DE4222703C2 - Spannvorrichtung für Werkzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Werkzeuge nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Eine derartige Spannvorrichtung ist beispielsweise aus der Patentschrift AT 196 204 bekannt. Hierbei dient ein erster Satz von zwei einander gegenüberliegenden Spannelementen zur formschlüssigen Anlage an einer jeweiligen Flanke eines Mitnehmerlappens am freien Ende eines Einspannschafts eines entsprechenden Werkzeugs, wobei sich diese Spannelemente zur Einhaltung dieser formschlüssigen Anlage an einer geneigten Klemmfläche abstützen. Dieser erste Satz von Spannelementen ist dabei in einem Träger angeordnet, welchem betriebsmäßig eine um die Längsachse des genannten Einspannschafts erfolgende Rotationsbewegung eines Futterkörpers eingeprägt ist. Der erste Satz von Spannelementen der bekannten Einrichtung ist somit zwar an der Übertragung eines Drehmoments auf den Einspannschaft beteiligt; eine den Einspannschaft zentrierende Wirkung des genannten ersten Satzes von Spannelementen wird damit jedoch nicht erreicht. Dies ist bei der bekannten Einrichtung auch von vornherein nicht beabsichtigt. Ihre bestimmungsgemäße Auslegung ist vielmehr auf einen Werkzeugwechsel bei rotierendem Futterkörper ausgerichtet.

Bei einem aus der Patentschrift DE 36 14 511 C2 bekannten Spannfutter mit einem betriebsmäßig um eine Längsachse rotierenden Antriebskörper ist ein erster und ein zweiter Satz von Spannbacken vorgesehen, die unter Anlage an zur Längsachse des Antriebskörpers geneigten Klemmflächen eine einen Werkzeugschaft spannende Spannstellung einnehmen und unter einem gegenseitigen Abstand zwischen erstem und zweiten Satz in Richtung der Längsachse angeordnet sind. Abweichend von der eingangs genannten gattungsgemäßen Spannvorrichtung sind jedoch die mit einem jeweiligen Satz von Spannbacken zusammenwirkenden Klemmflächen an einem einstückigen Spannkörper ausgebildet und dieser Spannkörper übt bei einer Verschiebung desselben in Richtung der Längsachse seinerseits die Funktion von Stellmitteln aus, mittels welcher die Spannelemente in die Spannstellung bewegbar sind. Analog zur vorgenannten, aus der Patentschrift AT 196 204 bekannten Spannvorrichtung, ist einer der beiden Sätze von Spannbacken zur formschlüssigen Anlage an einen als Vierkantprofil ausgebildeten Endabschnitt des Einspannschafts und der andere der beiden Sätze zur kraftschlüssigen Anlage an einem an den Endabschnitt anschließenden zylindrischen Abschnitt des Einspannschafts ausgebildet. Zur Vermeidung einer Überbestimmung der Geometrie aller hierbei miteinander kontaktierender Anlageflächen ist ferner der genannte Abstand zwischen den beiden Sätzen von Spannbacken mit einem elastischen Organ überbrückt. Eine Überbestimmung der genannten Art tritt insbesondere ein, wenn das genannte Vierkantprofil nicht exakt mit dem genannten zylindrischen Abschnitt des Einspannschafts fluchtet, wie dies bei den bevorzugt zum Spannen im bekannten Spannfutter vorgesehenen Gewindebohrern durchaus zulässig ist, da das genannte Vierkantprofil primär zum Ansetzen einer manuell zu betätigenden Schneidkluppe vorgesehen ist. Insofern wird mit dem bekannten Spannfutter eine Zentrierung des Einspannschafts lediglich mit einem der beiden Sätze von Spannbacken erzielt.

Mit der Erfindung soll eine gattungsgemäße Spannvorrichtung so ausgestaltet werden, daß sie bei einfacher Handhabung eine zentrierte Einspannung von insbesondere langgestreckten Werkzeugen unterschiedlicher Durchmesser bei hoher axialer Fluchtgenauigkeit gewährleistet.

