DE9311531U1

DE9311531U1 - Spanneinheit zur lösbaren dreh- und axialfesten Verbindung zweier Teile

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Publication number: DE9311531U1
Application number: DE9311531U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2003-08-03

Description

Spanneinheit zur lösbaren dreh- und axialfesten Verbindung zweier Teile

Die Erfindung betrifft eine Spanneinheit zur lösbaren dreh- und axialfesten Verbindung zweier Teile, wie sie beispielsweise für die lösbare Kupplung von Werkzeugsystemmodulen untereinander bzw. für die Ankupplung eines Werkzeugsystemmoduls, wie z. B. einer Werkzeug-Grundaufnahme, an eine Werkzeugmaschine oder eine andere Handhabungseinrichtung Verwendung findet. Von einer solchen Spanneinheit wird verlangt, daß die zu verbindenden Teile zuverlässig und fest aneinander geklammert werden können, wobei über einen Passungseingriff zwischen dem Hohlschaft und dem Aufnahmeabschnitt eine exakte Lagefixierung der zu verbindenden Teile sichergestellt werden soll. Die feste Anklammerung der beiden Teile aneinander erfolgt dadurch, daß der Hohlschaft beim Anlegen der Spannkörper gegen eine innere Keilflanke des Hohlschaftes, die beispielsweise von einer umlaufenden, hinterschnittenen Spannschulter gebildet ist, in das Aufnahmeteil gezogen wird. Über eine Radialringflächenpaarung zwischen den zu verbindenden Teilen erfolgt dann die Abstützung der Klammerkraft, wodurch die beiden aneinander geklammerten Teile eine exakte axiale Lageausrichtung und -fixierung erhalten.

Es wird zunehmend auf das sog. "Hohlschaft "-Spannsystem zurückgegriffen, bei dem der Hohlschaft entweder zylindrisch oder konisch ausgeführt ist. Im zusammengefügten Zustand der beiden zu kuppelnden Teile können die zur Anklammerung der Teile aneinander dienenden Spannkörper nicht nur dafür sorgen, daß eine ausreichende axiale Anpreßkraft erzeugt wird, sondern es wird darüber hinaus durch die innenliegenden Spannkörper beim Anklammern zusätzlich dafür gesorgt, daß der Hohlschaft eine gewisse radiale Aufweitung

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Dr. Jörg Gühring

erfährt. Passungsungenauigkeiten zwischen Hohlschaft und Aufnahmeabschnitt werden dadurch kompensiert und die Ausrichtung wird zusätzlich verbessert.

Es wurde bereits eine Spanneinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vorgeschlagen, die auf dem Prinzip der Anklammerung beruht, wie es beispielsweise in der DE-PS 38 07 140 beschrieben ist. Die Betätigung der Spannkörper erfolgt durch ein senkrecht zur Achse des Hohlschaftes radial von außen eingeführtes Werkzeug in Form eines Imbus-Schlüssels, der quer zur Achse des Hohlschaftes durch einen Durchbruch im Aufnahmeabschnitt einerseits und im Hohlschaft andererseits in eine Gewindespindel eingeführt werden kann, welche mit zwei gegensinnigen Gewindeabschnitten ausgestattet ist.

Jeder Gewindeabschnitt steht in Funktionseingriff mit einem Spannkörper, der in einer Ausnehmung des Gehäusekörpers der Spanneinheit radial gleitend verschiebbar und geführt aufgenommen ist. Die Ausnehmung ist tief genug, um die Spannkörper zum Lösen der beiden Teile voneinander vollständig aufzunehmen, damit der Hohlschaft in den Aufnahmeabschnitt eingesetzt werden kann. Durch Betätigung der Gewindespindel wandern die Spannkörper gegensinnig radial nach außen und gelangen unter Abstützung an der Gewindespindel in zunehmend festen Anlagekontakt mit der inneren Keilflanke des Hohlschaftes.

Um zwischen den zu kuppelnden Teilen auch große Umfangskräfte übertragen zu können, sind im Aufnahmeabschnitt am Grund der Zentrierausnehmung vorzugsweise zwei diametral angeordnete Mitnehmersteine positioniert, die stirnseitigen Ausnehmungen des Hohlschaftes im Passungseingriff bringbar sind. Damit wird jedoch die axiale Länge, die für die zylindrischen bzw. konischen Zentrierungsflächen zwischen den zu kuppelnden Teilen zur Verfügung steht, verringert.

