DE4222703A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Werkzeuge, vorzugsweise langgestreckte Werkzeuge, insbesondere Reibahlen, mit einer eine Bohrung aufweisenden Werkzeugaufnahme und mindestens einem Spannelement, das mittels eines Keilelementes und einer Spannmutter radial in eine Spannstellung bewegbar ist.

Derartige Spannvorrichtungen sind im Stand der Technik bereits in verschiedenen Ausgestaltungen bekannt. Es wird beispielsweise auf das Spannfutter einer Bohrmaschine oder einer Drehbank hingewiesen.

Es besteht ein Bedürfnis, insbesondere zum Einspannen von langgestreckten Werkzeugen unterschiedlicher Durchmesser eine Spannvorrichtung anzugeben, die bei einfacher Handhabung jeweils eine zentrierte Einspannung bei hoher axialer Fluchtgenauigkeit ermöglicht.

Es ist danach eine Ziel der Erfindung, eine verbesserte Spannvorrichtung, insbesondere für langgestreckte Werkzeuge anzugeben.

Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist, daß ein axial distanziertes zweites Spannelement 1 eines zweiten Keilelementes bewegbar ist, daß beide Keilelemente über die Spannmutter miteinander verbunden sind und daß die Keilelemente durch Abstützung gegeneinander gegensinnig vorgespannt sind, wobei ein Keilelement in Umfangsrichtung fixiert ist. Die in unterschiedlichen, axial distanzierten Ebenen vorgesehenen Spannelemente ermöglichen eine sichere Einspannung eines Werkzeuges. Die gegensinnig vorgespannten Keilelemente zentrieren sich in axialer Richtung, auch in Zusammenwirkung mit den Spannelementen, von selbst. Dadurch, daß eines der Keilelemente in Umfangsrichtung fixiert ist, lassen sich beide Keilelemente durch die Verbindung über eine Spannmutter gemeinsam in die Lösestellung bzw. Spannstellung bewegen. Bevorzugt ist hierzu das zweite Keilelement in Umfangsrichtung fixiert. Dabei ist es weiter bevorzugt, daß die Spannmutter mit einem der Keilelemente, nämlich dem in Umfangsrichtung nicht fixierten Keilelement, hier also dem ersten Keilelement, verschraubt ist. Das in Umfangsrichtung nicht fixierte erste Keilelement ist im Hinblick auf die Vorspannung weiter bevorzugt an einem in Umfangsrichtung bewegbaren Widerlager abgestützt. Hierbei ist die Bewegbarkeit des Widerlagers aber nicht unbedingt notwendig, es ist nur erforderlich, daß die Bewegung des ersten Keilelementes in Umfangsrichtung nicht gehindert ist. Im einzelnen ist dies abhängig von der konkreten Zusammenwirkung des ersten Keilelementes mit dem Widerlager im Hinblick auf die Abstützung, wie weiter unten im einzelnen erläutert. Die Spannelemente sind gleichfalls vorgespannt, und zwar durch Abstützung in der Werkzeugaufnahme. Die Vorspannung sucht die Spannelemente in ihre jeweilige Lösestellung zu bewegen. Hierbei ist die Werkzeugaufnahme selbst als hülsenförmiges Bauteil ausgebildet, welches von den Spannelementen radial durchsetzt ist. Im einzelnen sind in jeder der oben erwähnten axial distanzierten Ebenen über den Umfang verteilt drei Spannelemente vorgesehen. In jeder Ebene ist somit eine sichere Dreipunktspannung zu realisieren. In weiterer Einzelheit ist es bevorzugt, dies Spannelemente an ihren radial äußeren Enden, die mit den Keilelementen zusammenwirken, mit Schrägflächen auszubilden. Diese Schrägflächen können in sich wiederum konkav gebogen sein, so daß eine Zusammenwirkung mit den Keilflächen nur an ihren Randbereichen, im Sinne einer Zweipunktauflage, gegeben ist. Diese Schrägflächen, wie auch die Keilflächen der Keilelemente, besitzen bevorzugt den gleichen Keilwinkel, nämlich 30° in bezug auf eine Senkrechte bzw. eine Längsachse der Werkzeugaufnahme. Die Keilelemente sind in weiterer Einzelheit hülsenförmig gestaltet, wobei die Keilflächen auf einer Innenfläche der Hülsen ausgebildet sind. Zur Realisierung der erwähnten gegensinnigen Vorspannung der Keilelemente in axialer Richtung ist es zweckmäßig, Stützstifte vorzusehen, die in Bohrungen der Keilelemente geführt sind, in welchen Bohrungen auch an den Stützstiften und Keilelementen abgestützte Druckfedern angeordnet sind. Die Stützstifte des zweiten Keilelementes sind in weiterer Einzelheit in Umfangsrichtung formschlüssig in einer an der Werkzeugaufnahme fixierten ersten Lagerscheibe aufgenommen. Diese Lagerscheibe kann hierzu beispielsweise Durchgangsbohrungen aufweisen, in welche die Stützstifte eingeführt sind. Die Stützstifte des ersten Keilelementes wirken bevorzugt gegen eine auf der ersten Lagerscheibe abgestützte zweite Lagerscheibe. Diese zweite Lagerscheibe braucht in Umfangsrichtung nicht fixiert zu sein. Wenn die Stützstifte des ersten Keilelementes, wie bevorzugt vorgesehen, in Sackbohrungen der zweiten Lagerscheibe aufgenommen sind, ist jedoch eine Umfangsbeweglichkeit der zweiten Lagerscheibe erforderlich. Die erste und die zweite Lagerscheibe liegen auch an ihren zugeordneten Stirnseiten aufeinander auf. Zur axialen Fixierung der einzuspannenden Werkzeuge, insbesondere im Hinblick auf die axiale Erstreckung unterschiedlicher Werkzeuge, ist vorgesehen, daß eine Einspanntiefe eines Werkzeugs durch eine axial bewegbare, zentral in der Werkzeugaufnahme angeordnete Anschlagstange einstellbar ist.