Diese Aufgabe wird mit einer Ausgestaltung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Handhabung einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung erweist sich insofern als einfach, als sich die beiden, in jeweils entgegengesetzter Richtung entlang der Längsachse gegenüber dem Futterkörper federnd abgestützten Klemmelemente bei gleichzeitiger Fixierung eines derselben in Umfangsrichtung durch Drehen der Spannmutter gemeinsam in eine Lösestellung bzw. Spannstellung bewegen.

Dabei ist es weiter bevorzugt, daß die Spannmutter mit einem der Klemmelemente verschraubt ist. Eine entsprechende Schraubverbindung ist dabei zweckmäßigerweise mit jenem Klemmelement vorgesehen, welches nicht gegen eine Drehung gegenüber dem Futterkörper gesichert ist.

Eines der Klemmelemente ist weiterhin bevorzugt an einem in Umfangsrichtung bewegbaren Widerlager abgestützt. Zweckmäßigerweise ist diese Abstützung ebenfalls für das in Umfangsrichtung gegenüber dem Futterkörper drehbare Klemmelement vorgesehen. Hierbei ist die Bewegbarkeit des Widerlagers aber nicht grundsätzlich notwendig, es ist nur erforderlich, daß die Bewegung des daran abgestützten Klemmelementes in Umfangsrichtung nicht gehindert ist. Im einzelnen ist dies abhängig von der konkreten Zusammenwirkung des entsprechenden Klemmelementes mit dem Widerlager im Hinblick auf die Abstützung, wie weiter unten im einzelnen erläutert.

Bevorzugt sind des weitern die Spannelemente in Richtung auf eine Lösestellung vorgespannt, und zwar durch Abstützung gegen den Futterkörper.

Des weiteren ist bevorzugt vorgesehen, daß jeweils drei über den Umfang verteilte Spannelemente einen Satz von Spannelementen bilden. In einem jeweiligen durch die Lage der beiden Sätze von Spannelementen definierten Spannbereich ist damit eine sichere Dreipunktspannung gegeben.

In weiterer Einzelheit ist bevorzugt vorgesehen, daß die Spannelemente eine einer der Klemmflächen zugeordnete Schrägfläche aufweisen. Diese Schrägflächen sind bevorzugt konkav ausgebildet, so daß eine Zusammenwirkung mit den Klemmflächen nur an Randbereichen der Spannelemente, im Sinne einer Zweipunktauflage, gegeben ist. Die Schrägflächen, wie auch die Klemmflächen der Klemmelemente, besitzen bevorzugt den gleichen Keilwinkel, nämlich 30°, in bezug auf die Längsachse des Futterkörpers.

Die Klemmelemente sind in weiterer Einzelheit bevorzugt hülsenförmig gestaltet, wobei eine jeweilige Klemmfläche auf einer Innenfläche einer Hülse ausgebildet ist.

Zur Realisierung der federnden Abstützung der beiden Klemmelemente in jeweils entgegengesetzter Richtung entlang der Längsachse sind bevorzugt Stützstifte vorgesehen, die in Bohrungen der Klemmelemente geführt sind, in welchen Bohrungen auch an den Stützstiften und Klemmelementen abgestützte Druckfedern angeordnet sind. Die Stützstifte eines der Klemmelemente sind des weiteren bevorzugt in Umfangsrichtung formschlüssig in einer am Futterkörper fixierten ersten Lagerscheibe aufgenommen. Diese Lagerscheibe kann hierzu beispielsweise Durchgangsbohrungen aufweisen, in welche die Stützstifte eingeführt sind. Die Stützstifte des anderen der beiden Klemmelemente wirken bevorzugt gegen eine auf der ersten Lagerscheibe abgestützte zweite Lagerscheibe. Diese zweite Lagerscheibe braucht in Umfangsrichtung nicht fixiert zu sein. Wenn die Stützstifte eines ersten der Klemmelemente, wie bevorzugt vorgesehen, in Sackbohrungen der zweiten Lagerscheibe aufgenommen sind, ist jedoch eine Umfangsbeweglichkeit der zweiten Lagerscheibe erforderlich, die sich in axialer Richtung an einer Stirnseite der ersten Lagerscheibe abstützt.