Bei vorgegebener Tragkraft der Verbindung zwischen den zu kuppelnden Teilen erhöht sich damit die axiale Länge des Hohlschaftes und des Aufnahmeabschnitts. Darüber hinaus ist [File:ANM\GU1321 b1.doc) Beschreibung, 02.08.93

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es bislang erforderlich, die Spanneinheit mittels eines gesonderten Indexierungsstiftes, der mit einer entsprechenden Ausnehmung im Aufnahmeabschnitt zusammenwirkt, in einer vorbestimmten Drehposition zu fixieren, damit in jedem Fall sichergestellt wird, daß sich das Stellteil, beispielsweise in Form der Gewindespindel mit zwei gegensinnig ausgebildeten Gewindeabschnitten, in exakter Fluchtung zu den Radialdurchbrüchen im Hohlschaft und im Aufnahmeabschnitt befindet. Dieser Indexierungsstift ist zwischen den Spannkörpern und zwei diametral angeordneten Halteabschnitten vorgesehen, die radial vom Außenumfang des Gehäusekörpers der Spanneinheit bzw. der Spannpatrone vorstehen und über die eine bajonettartige Verankerung der Spanneinheit in dem zweiten zu kuppelnden Teil erfolgt. Dadurch wird die axiale Baulänge der Spanneinheit zusätzlich angehoben. Die Spanneinheit gemäß dem vorstehend beschriebenen Vorschlag eignet sich damit nur bedingt für die Ankopplung von Werkzeugsystemmodulen, wie z. B. Werkzeugaufnahmen oder Bearbeitungswerkzeugen an Kurzflansche, die häufig an Spindeln angesetzt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sich bei vorgegebener Tragkraft der zentrierenden Verbindung zwischen den zu kuppelnden Teilen eine Reduzierung der axialen Baulänge ergibt und damit letztlich eine größere Flexibilität hinsichtlich der anzukuppelnden Teile. Dabei soll es durch die Erfindung insbesondere gelingen, hohe Drehmomente zwischen den zu kuppelnden Teilen auch unter Zwischenschaltung von Kurzflanschen sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird die Mitnahme zwischen den zu kuppelnden Teilen in Umfangsrichtung und die Indexierung der [File:ANM\GU1321 b1.doc] Beschreibung, 02.08.93

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Spanneinheit bezüglich der zu kuppelnden Teile über den Gehäusekörper der Spanneinheit selbst vorgenommen. Die zentrierenden Passungsflächen (zylindrische oder konische Flächen) können damit über die gesamte Länge für die Zentrierungsaufgabe genutzt werden. Der zumindest eine Mitnehmerkörper kann aufgrund der verhältnismäßig geringen radialen Bauhöhe des Hohlschaftes ausreichend stabil und ausreichend weit nach außen verlagert werden, um die auftretenden Drehmomente sicher zu übertragen. Dabei ergibt sich der zusätzliehe Vorteil, daß sich die Präzisionsbearbeitung der Zentrierflächen auf Seiten des Hohlschaftes einerseits und auf Seiten des Aufnahmeabschnitts andererseits vereinfachen lassen, weil diese Flächen nunmehr durchgehend gestaltet sind. Die axiale Baulänge der Spanneinheit, d. h. des Gehäusekörpers der Spanneinheit kann erheblich verkürzt werden, so daß es auch gelingt, diese Spanneinheit bei der Ankopplung eines Werkzeugsystemmoduls an ein anderes Trägerteil unter Zwischenschaltung eines Kurzflansches zu kombinieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Spanneinheit sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der Weiterbildung gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine sehr einfache Anbringung der Spanneinheit an dem das erste Teil tragenden zweiten Teil. Das Gewinde des Schraubbolzens zur Befestigung der Spanneinheit kann - wie sich herausgestellt hat - ausreichend stabil ausgebildet werden, um die auftretenden Axial-Zugkräfte zu übertragen. Bezüglich der zu übertragenden Umfangskräfte ist der Gewindeabschnitt ohnehin entlastet, so daß sich Überbeanspruchungen nicht ergeben.

Durch die Weiterbildung des Anspruchs 3 ergibt sich eine sehr einfache Montage der Spanneinheit im zweiten Teil.

