DE9016798U1 - Expansion clamping or shrinking device - Google Patents

Expansion clamping or shrinking device

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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/24Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/30Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
    • B23B31/305Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck the gripping means is a deformable sleeve
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B4/00Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts at different temperature; Force fits; Non-releasable friction-grip fastenings
    • F16B4/006Shrinkage connections, e.g. assembled with the parts being at different temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0805Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping due to deformation of a resilient body or a body of fluid

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Description

Dehnspann- oder SchrumpfvorrichtungExpansion clamping or shrinking device

Beschreibung GattungDescription Genus

Die Neuerung betrifft eine Dehnspann- oder Schrumpfvorrichtung, mit mindestens einem durch Druckmitteldruck beaufschlagten Dehnkörper, der ein Teil eines Werkzeuges oder Werkstückes kraftschlüssig lösbar arretiert.The innovation concerns an expansion clamping or shrinking device with at least one expansion body acted upon by pressure medium pressure, which locks a part of a tool or workpiece in a force-fitting and releasable manner.

Des weiteren betrifft die Neuerung eine Dehnspann- oder Schrumpfvorrichtung mit mindestens zwei Teilen, die nach Wärmeeinwirkung in Einbaulage zueinander gebracht und durch Erkalten miteinander kraftschlüssig verbunden sind.Furthermore, the innovation relates to an expansion clamping or shrinking device with at least two parts which, after being exposed to heat, are brought into the installation position and are connected to one another in a force-locking manner by cooling.

Stand der TechnikState of the art

Hydraulische Dehnspannfutter zeichnen sich durch höchste Drehmomentübertragung und höchste Rundlaufgenauigkeiten aus. Voraussetzung für einen einwandfreien und sicheren Rundlauf ist, daß das Spannwerkzeug an zwei - möglichst weit voneinander entfernten - Stellen spannt. Die Innenkontur der Spannstelle entspricht einem glatten Rohr mit geringster Rauhtiefe (geschliffene Oberfläche).Hydraulic expansion chucks are characterized by the highest torque transmission and the highest concentricity. The prerequisite for perfect and safe concentricity is that the clamping tool is clamped at two points - as far apart as possible. The inner contour of the clamping point corresponds to a smooth pipe with the lowest possible roughness depth (ground surface).

Wird nun ein öl- oder bohrwasserbenetztes Werkstück in das ungespannte Futter eingebracht, so hat die benetzende Flüssigkeit keine Möglichkeit mehr, beim anschließenden Spannen zu entweichen.If a workpiece wetted with oil or drilling water is now inserted into the unclamped chuck, the wetting liquid no longer has the opportunity to escape during subsequent clamping.

Die Folge: Es bildet sich zwischen den Spannstellen ein Hydrolager, das übertragbare Drehmoment sinkt gegen Null. Bei jetzt auftretenden Arbeitsdrehmomenten wird das Werkstück im Futter gedreht, ein Anfressen des Werkstückes oder Werkzeugschaftes ist die Folge. Dadurch wird sowohl das Spannfutter als auch das Werkstück/Werkzeug beschädigt. The result: A hydraulic bearing forms between the clamping points and the transferable torque drops to zero. When working torques now occur, the workpiece is rotated in the chuck, resulting in the workpiece or tool shank being seized. This damages both the chuck and the workpiece/tool.

Dieser "Spannkraftverlust" stellt auch ein Unfallrisiko dar. Das Werkstück/Werkzeug kann bei höheren Drehzahlen und/oder bei hohen Bearbeitungskräften herausgeschleudert werden.This "loss of clamping force" also represents a risk of accidents. The workpiece/tool can be thrown out at higher speeds and/or with high machining forces.

Durch die glatte Innenkontur der Spannstelle kommt hinzu, daß Schmutz oder Späne auf dem zu spannenden Werkstück/Werkzeug nicht abgestreift werden. Dies hat zur Folge, daß sich die Schmutzpartikel beim Spannvorgang sowohl ins Werkstück/Werkzeug als auch in das Spannwerkzeug eindrücken. Das Spannwerkzeug wird beschädigt.The smooth inner contour of the clamping point also means that dirt or chips on the workpiece/tool to be clamped are not wiped off. This means that the dirt particles are pressed into both the workpiece/tool and the clamping tool during the clamping process. The clamping tool is damaged.

Des weiteren ist es vorbekannt, Schrumpfverbindungen herzustellen. Furthermore, it is already known how to produce shrink connections.

AufgabeTask

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dehnspannoder Schrumpfvorrichtung zu schaffen, die ein sicheres Spannen von Werkstück/Werkzeug ermöglicht und damit das Unfallrisiko verringert.The innovation is based on the task of creating an expansion clamping or shrinking device that enables the workpiece/tool to be clamped securely and thus reduces the risk of accidents.

