DE4232282A1

DE4232282A1 - Hydraulic tool-clamp to rotary mandrel - has wedge-pieces thrust radially to force main body and annular piston apart

Info

Publication number: DE4232282A1
Application number: DE19924232282
Authority: DE
Inventors: Manfred Baur
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-26
Filing date: 1992-09-26
Publication date: 1994-03-31

Abstract

The main body (1) of the clamp rotates with the mandrel (3), and has an annular groove (5) into which an annular piston (6) protrudes. A piston (9) works in a pressure chamber (8) inside the body, and supplies pressure to the annular groove. Wedge-pieces (20), seen in axial section, have faces inclined to the clamp axis and work against pairs of mating ones (21,22), being thrust in the radial direction by clamping members (23). They are so mounted between the body and the annular piston as to thrust them apart in the axial direction, the piston being held in position in the radial direction. One of the faces in a pair can be formed by the body, and the other by a supporting body. USE/ADVANTAGE - Running out of true of tool clamp is prevented, or is rapidly and simply corrected.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannelement zum Aufspannen eines Werkzeuges auf einen drehbar gelagerten Spanndorn. Auf den Oberbegriff von Anspruch 1 wird verwiesen.The invention relates to a hydraulic clamping element for Clamping a tool on a rotatably mounted one Mandrel. On the preamble of claim 1 referred.

Ein solches Spannelement ist aus DE 40 24 995 A1 bekanntgeworden. Dieses Element arbeitet wie folgt:
Zunächst wird der Spannkopf auf den Spanndorn aufgeschraubt, und zwar so lange, bis er spielfrei am Werkzeug anliegt. Sodann wird der Druckkolben mittels einer Rändelschraube in die zylindrische Druckkammer eingeschraubt; hierdurch wird ein Spanndruck in der Druckkammer erzeugt, der zum Innenraum der Ringnut übertragen wird, den Ringkolben beaufschlagt und somit das Werkzeug festspannt.Such a tensioning element has become known from DE 40 24 995 A1. This element works as follows:
First of all, the clamping head is screwed onto the mandrel until it lies against the tool without play. The pressure piston is then screwed into the cylindrical pressure chamber using a knurled screw; this creates a clamping pressure in the pressure chamber, which is transmitted to the interior of the ring groove, acts on the ring piston and thus clamps the tool.

Der Ringkolben ist in der Ringnut auf einem Hydraulikpolster schwimmend gelagert. Die Reib- und Druckverhältnisse im Hydrauliksystem sowie das Passungsspiel zwischen Spanndorn und Werkzeug bzw. das Gewindespiel zwischen Spanndorn und Spannelement führen häufig zu einem ungleichmäßigen Ausfahren des Ringkolbens, d. h. zu einem Verkanten des Spannelementes, wobei die Achse des Ringkolbens mit der Achse des Spanndorns und damit des Werkzeugs nicht mehr zusammenfallen. Es kommt somit zu einem unerwünschten radialen Ausweichen der Spannung. Auch können auf das Werkzeug grobe Tangentialkräfte wirken. Dabei sind die Wirklinien der auftretenden Kräfte einmal außermittig axial in der Achse des Ringkolbens, zum anderen in Richtung des Verkantungswinkels des Spannelementes angeordnet; hieraus ergibt sich eine radiale Verschiebekraft. Dies tritt beispielsweise dann auf, wenn es sich bei dem Werkzeug um einen Fräser handelt, der infolge des Passungsspieles zwischen Spanndorn und Aufnahmebohrung mit dem Ringkolben radial verlagert wird. Somit stellen sich Rundlauffehler ein, die in höchstem Maße unerwünscht sind.The ring piston is in the ring groove on one Hydraulic pads floating. The friction and Pressure conditions in the hydraulic system and that Fit between mandrel and tool or that Lead thread play between mandrel and clamping element often uneven extension of the ring piston, d. H. for tilting the clamping element, the axis of the ring piston with the axis of the mandrel and thus the Tools no longer collapse. So it happens an undesired radial deflection of the voltage. Also Coarse tangential forces can act on the tool. The lines of action of the occurring forces are unique off-center axially in the axis of the ring piston, on the other in the direction of the canting angle of the clamping element arranged; this results in a radial Displacement force. For example, this occurs when the tool is a milling cutter that due to the clearance between mandrel and Receiving hole is displaced radially with the annular piston. This results in runout errors that are extremely high are undesirable.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Spannelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß Rundlauffehler vermieden werden, bzw. einfach und rasch beseitigt werden können; dabei soll der Ringkolben gegen radiales Ausweichen gesichert sein, und zwar bei möglichst geringem baulichen Aufwand.The invention has for its object a hydraulic Clamping element according to the preamble of claim 1 design that concentricity errors are avoided or can be removed easily and quickly; the Ring piston be secured against radial evasion, and with the least possible construction effort.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die folgende Merkmalskombination:This task is characterized by the characteristics of Claim 1 solved. These are preferably the following combination of features:

Zunächst wird wenigstens ein Keilelement vorgesehen, das - in einem Axialschnitt gesehen - gegen die Achse des Spanndorns geneigte Flächen aufweist.First, at least one wedge element is provided, which - seen in an axial section - against the axis of the Mandrel has inclined surfaces.

Weiterhin werden Anlageflächen gebildet, die den Flächen des Keilelementes paarweise zugeordnet sind.Furthermore, contact surfaces are formed that correspond to the surfaces of the wedge element are assigned in pairs.

Dabei ist eine der Anlageflächen eines Anlageflächen-Paares aus dem Grundkörper gebildet, die andere aus einem Stützkörper.Here is one of the contact surfaces of a pair of contact surfaces formed from the main body, the other from one Support body.

Schließlich wird jeweils ein Spannorgan zum radialen Verschieben des Keilelementes vorgesehen, womit auf die Flächenpaare - nämlich jeweils eine Fläche des Keilelementes und eine dieser zugewandten Anlagefläche - ein Axialdruck aufgebracht werden kann.Finally, one clamping element becomes radial Moving the wedge element provided, which on the Area pairs - namely one area each Wedge element and a bearing surface facing this - an axial pressure can be applied.

Als bevorzugte Ausführungsform eines Keilelementes genügt es, einen einzigen Ring vorzusehen, der konzentrisch zum Spanndorn angeordnet ist und diesen umgibt. Er kann beispielsweise in den Grundkörper integriert sein. Wichtig ist nur, daß er an wenigstens einer Stelle aufgeschnitten ist, damit er bei Betätigen des genannten Spannorganes seinen Durchmesser verändern kann.A preferred embodiment of a wedge element is sufficient to provide a single ring concentric with the Mandrel is arranged and surrounds this. He can for example, be integrated into the base body. Important is just that he cut open in at least one place is so that when you actuate the mentioned clamping member can change its diameter.

Ein Keilelement kann auch in mehrere Keilelemente aufgeteilt sein, denen jeweils ein eigenes Spannorgan zugeordnet ist. Als Spannorgan kommen Schrauben in Betracht. Dabei ist es zu bevorzugen, daß sich das Keilelement gegen den Außenumfang hin verjüngt. Sind die Spannorgane aus Schrauben gebildet, so muß man zum Zwecke des Versteifens des gesamten Spannelementes diese Schrauben in radialer Richtung einschrauben, womit das Keilelement nach außen aufgeweitet wird. Hierdurch lassen sich erhebliche Axialkräfte auf die miteinander zusammenarbeitenden Flächenpaare aufbringen. Je nach der Kraft, die mittels des Spannorganes aufgebracht wird, läßt sich jede gewünschte Steifigkeit des Spannelementes erzeugen, womit die Nachteile der schwimmenden Lagerung des Ringkolbens aufgehoben werden.A wedge element can also be divided into several wedge elements be divided, each with its own tensioning element assigned. Screws come in as a tensioning element Consideration. It is preferable that the Wedge element tapers towards the outer circumference. Are the Clamping elements formed from screws, so you have to for the purpose of stiffening the entire clamping element these screws Screw in in the radial direction, with which the wedge element is expanded to the outside. This allows considerable axial forces on each other apply cooperating surface pairs. Depending on the Force, which is applied by means of the clamping member, leaves any desired rigidity of the clamping element generate, with the disadvantages of floating storage of the Ring piston are canceled.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. The following is shown in detail:

Fig. 1 zeigt ein hydraulisches Spannelement mit Werkzeug in aufgespanntem Zustand. Fig. 1 shows a hydraulic clamping element with a tool in the clamped state.