Hierzu ist es lediglich erforderlich, den Schraubbolzen in Form eines madenschraubenartig ausgebildeten Differential-[File:ANM\GU1321 b1.doc) Beschreibung, 02.08.93

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gewindebolzens auszubilden, der mit dem Gehäusekörper der Spanneinheit zunächst zur Bildung einer Vormontage-Einheit verbunden wird. Die Spanneinheit mit eingeschraubtem Differentialgewindebolzen wird über das Gewinde mit der größeren Steigung in die Gewindebohrung im zweiten Teil so weit eingeschraubt, bis der zumindest eine Mitnehmerkörper an einer Innenschulter im Aufnahmeabschnitt anschlägt. Die Spanneinheit wird dann so weit zurückgedreht, bis der zumindest eine Mitnehmerkörper in axiale Fluchtung mit der auf Passung gearbeiteten Axialnut im Aufnahmeabschnitt gebracht ist. Durch ein geeignetes Werkzeug, beispielsweise in Form eines Innensechskant-Schlüssels, der zentrisch und axial von außen in eine vorzugsweise zentrisch angeordnete Ausnehmung im Gehäusekörper der Spanneinheit eingeführt wird, wird der Differentialgewindebolzen weitergedreht. Dadurch und bedingt durch die unterschiedliche Steigung der beiden Gewindeabschnitte am Differentialgewindebolzen wandert die Spanneinheit zunehmend weiter in das Innere des zweiten Teils hinein, bis es mit einer innenliegenden Anschlagschulter an einer Gegenfläche im aufnehmenden Teil anschlägt. Die Montage ist damit abgeschlossen.

Wenn der zumindest eine Mitnehmerkörper gemäß Anspruch 6 von einem sich in axialer Richtung erstreckenden Prisma gebildet wird, läßt sich der Mitnehmerkörper bei sehr einfacher Herstellung einstückig mit dem Gehäusekörper der Spanneinheit bzw. der Spannpatrone ausbilden und es ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß eine sich über die gesamte axiale Länge des Mitnehmerkörpers erstreckende Seitenfläche des Mitnehmerkörpers zur Übertragung der Umfangskräfte herangezogen werden kann.

Die erfindungsgemäße Spanneinheit läßt sich sehr einfach in ein Werkzeug-Modularsystem mit einem zu den Schneiden des Werkzeugs führenden Kühlkanalsystem integrieren. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, den Gehäusekörper der Spanneinheit im wesentlichen kreiszylinderförmig auszuführen und (File:ANM\GU1321 b1.doc] Beschreibung, 02.08.93

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über die kreiszylinderförmigen Endabschnitte des Gehäusekörpers eine Abdichtung von Kühlmittel-Verteilerräumen vorzusehen .

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 11 ergibt sich eine sehr einfache Variante für das manuelle Lösen der Kupplung zwischen den beiden Teilen, wobei gleichzeitig sichergestellt wird, daß die Verspannung zwischen den gekuppelten Teilen, die insbesondere im Bereich der konischen Passungsflächen zwischen Hohlschaft und Aufnahmeabschnitt auftritt, ohne Verspannungen oder Verkantungen der Teile aufgehoben werden kann. Dabei wird die Zwangsbewegung der Spannkörper beim Lösen des Klammereingriffs zwischen Spannkörper und der inneren Teilflanke dazu benutzt, eine axial gerichtete und in der Summe zentrisch auf die zu trennenden Komponenten wirkende Abdrückkraft zwischen den gekuppelten Teilen zu erzeugen. Dies gelingt dadurch, daß die Spannkörper beim nach innen Wandern mit zumindest einem, vorzugsweise einem einzigen, zentralen Abdrückkörper in Funktionskontakt gelangen und damit gleichzeitig bzw. synchron zum Bestandteil eines Teilgetriebes werden, mit dem nach dem Lösen der Klammer eine zunehmende Kraft auf den zumindest einen Abdrückkörper übertragen werden kann, der sich an einer Stützfläche des den Hohlschaft tragenden Teils abstützt.

Wegen der zentrischen Resultierenden der Abdrückkraft sind Verspannungen und Verkantungen weitgehend ausgeschlossen. Dabei ergibt sich durch die Orientierung der Abdrückkörper mit einer wesentlichen Erstreckung in radialer Richtung der zusätzliche Vorteil, daß auch eine größere radiale Strecke des Querschnitts zur Einleitung der Bewegungskräfte auf die Spannkörper zur Verfügung gestellt wird. Die Ausführung eignet sich deshalb insbesondere für eine Betätigung der Spannkörper mittels einer Stellspindel mit zwei gegensinnigen Gewindeabschnitten, die mit entsprechenden Gewindebohrungen in den Spannkörpern in Eingriff stehen. Es ist erfindungsgemäß damit möglich, die Spannkörper so auszubilden, daß sie sich im vollständig eingefahrenen Zustand nahe [File:ANM\GU1321 b1.doc] Beschreibung, 02.08.93

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dem Zentrum des Gehäusekörpers der Spanneinheit fast berühren. Im nach außen gefahrenen Zustand der Spannkörper wird auf diese Weise die Gewindeeingriffsstrecke gegenüber dem vollständig eingefahrenen Zustand prozentual nur geringfügig verkleinert, mit der Folge, daß nicht nur im Spannzustand, sondern auch beim Abdrücken der Teile voneinander große Kräfte aufgebracht werden können.