Die Aufgabe wird durch die in Schutzanspruch 1 oder 2 wiedergegebenen Merkmale gelöst.The problem is solved by the features set out in claim 1 or 2.

Einige VorteileSome advantages

Dadurch, daß die Spannstelle der Dehnspannvorrichtung mit örtlich begrenzten Einformungen versehen ist, können Öl-, Emulsion- und Wasserrückstände auf dem zu spannenden Schaft entweichen. Die Bildung eines Hydrolagers ist damit ausgeschlossen. Infolgedessen ist die Drehmomentübertragung hundertprozentig gewährleistet.Because the clamping point of the expansion clamping device is provided with localized indentations, oil, emulsion and water residues on the shaft to be clamped can escape. The formation of a hydro bearing is thus excluded. As a result, torque transmission is 100% guaranteed.

Dadurch wird auch ein Wegschleudern von Teilen verhindert und die Unfallgefahr beseitigt. Insgesamt wird die Spannsicherheit erhöht.This also prevents parts from being thrown out and eliminates the risk of accidents. Overall, clamping safety is increased.

Außerdem kann sich Schmutz in den Einformungen bzw. Vertiefungen ansammeln und leicht entfernt werden. Beschädigung des Spannwerkzeuges ist damit ausgeschlossen.In addition, dirt can collect in the recesses and can be easily removed. This prevents damage to the clamping tool.

Stauluft, welche beim Einbringen des zu spannenden Teiles entsteht, kann entweichen.The stagnant air that occurs when the part to be clamped is inserted can escape.

Nuten, Taschen, Einformungen und sonstige Vertiefungen wie Sicken, Aufrauhungen oder Riffelungen haben im Spannbereich auf die innere Kühlmittelzufuhr keinen Einfluß (Undichtigkeit).Grooves, pockets, indentations and other depressions such as beads, roughenings or corrugations have no influence on the internal coolant supply in the clamping area (leakage).

Der Neuerungsgedanke ist auch auf "Schrumpffutter" und "Schrumpfdorne" anzuwenden. Dabei wird das Futter, also eine Art Dehnspannhülse, z. B. mit Induktionsstrom erhitzt. Dadurch dehnt sich die Büchse aus. Es läßt sich ein Werkzeug oder Werkstück einführen. Nach Erkalten sitzt das Werkzeug bzw. Werkstück fest in dem Futter oder dergleichen. Das Lösen geschieht ebenfalls wieder durch Wärme.The innovative idea can also be applied to "shrink chucks" and "shrink mandrels". The chuck, i.e. a type of expansion sleeve, is heated, for example, with induction current. This causes the sleeve to expand. A tool or workpiece can be inserted. After cooling, the tool or workpiece sits firmly in the chuck or the like. The release is also done using heat.

Weitere AusführungsformenFurther embodiments

Bei Ausgestaltung gemäß Schutzanspruch 3 sind alle Einformungen miteinander verbunden, so daß eine besonders gute Schmutz- und Flüssigkeitsverteilung möglich ist.In the embodiment according to claim 3, all the indentations are connected to one another, so that a particularly good distribution of dirt and liquid is possible.

Wird eine Ausführungsform nach Schutzanspruch 4 gewählt, so kann insbesondere Flüssigkeit leicht aus allen Ausformungen nach außen hin abgeleitet werden.If an embodiment according to claim 4 is selected, liquid in particular can easily be drained outwards from all formations.

Eine konstruktiv einfach zu verwirklichende Ausführungsform ergibt sich aus Schutzanspruch 5. Bei dieser sind die Einformungen als Nuten ausgebildet. Es ist besonders zweckmäßig, diese Nuten gemäß Schutzanspruch 6 nach Art von Schraubenlinien verlaufen zu lassen. Derartige Nuten lassen sich z. B. durch Einprägen anbringen. Hierdurch wird auch sichergestellt, daß derartige schraubenlinienförmig verlaufende Einformungen bzw. Nuten den ausreichend großen Bereich der Dehnspannbüchse oder des Spanndornes erfassen.An embodiment that is structurally simple to implement is provided in claim 5. In this case, the recesses are designed as grooves. It is particularly expedient to have these grooves run in the manner of helical lines according to claim 6. Such grooves can be applied, for example, by embossing. This also ensures that such helical recesses or grooves cover a sufficiently large area of the expansion clamping bush or the clamping mandrel.

In Schutzanspruch 7 sind weitere Ausführungsformen beschrieben. Further embodiments are described in claim 7 .