Fig. 2 zeigt das hydraulische Spannelement in einem achssenkrechten Schnitt gemäß der Schnittlinie A-A bei ungespanntem Keilring. Fig. 2 shows the hydraulic clamping element in an axially perpendicular section along the section line AA with the wedge ring unstressed.

Fig. 3 zeigt den Gegenstand von Fig. 2 bei gespanntem Keilring. Fig. 3 shows the object of Fig. 2 with the wedge ring tensioned.

Die Fig. 4 und 5 sind Schnittansichten ähnlich jenen gemäß der Fig. 2 und 3 mit jeweils unterschiedlichen Ring-Konfigurationen. FIGS. 4 and 5 are sectional views similar to those shown in FIGS. 2 and 3, each with different ring configurations.

Die Fig. 6, 7 sowie 8, 9 zeigen zwei weitere Ausführungsformen von ringförmigen Keilelementen, jeweils in einem Axialschnitt und einem Radialschnitt und veranschaulichen das Funktionsprinzip der Erfindung. FIGS. 6, 7 and 8, 9 show two further embodiments of annular wedge elements, in each case in an axial section and a radial section and illustrate the operating principle of the invention.

In Fig. 1 erkennt man im einzelnen das hydraulische Spannelement 1, das dem Aufspannen eines Werkzeuges 2 auf einen Spanndorn 3 dient. Das Spannelement 1 umfaßt einen zylindrischen Grundkörper 4, der auf den Spanndorn 3 aufgeschraubt ist. Der Grundkörper 4 weist eine Ringnut 5 auf, die gegen das Werkzeug 2 hin offen ist. Man erkennt ferner einen Ringkolben 6. Dieser taucht in den Innenraum der Ringnut 5 ein. Dabei ist ein Nutring 7 in die Ringnut 5 eingelegt, wobei sie an der Stirnfläche des Ringkolbens 6 anliegt. Der Grundkörper ist ferner mit einer zylindrischen Druckkammer 8 versehen, in der sich ein Druckmedium befindet. Ein Kolben 9 ist mit einer Druckschraube 10 in die zylindrische Druckkammer 8 einschraubbar. Die Druckkammer 8 steht mit der Ringnut 5 über einen Kanal 11 in leitender Verbindung.In Fig. 1 can be seen in detail the hydraulic clamping element 1 , which serves to clamp a tool 2 on a mandrel 3 . The clamping element 1 comprises a cylindrical base body 4 which is screwed onto the mandrel 3 . The base body 4 has an annular groove 5 which is open towards the tool 2 . An annular piston 6 can also be seen. This plunges into the interior of the annular groove 5 . In this case, a grooved ring 7 is inserted into the annular groove 5 , whereby it lies against the end face of the annular piston 6 . The base body is also provided with a cylindrical pressure chamber 8 , in which a pressure medium is located. A piston 9 can be screwed into the cylindrical pressure chamber 8 with a pressure screw 10 . The pressure chamber 8 is in conductive connection with the annular groove 5 via a channel 11 .

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 1, 2 und 3 ist als Keilelement ein einziger Keilring 20 vorgesehen. Dieser ist koaxial zum Spanndorn 3 angeordnet und im Umfangsbereich des Grundkörpers 1 in diesen eingelassen. Dabei weist der Keilring an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Keilfläche auf. Jede Keilfläche liegt an einer Anlagefläche an. Die eine Anlagefläche 21 ist aus dem Grundkörper 1 gebildet, die andere Keilfläche 22 aus einem Stellring 3.In the embodiment according to FIGS . 1, 2 and 3, a single wedge ring 20 is provided as the wedge element. This is arranged coaxially to the mandrel 3 and embedded in the circumferential area of the base body 1 . The wedge ring has a wedge surface on each of its two end faces. Each wedge surface rests on a contact surface. One contact surface 21 is formed from the base body 1 , the other wedge surface 22 from an adjusting ring 3 .