Eine definierte Einspanntiefe eines Werkzeugs, insbesondere im Hinblick auf die axiale Erstreckung unterschiedlicher Werkzeuge, ist bevorzugt mittels einer axial verstellbaren, zentral im Futterkörper angeordneten Anschlagstange einstellbar.

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

Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße 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 einen Futterkörper 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 weisen in Richtung auf die Längsachse 6.

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 Klemmelemente 9, 10 vorgesehen.

Die Klemmelemente 9, 10 sind hülsenartig ausgebildet und weisen radial innen konische Klemmflächen 11, 12 auf, die mit den radial äußeren Enden der Spannelemente 7, 8 zusammenwirken. Im einzelnen setzen sich die beispielsweise durch Ausdrehungen geschaffenen Klemmflächen 11, 12 über einen zylindrischen Abschnitt 11′′, 12′′ in gegenläufigen Konusflächen 11′, 12′ fort. Die Konusflächen 11′, 12′ sind nicht zur radialen Verstellung der Spannelemente 7, 8 vorgesehen. Sie können vielmehr als Anschlag dienen, der einen maximal möglichen Durchmesser der zu spannenden Werkzeuge 2 definiert.

Die beiden Klemmelemente 9, 10 sind über eine Spannmutter 13 miteinander verbunden, wobei, wie in Fig. 3 dargestellt, ein erstes der beiden Klemmelemente 9, 10 über Verbindungsschrauben 14 mit einem zweiten der beiden Klemmelement 9, 10 verbunden ist.

Beim Ausführungsbeispiel ist in einer Trennfuge zwischen dem Klemmelement 9 und dem Klemmelement 10 eine Federscheibe 15 angeordnet.

Die Klemmelemente 9, 10 sind derart mittels Druckfedern 16, 17 in axialer Richtung gegeneinander vorgespannt, daß sie das Bestreben haben, sich voneinander zu entfernen. Im einzelnen wirken die Druckfedern 16, 17, die in jeweils in den Klemmelementen 9, 10 ausgebildeten Sackbohrungen 18, 19 aufgenommen sind, auf Stützstifte 20, 21.

Die Stützstifte 21 des in der Zeichnung unteren zweiten Klemmelements 10 greifen in Bohrungen 22 einer am Futterkörper 3 fixierten Lagerscheibe 23 ein.

Die Fixierung der Lagerscheibe 23 am Futterkörper 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 im Futterkörper 3 eingreift. Da eine axiale Belastung der Lagerscheibe 23 aufgrund der sich ausgleichenden gegensinnigen Vorspannung der Klemmelemente 9 und 10 kaum gegeben ist und auch in Umfangsrichtung nur eine Reibbeanspruchung durch die zweite Lagerscheibe 27 auftritt, ist diese Fixierung vollkommen ausreichend.

Im unteren Klemmelement 10 und im oberen Klemmelement 9 sind über den Umfang verteilt jeweils mehrere Stützstifte 20, 21, beispielsweise jeweils 3 Stützstifte 20, 21 vorgesehen.

Am unteren Klemmelement 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 des Futterkörpers 3 angeordneten Druckfeder 31 derart beaufschlagt ist, daß die Spannelemente 7, 8 radial nach außen vorgespannt sind. Im Futterkörper 3 sind 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 Klemmflächen 11, 12 der Klemmelemente 9, 10 schließen mit der Längsachse 6 einen Kegelwinkel Alpha von 30° ein.

Einen gleichen Winkel weisen die radial äußeren, mit den Klemmflächen 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 und bilden einen rechten Winkel zu einer Längsachse der Spannelemente 7, 8.

