 23 im Werkzeugträ
ger 5 angepaßt. Der Anschlußstutzen ragt so weit in
dem Spannbolzen 37 hinein, daß auch bei einer axia
len Verlagerung des Spannbolzens immer eine sichere
Abdichtung des Durchgangskanals gewährleistet ist.
Auch in diesem Bereich ist ein Dichtungsorgan 79
vorgesehen.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt, durch den Spann
zapfen 37 der in Fig. 1 dargestellten Schnitt
stelle 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugs
zeichen versehen, so daß auf deren ausführliche Be
schreibung hier verzichtet werden kann. Der Spann
bolzen 37 ist bei dem hier dargestellen Ausfüh
rungsbeispiel mit sechs Spannelementen 69 umgeben.
Die Außenflächen der Spannelemente sind kreisbogen
förmig gewölbt. Es ist erkennbar, daß die Spannele
mente in Aufnahmetaschen 81 angeordnet sind, die
seitlich durch Führungselemente 83 begrenzt werden.
Wenn die sechs Spannelemente 69 in die zugehörigen
Aufnahmetaschen 81 eingebracht sind, ergibt sich
eine äußere Kreiskontur. An zwei Stellen wird die
gedachte Umfangslinie der gesamten Anordnung durch
zwei Führungselemente 85 und 87 überragt, die in
entsprechende Ausnehmungen im Spannschaft 3 einge
bracht sind. Bei dem hier dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel greifen diese Führungselemente 85 und
87 in nicht dargestellte Nuten des Mitnehmerrings
59 und verhindern somit eine Drehbewegung des
Spannbolzens 37 innerhalb des Spannschafts 3. Dabei
wird eine Längsbewegung des Spannbolzens 37 in kei
ner Weise durch diese beiden Führungselemente 85
und 87 oder behindert.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 ist der durchge
hende Kanal 75 für das Kühl-/Schmiermittel deutlich
erkennbar.
Im folgenden wird auf die Funktion der Schnitt
stelle näher eingegangen.
Zur Herstellung der fertigen, in Fig. 1 darge
stellten Verbindung wird der Werkzeugträger 5 mit
dem Spannschaft 3 verbunden, indem der Paßzapfen 7
des Werkzeugträgers 5 in die Ausnehmung 9 in der
Stirnseite 73 des Spannschafts 3 eingeführt wird.
Dabei erleichtern die Bereiche 7/1 und 7/2 des
Außenumfangs des Paßzapfens 7 das Einführen.
Gleichzeitig wird der Paßzapfen durch den Spannbol
zen 37 in der Ausnehmung 9 zentriert. Dabei wird
die Einführung des Paßzapfens dadurch erleichert,
daß die Stirnseite 73 des Spannbolzens 37 über die
zweite Ringfläche 15, die die Stirnfläche des Paß
zapfens 3 bildet, hinausragt und von einer konisch
verlaufenden Fläche umgeben ist.
Während des Einführens des Paßzapfens 7 in die Aus
nehmung 9 befinden sich die Spannelemente 69
- anders als in Fig. 1 dargestellt - in ihrer an die
Außenfläche des Spannbolzens 37 angelegten Posi
tion. Dazu werden das Betätigungsorgan 41 und damit
aufgrund des Zusammenspiels der Zahnkränze 53 und
39 die Gewindehülse 35 so lange gedreht, bis auf
grund der Zusammenwirkung des Innengewindes in der
Gewindehülse 39 und des Außengewindes 40 im Bereich
37/2 des Spannbolzens 37 dieser ganz nach rechts
bewegt wird. Dadurch kann sich der Kopfbereich 69/1
der Spannelemente 69 an den Außenumfang des Spann
bolzens 37 anlegen. Dabei wirken elastische Rück
stellorgane, beispielsweise Gummiringe 89 auf die
Spannelemente 69 ein und drücken diese gegen die
Umfangswandung des Spannbolzens 37.
Im angelegten Zustand der Spannelemente ist der
Außendurchmesser des Spannbolzens im Bereich des
Kopfbereichs 69/1 so klein, daß der Spannbolzen 37
mit dem Kopfbereich 69/1 der Spannelemente 69 in
den Hohlraum in Paßzapfen 7 eingeführt werden kann.
Der Werkzeugträger 5 wird so in den Spannschaft 3
eingeschoben, daß die radialen Führungsflächen 13
und 15 aneinanderliegen. Anschließend wird das Be
tätigungsorgan 41 beispielsweise mit einem geeigne
ten Steckschlüssel über den Innensechskant 45 ver
dreht und damit die Gewindehülse 35 ihrerseits in
eine Drehbewegung versetzt. Der Spannbolzen 37 wird
durch die in Fig. 2 gezeigten Führungselemente 85
und 87 an einer Drehbewegung gehindert, so daß
durch das Zusammenspiel von Innengewinde in der Ge
windehülse 35 und Außengewinde 40 auf dem Spannbol
zen 37 eine axiale Bewegung des Spannbolzens 37 in
Fig. 1 nach links, das heißt in Einspannrichtung,
erfolgt. Dieser verlagert sich beim Festspannen der
beiden Teile 3 und 5 nach links, wodurch der Kopf
bereich 69/1 der Spannelemente 69 von der zweiten
Schrägfläche 71 radial nach außen gedrängt wird, so
daß eine radiale Aufweitung im Bereich der Kopfbe
reiche 69/1 der Spannelemente 69 erfolgt. Die
Spannelemente legen sich mit ihrem Kopfbereich da
bei an die erste Spannfläche 19 des Paßzapfens 7
an. Durch eine weitere Drehbewegung der Gewinde
hülse 35 findet eine feste Anlage zwischen den bei
den Spannflächen 19 und 73 und dem Kopfbereich 69/1
der Spannelemente 69 statt. Durch die Schrägstel
lung der Spannflächen werden dabei axiale Spann
kräfte aufgebaut, so daß die beiden Ringflächen 13
und 15 fest aneinandergepreßt und die Werkzeugteile
genau gegeneinander ausgerichtet werden und ihre
Drehachsen fluchten und die gemeinsame Drehachse 11
der Schnittstelle 1 bilden.