Die Neuerung ist sowohl für Dehnspannfutter bzw. Dehnspannbüchsen als auch für Dehnspanndorne gleicher Maßen geeignet.The innovation is suitable for expansion chucks or expansion bushings as well as for expansion mandrels of the same dimensions.

In der Zeichnung ist die Neuerung - teils schematisch an Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen:The drawing shows the innovation - partly schematically using examples of implementation. It shows:

Fig. 1 eine Dehnspannbüchse nach dem Stand der Technik mit eingespanntem Werkzeugschaft;Fig. 1 shows an expansion sleeve according to the state of the art with clamped tool shank;

Fig. 2 eine Dehnspannbüchse gemäß der Neuerung, ebenfalls mit eingespanntem Werkzeugschaft undFig. 2 an expansion sleeve according to the innovation, also with clamped tool shank and

Fig. 3 einen Dehnspanndorn, abgebrochen dargestellt.Fig. 3 shows an expansion mandrel, broken off.

Bei der aus Fig. 1 ersichtlichen, zum Stand der Technik zählenden Dehnspannbüchse 1 wird ein Werkzeugschaft 2 an zwei - möglichst weit voneinander entfernten - Einspannstellen 3 bzw. 4 eingespannt. Die Innenkontur der Spannstellen entspricht einem glatten Rohr mit geringster Rauhtiefe, da das Rohr eine geschliffene Oberfläche aufweist. Wird nun ein öl- oder bohrwasserbenetztes Werkzeug 2 in die ungespannte Dehnspannbüchse 1 eingespannt, so hat die benetzte Flüssigkeit keine Möglichkeit mehr beim anschließenden Spannen zu entweichen. Zwischen den beiden Einspannstellen 3 und 4 bildet sich ein Hydrolager 5. Das übertragbare Drehmoment kann dadurch gegen Null sinken. Dadurch ergeben sich die eingangs geschilderten Nachteile. In the expansion sleeve 1 shown in Fig. 1, which is part of the state of the art, a tool shaft 2 is clamped at two clamping points 3 and 4, respectively, which are as far apart as possible. The inner contour of the clamping points corresponds to a smooth pipe with the lowest possible roughness depth, since the pipe has a ground surface. If a tool 2 wetted with oil or drilling water is now clamped into the unclamped expansion sleeve 1, the wetted liquid has no chance of escaping during subsequent clamping. A hydraulic bearing 5 is formed between the two clamping points 3 and 4. The transferable torque can therefore drop to zero. This results in the disadvantages described at the beginning.

Bei der Dehnspannbüchse 1 gemäß Fig. 2 ist eine schraubenlinienförmig umlaufende Nut 6 in die Innenwandung der Dehnspannbüchse 1 eingebracht. Es können auch mehrere derartige Nuten 6 über den Umfang der Dehnspannbüchse 1 versetzt zueinander angeordnet sein. Die Nut 6 oder die Nuten münden nach außen aus, so daß Flüssigkeit und Schmutz in Richtung der Pfeile A bzw. B an dem Werkzeugschaft 2 nach außen heraustreten können. Die Bildung eines Hydrolagers wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist unmöglich. Dadurch wird die Drehmomentübertragung hundertprozentig gesichert. Etwaige Schmutzteile können sich in der Nut 6 ansammeln. Dies gilt auch für alle anderen möglichen Vertiefungen, Taschen, Sicken oder dergleichen, die anstelle der Nut 6 oder der Nuten in die Dehnspannbüchse 1 angebracht werden können.In the expansion sleeve 1 according to Fig. 2, a helical groove 6 is made in the inner wall of the expansion sleeve 1. Several such grooves 6 can also be arranged offset from one another around the circumference of the expansion sleeve 1. The groove 6 or the grooves open outwards so that liquid and dirt can escape outwards on the tool shaft 2 in the direction of arrows A or B. The formation of a hydro bearing as in the embodiment according to Fig. 1 is impossible. This ensures 100% torque transmission. Any dirt particles can collect in the groove 6. This also applies to all other possible recesses, pockets, beads or the like that can be made in the expansion sleeve 1 instead of the groove 6 or the grooves.

Auch Stauluft kann entweichen, und zwar auch nach dem Spannen der Dehnspannbüchse 1.Ram air can also escape, even after the expansion sleeve 1 has been tightened.