Die zentrale Bohrung 4 des Futterkörpers 3 geht im Bereich des Spannschafts 5 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 läßt sich die Einspanntiefe 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 des Futterkörpers 3 eingeführt, bis es an einer Stirnfläche 35 der Anschlagstange 34 zur Anlage kommt. Sodann wird die Spannmutter 13 verdreht, womit gleichzeitig das Klemmelement 9 gedreht wird. Das in Umfangsrichtung fixierte untere Klemmelement 10 wird durch Verdrehen der Spannmutter 13 in Richtung auf das obere Klemmelement 9 bewegt, wobei aufgrund der gegensinnigen Vorspannung der Klemmelemente 9, 10 gegeneinander das Klemmelement 9 auf das Klemmelement 10 zubewegt wird, d. h. beide Klemmelemente 9 bzw. 10 bewegen sich relativ zu den Lagerscheiben 23, 27. Hierdurch bewegen sich auch die Klemmflächen 11 jeweils relativ zu den Spannelementen 7, 8, so daß diese radial nach innen in die Bohrung 4 vorbewegt werden. Zum Spannen des Werkzeugs 2 bedarf es also lediglich einer entsprechenden Verdrehung der Spannmutter 13.

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

Claims (17)

1. Spannvorrichtung für ein Werkzeug (2), welches betriebsmäßig um eine Längsachse (6) rotiert, mit

• - einem betriebsmäßig um die Längsachse (6) rotierenden Futterkörper (3)
• - einem ersten und einem zweiten Satz von Spannelementen (7, 8), die unter Anlage an zur Längsachse (6) geneigten Klemmflächen (11, 12) in eine das Werkzeug (2) spannende Spannstellung bewegbar sind,

wobei
die Klemmflächen (11, 12) an einem jeweils dem ersten und dem zweiten Satz von Spannelementen (7, 8) zugeordneten ersten und zweiten Klemmelement (9 und 10) ausgebildet sind,
und
der erste und der zweite Satz von Spannelementen (7, 8) unter einem gegenseitigen Abstand in Richtung der Längsachse (6) angeordnet sind, sowie mit

• - mit Gewinde versehenen Stellmitteln, mittels welcher die Spannelemente (7, 8) in die Spannstellung bewegbar sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Stellmittel eine das erste und das zweite Klemmelement (9 und 10) verbindende Spannmutter (13) aufweisen,
• - die beiden Klemmelemente (9 und 10) in jeweils entgegengesetzter Richtung entlang der Längsachse (6) gegenüber dem Futterkörper (3) federnd abgestützt sind,

und

• - eines der beiden Klemmelemente (9, 10) gegen eine um die Längsachse (6) erfolgende relative Drehung in eine Umfangsrichtung gegenüber dem Futterkörper (3) gesichert ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Klemmelemente (9, 10) an einem in der Umfangsrichtung bewegbaren Widerlager (Lagerscheibe 27) abgestützt ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Klemmelemente (9, 10) mit der Spannmutter (13) verschraubt ist.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (7, 8) in Richtung auf eine Lösestellung vorgespannt sind.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils drei über den Umfang verteilte Spannelemente (7, 8) einen Satz von Spannelementen (7, 8) bilden.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannelemente (7, 8) eine einer der Klemmflächen (11, 12)) zugeordnete Schrägfläche (33) aufweisen.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägflächen (33) der Spannelemente (7, 8) konkav ausgebildet sind.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmflächen (11, 12) mit der Längsachse (6) einen Kegelwinkel (Alpha) von 30° einschließen.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (9, 10) hülsenförmig gestaltet sind und die Klemmflächen (11, 12) an einer Innenfläche der hülsenförmigen Klemmelemente (9, 10) ausgebildet sind.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur federnden Abstützung der Klemmelemente (9, 10) federvorgespannte Stützstifte (20, 21) vorgesehen sind.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstifte (10, 21) eines der Klemmelemente (9, 10) in Umfangsrichtung formschlüssig in einer am Futterkörper (3) fixierten ersten Lagerscheibe (23) aufgenommen sind.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützstifte (21) eines anderen (9) der Klemmelemente (9, 10) gegen eine auf der ersten Lagerscheibe (23) abgestützte zweite Lagerscheibe (27) drücken.

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Lagerscheibe (27) Sacklochaufnahmen für die Stützstifte (20) aufweist.

14. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspanntiefe des Werkzeuges (2) mittels einer im Zentrum des Futterkörpers (3) angeordneten und in Richtung der Längsachse (6) verstellbaren Anschlagstange (34) einstellbar ist.