Nachstehend ist die Erfindung des weiteren anhand der beigefügten Zeichnung, die jedoch lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellt, erläutert. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Spannvorrichtung, in einer Spannstellung;

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Fig. 1 in einer Lösestellung; und

Fig. 3 eine teilweise Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2, umfangsmäßig versetzt.

Dargestellt und beschrieben ist eine Spannvorrichtung, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, für Werkzeuge, wie beispielsweise Reibahlen 2, wobei eine derartige Reibahle in der Fig. 1 lediglich angedeutet ist.

Die Spannvorrichtung 1 besitzt eine Werkzeugaufnahme 3 mit einer zentralen Bohrung 4 und einem in einer Werkzeugmaschine einzuspannenden Spannschaft 5.

Über den Umfang verteilt sind in zwei axial distanzierten Ebenen E1 und E2 jeweils drei radial zustellbare Spannelemente 7, 8 vorgesehen. Die Spannelemente 7, 8 sind auf die Längsachse 6 ausgerichtet.

Zur Bewegung der Spannelemente 7, 8 in eine Spannstellung gemäß Fig. 1 bzw. eine Lösestellung gemäß Fig. 2 sind in jeder der Ebenen E1, E2 wirkende Keilelemente 9, 10 vorgesehen.

Die Keilelemente 9, 10 sind hülsenartig ausgebildet und weisen radial innen Keilflächen 11, 12 auf, die mit den radial äußeren Enden der Spannelemente 7, 8 zusammenwirken. Im einzelnen setzen sich die beispielsweise durch eine Ausdrehung geschaffenen Keilflächen 11, 12 in gegenläufigen Keilflächen 11′, 12′ fort, über einen gerade verlaufenden Abschnitt 11′′, 12′′. Die Keilflächen 11′, 12′ wirken nicht mit den Spannelementen 7, 8 zusammen. Sie können viel mehr als Anschlag wirken.

Die beiden Keilelemente 9, 10 sind über eine Spannmutter 13 miteinander verbunden, wobei, wie sich aus Fig. 3 ergibt, das erste Keilelement 9 im einzelnen über eine Verbindungsschraube 14 mit dem zweiten Keilelement 10 schraubverbunden ist.