Aus Fig. 3 ist die Anwendung des Neuerungsgedankens auf Spanndorne 7 zu erkennen. Die Einspannstellen sind wiederum mit den Bezugszeichen 3 und 4 bezeichnet. Eine schraubenlinienförmig umlaufende Nut trägt das Bezugszeichen 8. Statt nur einer schraubenlinienförmig umlaufendenThe application of the innovation concept to mandrels 7 can be seen in Fig. 3. The clamping points are again designated with the reference numerals 3 and 4. A helical groove is designated with the reference numeral 8. Instead of just a helical groove

■j - 9 -■j - 9 -

Nut 8 können auch mehrere solcher Nuten über den UmfangSlot 8 can also have several such slots over the circumference

- gegeneinander versetzt an dem Spanndorn 7 angeordnet- arranged offset from each other on the mandrel 7

ü sein. Die Nuten 8 münden nach außen aus, so daß sich dieü. The grooves 8 open outwards so that the

gleichen Vorteile ergeben wie sie im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach Fig. 2 beschrieben wurden. Statt Nuten können auch bei dem Spanndorn 7 Taschen, Sicken, Aufrauhungen, Riffelungen oder dergleichen vorgesehen sein.the same advantages as those described in connection with the embodiment according to Fig. 2. Instead of grooves, pockets, beads, roughenings, corrugations or the like can also be provided on the mandrel 7.

Die in den Schutzansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung des Neuerungsgedankens wesentlich sein.The features described in the claims and in the description and evident from the drawing can be essential for the realization of the innovative idea both individually and in any combination.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11 DehnspannbüchseExpansion bushing 22 WerkzeugschaftTool shank 33 EinspannstelleClamping point 44 55 HydrolagerHydro bearing 66 NutGroove 77 SpanndornMandrel 88th NutGroove AA AbfließrichtungFlow direction BB titi

Claims (7)

4917/10 Bu. 7. Dezember 1990 Fritz Schunk GmbH Bahnhofstraße 110 D-7128 Lauffen/Neckar Schutzansprüche4917/10 Bu. 7 December 1990 Fritz Schunk GmbH Bahnhofstraße 110 D-7128 Lauffen/Neckar Protection claims 1. Dehnspann- oder Schrumpfvorrichtung mit mindestens einem durch Druckmitteldruck beaufschlagten Dehnkörper, der ein Teil eines Werkzeuges oder Werkstückes kraftschlüssig lösbar arretiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannstelle oder die Einspannstellen (3 bzw. 4) der Spannvorrichtung mit örtlich begrenzten Einformungen (6, 8) versehen sind.1. Expansion clamping or shrinking device with at least one expansion body acted upon by pressure medium pressure, which locks a part of a tool or workpiece in a force-fitting and releasable manner, characterized in that the clamping point or the clamping points (3 or 4) of the clamping device are provided with locally limited indentations (6, 8). 2. Dehn- oder Schrumpfvorrichtung mit mindestens zwei Teilen, die nach Wärmeeinwirkung in Einbaulage zueinander gebracht und durch Erkalten miteinander2. Expansion or shrinking device with at least two parts which are brought into the installation position after exposure to heat and joined together by cooling kraftschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannstelle oder die Einspannstellen (3 bzw. 4) der Spannvorrichtung mit örtlich begrenzten Einformungen (6, 8) versehen sind.are connected in a force-locking manner, characterized in that the clamping point or the clamping points (3 or 4) of the clamping device are provided with locally limited indentations (6, 8). 3. Dehnspann- oder Schrumpfvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einformungen (6, 8) flüssigkeitsleitend miteinander verbunden sind.3. Expansion clamping or shrinking device according to claim 1 or 2, characterized in that the recesses (6, 8) are connected to one another in a fluid-conducting manner. 4. Dehnspann- oder Schrumpfvorrichtung nach Anspruch l oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einformungen (6, 8) nach außen flüssigkeitsleitend ausmünden.4. Expansion clamping or shrinking device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the recesses (6, 8) open outwards in a liquid-conducting manner. 5. Dehnspann- oder Schrumpfvorrichtung nach Anspruch &igr; oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einformungen (6, 8) als Nuten ausgebildet sind.5. Expansion clamping or shrinking device according to claim &igr; or one of the following, characterized in that the recesses (6, 8) are designed as grooves . 6. Dehnspann- oder Schrumpfvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (6 bzw. 8) nach Art einer Schraubenlinie verläuft.6. Expansion clamping or shrinking device according to claim 5, characterized in that each groove (6 or 8) runs in the manner of a helical line. 7. Dehnspann- oder Schrumpfvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einformungen (8) in Form von Taschen, Sikken, Riffelungen oder buckelförmige Ausprägungen ausgebildet sind.7. Expansion clamping or shrinking device according to claim 1 or one of the following, characterized in that the indentations (8) are designed in the form of pockets, beads, corrugations or hump-shaped features.
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