Man erkennt ferner eine Anzahl von Einstellschrauben 23.1, 23.2, 23.3 und 23.4. Wie man aus den Fig. 2 und 3 erkennt, sind diese über den Umfang in einer bestimmten Weise verteilt angeordnet. Diese Einstellschrauben dienen als Spannorgane zum Spannen des Keilringes 20.A number of adjusting screws 23.1 , 23.2 , 23.3 and 23.4 can also be seen . As can be seen from FIGS. 2 and 3, these are arranged distributed over the circumference in a certain way. These adjusting screws serve as tensioning elements for tensioning the wedge ring 20 .

Die unterschiedlichen Spannungszustände des Keilringes 20 erkennt man aus dem Vergleich der Fig. 2 und 3. In Fig. 2 ist ein Spalt 24.1 vorhanden, der viel kleiner ist als der Spalt 24.2 in Fig. 3.The different stress states of the wedge ring 20 can be seen from the comparison of FIGS . 2 and 3. In FIG. 2 there is a gap 24.1 which is much smaller than the gap 24.2 in FIG. 3.

Weiterhin erkennt man in Fig. 1 einen Sicherungsring 12. Dieser ist am Grundkörper 1 befestigt, z. B. durch Kleben. Ringkolben 6 weist auf seiner Innenfläche einen Absatz auf. Sicherungsring 12 liegt an diesem Absatz an.A retaining ring 12 can also be seen in FIG. 1. This is attached to the base body 1 , for. B. by gluing. Ring piston 6 has a shoulder on its inner surface. Circlip 12 is against this paragraph.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 und 5 sind drei Keilelemente 20.1, 20.2 und 20.3 vorgesehen. Jedem Keilelement sind jeweils zwei Schrauben 23.1-23.6 zugeordnet.In the embodiment according to FIGS . 4 and 5, three wedge elements 20.1 , 20.2 and 20.3 are provided. Each wedge element are two screws 23.1 - 23.6 allocated.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 6 und 7 ist als Keilelement wiederum ein einziger Keilring 20 vorgesehen. Dieser ist in einen Zentrierring 30.1 sowie einen Stellring 30.2 eingebettet. Auch hier sind wiederum Einstellschrauben 23.1-23.4 als Spannorgane für den Keilring 20 vorgesehen.In the embodiment according to FIGS . 6 and 7, a single wedge ring 20 is again provided as the wedge element. This is embedded in a centering ring 30.1 and an adjusting ring 30.2 . Here again, adjusting turn are 23.1 - 23.4 provided as clamping elements for the wedge ring 20th

Während sich bei den bisherigen Ausführungsformen die Keilelemente 20 jeweils nach außen hin verjüngten, so ist dies bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 8 und 9 umgekehrt: Hier erweitert sich das ringförmige Keilelement 20 von innen nach außen. Hierbei sind als Spannorgan eine Anzahl von Druckstiften 35 vorgesehen. Diese sind wiederum über dem Umfang verteilt angeordnet. Will man hierbei Axialspannung einleiten, so muß man die Druckstifte 35 radial von außen nach innen verfahren.While in the previous embodiments the wedge elements 20 each tapered towards the outside, this is the reverse in the embodiment according to FIGS. 8 and 9: Here the annular wedge element 20 widens from the inside to the outside. Here, a number of pressure pins 35 are provided as a tensioning element. These are in turn distributed over the circumference. If you want to initiate axial tension, you have to move the pressure pins 35 radially from the outside inwards.

Das hydraulische Spannelement gemäß der Erfindung wird wie folgt gehandhabt:The hydraulic tensioning element according to the invention is like handled as follows:

Zunächst wird das Spannelement 1 auf den Spanndorn 3 des Werkzeuges 2 aufgeschraubt, und zwar so weit, bis der Ringkolben 6 mit seiner Stirnfläche an der Stirnfläche des Werkzeuges 2 spielfrei anliegt. Sodann wird der Stellring 3, der ja auf Ringkolben 6 aufgeschraubt ist, derart gegen die Keilelemente 20 verschraubt, daß er mit seiner Stützfläche 22 an der betreffenden Stirnfläche des Keilelementes 20 spielfrei anliegt, und daß auch zugleich die andere Stirnfläche des Keilelementes 20 an der Stützfläche 21 des Grundkörpers 1 spielfrei anliegt. Sodann wird mittels der Druckschraube 10 der Druckkolben 9 in die Druckkammer 8 eingeschoben, bis dort, und damit auch in der Ringnut 5 der gewünschte Druck herrscht. Dieser Druck ist an einem hier nicht gezeigten Anzeigegerät ablesbar.First, the clamping element 1 is screwed onto the mandrel 3 of the tool 2 , namely until the ring piston 6 rests with its end face on the end face of the tool 2 without play. Then the adjusting ring 3 , which is screwed onto the annular piston 6, is screwed against the wedge elements 20 in such a way that it rests with its support surface 22 on the relevant end face of the wedge element 20 without play, and that at the same time the other end face of the wedge element 20 on the support surface 21 of the base body 1 rests without play. Then, by means of the pressure screw 10, the pressure piston 9 is pushed into the pressure chamber 8 until the desired pressure prevails there and thus also in the annular groove 5 . This pressure can be read on a display device, not shown here.

Nunmehr treten die eigentlichen erfindungsgemäßen Elemente in Funktion. Es werden nämlich die Spannorgane - entweder in Gestalt der Einstellschrauben 23 oder der Druckstifte 35 - in radialer Richtung eingeschraubt, um dem gesamten hydraulischen Spannelement die notwendige Steifigkeit zu verleihen und damit das schwimmend gelagerte Hydraulikpolster zu überbrücken. Dabei können Rundlauffehler ausgeglichen werden. Dies läßt sich gut anhand der Fig. 6 und 7 verdeutlichen. Dort lassen sich die Maße A und B durch unterschiedliches Einschrauben der Einstellschrauben 23.1-23.4 differenziert verändern.Now the actual elements according to the invention come into operation. It is namely the clamping elements - either in the form of the adjusting screws 23 or the pressure pins 35 - screwed in the radial direction to give the entire hydraulic clamping element the necessary rigidity and thus to bridge the floating hydraulic cushion. Concentricity errors can be compensated for. This can be clearly seen from FIGS. 6 and 7. There, dimensions A and B can be changed differently by screwing in the adjusting screws 23.1 - 23.4 differently.

Claims

1. Hydraulic clamping element for clamping a tool ( 2 ) on a rotatably mounted mandrel ( 3 );

1.1 is connected with a base body (1), the rotation with the mandrel (3), and which has a coaxial with the mandrel (3) groove (5);
1.2 with an annular piston ( 6 ) which dips into the annular groove ( 5 );
1.3 with a cylindrical pressure chamber ( 8 ) provided in the base body ( 1 ), into which a pressure piston ( 9 ) can be inserted and which is in conductive connection with the annular groove ( 5 ) for the purpose of applying a clamping pressure;
characterized by the following features:
1.4 wedge elements ( 20 ) are provided which - seen in an axial section - have surfaces inclined towards the axis of the tensioning element;
1.5 there are contact surfaces ( 21 , 22 ) which are assigned to the surfaces of the wedge elements ( 20 ) in pairs;
1.6 clamping elements ( 23 , 35 ) are provided for the radial displacement of the wedge elements ( 20 );
1.7 the wedge elements ( 20 ) are arranged between the base body ( 1 ) and the annular piston ( 6 ) in such a way that when the wedge elements ( 20 ) are radially displaced in the sense of tensioning, the base body ( 1 ) and the annular piston ( 2 ) are pressed apart axially, the Ring piston is fixed radially.

2. Hydraulic clamping element according to claim 1, characterized in that the one contact surface ( 21 ) of a pair of contact surfaces ( 21 , 22 ) is formed from the base body, the other from a support body.

3. Hydraulic clamping element according to claim 2, characterized in that the support body consists of an adjusting ring ( 3 ) which is supported against the annular piston ( 6 ).

4. Hydraulic tensioning element according to claim 1, characterized in that the one contact surface of a pair of contact surfaces is formed from the annular piston ( 6 ).

5. Hydraulic clamping element according to one of claims 1-4, characterized in that as a wedge element only ring is provided, which is cut open.

6. Hydraulic tensioning element according to one of claims 1-4, characterized in that a plurality of Wedge elements is provided, preferably more than three wedge elements.