Das Getriebe gemäß Anspruch 12 ist trotz sehr einfachen Aufbaus in der Lage, große Abdrückkräfte zwischen den Komponenten zu erzeugen, so daß auch eine Verbindung mit konischen Passungsfläche zuverlässig und automatisch beim Lösen der Anklammerung der Teile aufgehoben werden kann.

Wenn der Abdrückkörper gemäß Anspruch 13 abgedichtet in einer Axialausnehmung des Gehäusekörpers der Spanneinheit aufgenommen ist, läßt sich in einfacher Weise über die Spanneinheit in Form einer Spannpatrone ein Strömungsmittel, beispielsweise ein Kühlmittel für die Werkzeugschneide, von einem auf das andere Teil überführen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, den Gehäusekörper der Spanneinheit jeweils randseitig mittels einer geeigneten Dichtung, beispielsweise einer Ringdichtung, abgedichtet in einer entsprechenden Führungsaufnahme der zu kuppelnden Teile aufzunehmen, wobei über zumindest eine durchgehende Axialbohrung die abgedichteten, und von den Stirnseiten des Gehäusekörpers der Spanneinheit definierten Strömungsmittelräume miteinander verbunden werden. Die Abdichtung der Strömungsmittelräume kann dadurch vereinfacht werden, daß ein zentraler, im Durchmesser größer auszubildender Abdrückkörper verwendet wird. Dabei kann die Abdichtung des Abdrückkörpers ferner für dessen Stabilisierung beim Einsatz des Werkzeugs genutzt werden, wodurch schwingungsbedingte Klappergeräusche vermieden werden.

Mit der Spanneinheit nach Anspruch 14 wird erreicht, daß der zentrale Abdrückkörper weitgehend querkraftfrei bewegt [File:ANM\GU1321 b1.doc] Beschreibung, 02.08.93

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wird, so daß auch geringe Reibungskräfte auftreten. Der Wirkungsgrad des Keilgetriebes wird auf diese Weise verhältnismäßig hoch gehalten.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 18 ergeben sich definierte Kraftübertragungspunkte, die über den Umfang im wesentlichen gleichmäßig verteilt sind. Dadurch wird sichergestellt, daß toleranzbedingte Ausrichtungsfehler zwischen den Passungsflächen der einzelnen Komponenten der Spanneinheit und der miteinander zu verbindenden Teile so weit kompensiert werden, daß eine gleichmäßige Anklammerung ohne bevorzugte Biegebeanspruchungsebene der Verbindung erzielbar ist.

Wenn der Abdrückkörper gemäß Anspruch 20 zweiteilig ausgebildet ist, ergibt sich eine einfache Justierung des Abdrückkörpers und darüber hinaus der zusätzliche Vorteil, daß die Befestigungsschraube für die Montage der Spanneinheit, d. h. der Spannpatrone am zweiten Teil durch wenige Handgriffe, nämlich durch einfaches Herausschrauben des Abdrück-Schraubbolzens aus dem Hülsenkörper zugänglich wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 in schematischer Darstellung zwei Kombinationsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Spanneinheit mit einer Spindel einerseits und mit einem Kurzflansch andererseits;
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Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der Spanneinheit bzw. der Spannpatrone im vormontierten Zustand;

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Fig. 3 die Spanneinheit gemäß Fig. 2 im fertig montierten Zustand in einer Maschinenspindel;

Fig. 4 eine perspektivische, bereichsweise aufgeschnittene Darstellung der für den Einsatz der Spanneinheit vorbereiteten Maschinenspindel;

Fig. 5 einen Axialschnitt der Maschinenspindel gemäß Fig. 4;

Fig. 6 die Ansicht gemäß VI in Fig. 5;