Beim Ausführungsbeispiel ist in einer Trennebene zwischen dem Keilelement 9 und dem Keilelement 10 eine Federscheibe 15 angeordnet.

Die Keilelemente 9, 10 sind über Druckfedern 16, 17 gegen­ einander vorgespannt. Im einzelnen wirken die Druckfedern 16, 17, die in jeweilig in den Keilelementen 9, 10 ausgebildeten Sackbohrungen 18, 19 aufgenommen sind, auf Stützstifte 20, 21.

Die Stützstifte 21 des in der Zeichnung unteren zweiten Keilelementes 10 greifen in Bohrungen 22 einer an der Werkzeugaufnahme 3 fixierten Lagerscheibe 23 ein.

Die Fixierung der Lagerscheibe 23 an der Werkzeugaufnahme 3 ist in Fig. 3 im einzelnen dargestellt. In einer radialen Gewindebohrung 24 der Lagerscheibe 23 ist eine Fixierschraube 25 aufgenommen, welche mit ihrer Spitze 26 in eine entsprechende Spitzbohrung in der Werkzeugaufnahme 3 eingreift. Da eine axiale Belastung der Lagerscheibe 23 aufgrund der sich ausgleichenden gegensinnigen Vorspannung der Keilelemente 9 und 10 kaum gegeben ist und auch in Umfangsrichtung nur eine Reibbeanspruchung durch die zweite Lagerscheibe 27 auftritt, ist diese Fixierung vollkommen ausreichend.

Sowohl bei dem unteren Keilelement 10 wie bei dem oberen Keilelement 9 sind über den Umfang verteilt jeweils mehrere Stützstifte 20, 21, beispielsweise jeweils 3 Stützstifte 20, 21 vorgesehen.

An dem unteren Keilelement 10 ist ein Außengewinde 28 ausgebildet, das mit einem Innengewinde 28′ der Spannmutter 13 in Eingriff ist.

Die Spannelemente 7, 8 besitzen jeweils einen quer zu ihrer Längsachse angeordneten Widerlagerstift 29, der von einer in einer Sackbohrung 30 der Werkzeugaufnahme 3 angeordneten Druckfeder 31 derart beaufschlagt ist, daß die Spannelemente 7, 8 radial nach außen vorgespannt sind. In der Werkzeugaufnahme 3 sind auch zur Aufnahme der Spannelemente 7, 8 radial verlaufende Bohrungen 32 vorgesehen, in welchen die Spannelemente 7, 8 bewegbar sind.

Die wirksamen, mit den Enden der Spannelemente 7, 8 zusammenwirkenden Keilflächen 11, 12 der Keilelemente 9, 10 schließen mit der Längsachse 6 einen Keilwinkel Alpha von 30° ein.

Einen gleichen Keilwinkel weisen die radial äußeren, mit den Keilflächen 11 zusammenwirkenden, als Schrägflächen 33 ausgebildeten Enden der Spannelemente 7, 8 auf. Hierbei sind die Schrägflächen 33 im einzelnen noch konkav ausgebildet. Die radial innenliegenden Enden der Spannelemente 7, 8 sind eben ausgebildet, in einer rechtwinkligen Erstreckung zu einer Längsachse der Spannelemente 7, 8.

Die zur Aufnahme der Werkzeuge dienende Bohrung 4 geht maschinenseitig in eine Bohrung kleineren Durchmessers 4′ über, in welcher eine axial bewegbare Anschlagstange 34 aufgenommen ist. In den Fig. 1 und 2 sind jeweils unterschiedliche Stellungen dieser Anschlagstange 34 dargestellt. Hiermit lädt sich die Tiefenaufnahme unterschiedlich langer Werkzeuge einstellen.