Dadurch, daß die Spannelemente 69 in axialer Rich
tung frei beweglich sind, können bei einer nicht
korrekten Ausrichtung der beiden zu verspannenden
Teile oder bei Maßtoleranzen der Spannflächen die
Spannelemente ihre Lage so verändern, daß sie eine
rundum gleichmäßige Spannkraft aufbringen können.
Dabei werden unterschiedliche Spannkräfte innerhalb
der Spannelemente 69 letztlich vermieden, so daß
eine feste Anlage der Ringflächen 13 und 15 in ih
rem gesamten Umfangsbereich gegeben ist, ohne daß
wesentliche Unterschiede der axialen Spannkräfte
auftreten.
Während der Spannbolzen 37 aufgrund der Betätigung
des Winkelantriebs 41, 45 nach links in Einspann
richtung bewegt wird, gelangen die Spannelemente 69
mit ihren Endbereichen 69/2 in Anlage an den Wider
lagern 55, sie können dann also keine axiale Aus
weichbewegung nach links durchführen. Dadurch wer
den die Kopfbereiche 69/1 der Spannelemente 69 op
timal zwischen den beiden Spannflächen 19 und 71
eingespannt.
Es ist ersichtlich, daß es für das Zusammenspiel
zwischen den Spannebenen 19 und 71 mit den Kopfbe
reichen 69/1 der Spannelemente 69 belanglos ist, ob
der Spannbolzen 37 unmittelbar von der Spannhülse
35 bewegt wird oder ob hier Zwischenelemente vorge
sehen sind, die eine axiale Verlagerung des Spann
bolzens 37 bewirken. Es ist grundsätzlich auch mög
lich, daß der Spannbolzen 37 in Rotation versetzt
wird und dadurch über einen feststehenden Gewinde
bereich axial verlagert wird. Doch werden dabei im
Spannbereich der Köpfe der Spannelemente Rei
bungskräfte erzeugt, so daß die Drehbewegung des
Spannbolzens 37 etwas behindert wird.
Nach allem ist erkennbar, daß letztlich auch eine
Umkehr der Gegebenheiten möglich ist. Es ist überdies denk
bar, daß der Paßzapfen 7 am Spannschaft und die
Ausnehmung 9 am Werkzeugträger vorgesehen sind.
Zum Lösen der Verbindung muß das Betätigungsorgan
41 in entgegengesetzter Richtung verdreht werden,
so daß über die Zahnkränze 53 und 39 eine entgegen
gesetzte Drehbewegung der Gewindehülse 35 bewirkt
wird. Dadurch verschiebt sich der Spannbolzen 37
aus der in Fig. 1 dargestellten Verriegelungsposi
tion axial nach rechts. Dadurch entfernen sich die
Spannflächen 19 und 71 vom Kopfbereich 69/1 der
Spannelemente 69, so daß die axialen Spannkräfte
nachlassen. Durch die elastischen Elemente 89 wer
den die Spannelemente 69 in ihre Grundstellung in
die Aufnahmetaschen 81 zurückverschwenkt, so daß
ihre dem Spannbolzen 37 zugewandten Innenseiten
parallel zu dessen Außenfläche verlaufen. Schließ
lich bewegt sich der Spannbolzen 37 so weit nach
vorne, daß dessen Stirnseite 73 mit dem Anschlag 27
des Anschlußstutzens 23 in Wirkverbindung tritt.
Der Spannbolzen 37 schiebt schließlich den Werk
zeugträger 5 etwas aus der Ausnehmung 9 des Spannschafts
3. Dabei wird zumindest eine Lockerung der beiden
Elemente erreicht. Für die Funktion dieser Locke
rung ist es belanglos, ob die Stirnfläche 73 des
Spannbolzens 37 an dem Anschlußstutzen 23 oder an
der Grundfläche 21 des hohlen Paßzapfens 7 an
schlägt.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Dichtungsmit
tel 67 und 79 so ausgebildet sind, daß in allen
Stellungen während der axialen Verlagerung des
Spannbolzens 37 eine Abdichtung des im Inneren der
Werkzeugteile verlaufenden Kanals für das Spül- be
ziehungsweise Kühlmittel gewährleistet ist.
Insgesamt ist erkennbar, daß mit Hilfe der hier be
schriebenen Schnittstelle eine rundum gleichmäßige
Anlage der Paßflächen 13 und 15 gewährleistet ist,
so daß eine sehr genaue Maßhaltigkeit auch bei ei
nem Werkzeugträgertausch sichergestellt ist. Dabei
ist sichergestellt, daß durch die frei gegeneinan
der in axialer Richtung beweglichen Spannelemente
69 sehr gleichmäßige Spannkräfte aufgebaut werden,
wobei die Spannkräfte nicht von einem Spannelement
zum nächsten übertragen werden, so daß Ermüdungser
scheinungen praktisch auszuschließen sind.