Die dargestellte Spannvorrichtung 1 kann wie folgt benutzt werden:

Ausgehend von einer Lösestellung gemäß Fig. 2 wird ein Werkzeug 2 in die Bohrung 4 der Werkzeugaufnahme 3 eingeführt, bis es an einer Stirnfläche 35 der Anschlagstange 34 zur Anlage kommt. Sodann wird die Spannmutter 13 verdreht, womit gleichzeitig das Keilelement 9 gedreht wird. Das in Umfangsrichtung fixierte untere Keilelement 10 wird durch Verdrehen der Spannmutter 13 in Richtung auf das obere Keilelement 9 bewegt, wobei aufgrund der gegensinnigen Vorspannung der Keilelemente 9, 10 gegeneinander das Keilelement 9 auf das Keilelement 10 zubewegt wird, d. h. beide Keilelemente 9 bzw. 10 bewegen sich relativ zu den Lagerscheiben 23, 27. Hierdurch bewegen sich auch die Keilflächen 11 jeweils relativ zu den Spannelementen 7, 8, so daß diese radial nach innen in die Bohrung 4 vorbewegt werden. Die Verdrehung der Spannmutter 13 kann entsprechend solange vorgenommen werden, bis die radial inneren Enden der Spannelemente 7, 8 das einzuspannende Werkzeug 2 erfaßt haben.

In einer in Fig. 2 lediglich angedeuteten radial angeordneten Bohrung 36 in dem Keilelement 9 kann zum festen Einspannen auch ein Werkzeug eingesetzt werden.

Claims (15)

1. Spannvorrichtung (1) für Werkzeuge (2), vorzugsweise langgestreckte Werkzeuge (2), insbesondere Reibahlen, mit einer eine Bohrung (4) aufweisenden Werkzeugaufnahme (3) und mindestens einem Spannelement (7), das mittels eines Keilelementes (9) und einer Spannmutter (13) radial in eine Spannstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein axial distanziertes zweites Spannelement (8) mittels eines zweiten Keilelementes (10) bewegbar ist, daß beide Keilelemente (9, 10) über die Spannmutter (13) miteinander verbunden sind und daß die Keilelemente (9, 10) durch Abstützung gegeneinander gegensinnig vorgespannt sind, wobei ein Keilelement (10) in Umfangsrichtung fixiert ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Keilelement (10) in Umfangsrichtung fixiert ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Keilelement (9) an einem in Umfangsrichtung bewegbaren Widerlager abgestützt ist.

4. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Keilelement (9) mit der Spannmutter (13) verschraubt ist.

5. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannelement (7, 8) durch Abstützung in der Werkzeugaufnahme (3) in eine Lösestellung vorgespannt ist.

6. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß über den Umfang verteilt in einer ersten Ebene (E1) und in einer axial distanzierten zweiten Ebene (E2) jeweils drei Spannelemente (7, 8) vorgesehen sind.

7. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (7, 8) eine der jeweiligen Keilfläche (11) zugeordnete Schrägfläche (33) aufweisen.

8. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (33) der Spannelemente (7, 8) konkav gebildet sind.

9. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Keilfläche (11) mit einer Längsachse (6) der Werkzeugaufnahme (3) einen Keilwinkel Alpha von 30° einschließt.

10. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilelemente (9, 10) hülsenförmig gestaltet sind und daß die Keilflächen (11) auf einer Innenfläche der Hülsen ausgebildet sind.

11. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Vorspannung der Keilelemente (9, 10) federvorgespannte Stützstifte (20, 21) vorgesehen sind.

12. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstifte (21) des zweiten Keilelementes (10) in Umfangsrichtung formschlüssig in einer an der Werkzeugaufnahme (3) fixierten ersten Lagerscheibe (23) aufgenommen sind.

13. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstifte (21) des ersten Keilelementes (9) gegen eine auf der ersten Lagerscheibe (23) abgestützte zweite Lagerscheibe (27) drücken.

14. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagerscheibe (27) eine axial geschlossene Aufnahme für einen Stützstift (20) des ersten Keilelementes (9) aufweist.

15. Spannvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspanntiefe des Werkzeuges (2) durch eine axial bewegbare, in einer zentralen Werkzeugaufnahme (3) angeordnete Anschlagstange (34) einstellbar ist.