Fig. 7 einen Axialschnitt eines an eine Spindel zu montierenden Kurzflansches, wobei mit strichpunk

tierter Linie die Lage der in die Spindel eingesetzten Spanneinheit angedeutet ist;

Fig. 8 die Ansicht gemäß VIII in Fig. 7;
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Fig. 9 eine Seitenansicht der Spanneinheit im fertig montierten Zustand in einer Aufnahme einer Maschinenspindel zur Verdeutlichung der beim Spannvorgang auftretenden Kräfte;
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Fig. 10 die Ansicht gemäß X in Fig. 9, wobei mit strichpunktierter Linie das den Hohlschaft tragende, an die Maschinenspindel anzukuppelnde Teil in Form einer Zylinderaufnahme nach DIN 1835 E angedeutet ist;

Fig. 11 eine Explosionsdarstellung der Spanneinheit;

Fig. 12 die Ansicht gemäß XII in Fig. 9;
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Fig. 13 den Schnitt gemäß XIII-XIII in Fig. 9;

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Fig. 14 eine perspektivische Darstellung der Maschinenspindel und der vormontierten Spanneinheit vor der Montage in der Maschinenspindel;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht der in die Maschinenspindel eingeschraubten Spanneinheit vor dem letzten Montageschritt.

In den Figuren ist mit dem Bezugszeichen 20 eine Spanneinheit bezeichnet, die dazu dient, eine dreh- und axialfeste Verbindung zwischen verschiedenen Komponenten eines modularen Werkzeugsystems herzustellen. Ein solches modulares Werkzeugsystem besteht aus Werkzeugaufnahmen in Form von Maschinenspindeln, Flanschen, Durchmesserreduzierungen, Verlängerungen und Adaptern auf der einen Seite und dem Werkzeug mit einem an das modulare System angepaßten Werkzeugschaft auf der anderen Seite. Es ist jedoch bereits an dieser Stelle hervorzuheben, daß die erfindungsgemäße Spanneinheit nicht auf Werkzeugsysteme beschränkt ist, sondern gleichermaßen dort eingesetzt werden kann, wo es darum geht, zwei Bauteile dreh- und axialfest und mit exakter axialer, radialer und Umfangs-Relativausrichtung zueinander leicht lösbar zu verbinden. Ein solches Anwendungsgebiet ist beispielsweise die Positionierung eines Werkstücks auf einer Werkzeugaufnahme bzw. die Positionierung einer Handhabungseinheit wie z. B. eines Greifers an einem Manipulator, wie z. B. an einem Roboter.

Im folgenden wird die Spanneinheit in Kombination mit zwei verschiedenen Werkzeugaufnahmen, nämlich mit einer Maschinenspindel 22 mit Aufnahmekonus 24 (in Fig. 1 links oben dargestellt) und mit einer Maschinenspindel 122 mit Kurzflansch 124 und zwischengeschaltetem Einbau-Kurzflansch 126 (in Fig. 1 rechts oben dargestellt) beschrieben.
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Beide Varianten sind auf das sog. "Hohlschaft"-Spannsystem zugeschnitten, wie es beispielsweise in der DE-PS 38 07 140 [File:ANM\GU1321 b1.doc] Beschreibung, 02.08.93

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beschrieben ist, bei dem das an die Spindel 22, 124 anzukuppelnde Teil, wie z. B. ein Werkzeugschaft 28 (in Fig. 1 unten mit strichpunktierter Linie angedeutet) einen Axialfortsatz 30 hat, dessen Außenoberfläche 32 in Passungseingriff der Innenoberfläche 34 bzw. 134 der zugehörigen Aufnahme bringbar ist, so daß einen radiale Zentrierung zwischen dem Teil 28 und dem Teil 22 bzw. 122 hergestellt werden kann. Der Einbau-Kurzflansch 126 wird zu diesem Zweck im Kurzflansch 124 über die Zylinderfläche 136 aufgenommen und mittels mehrerer, über den Umfang gleichmäßig verteilter Befestigungsschrauben (nicht gezeigt) axial am Kurzflansch 124 befestigt. Hierzu dienen Gewindebohrungen 138. Zur FeinJustierung der radialen Ausrichtung des Einbau-Kurzflansches 126 am Kurzflansch 124 dienen mehrere, über den Umfang im Winkelabstand zueinander stehende Einstellschrauben (nicht gezeigt), für die Radial-Gewindebohrungen 140 am Kurzflansch 124 vorgesehen sind und die mit der zylindrischen Außenoberfläche 142 des Einbau-Kurzflansches 126 in Anlagekontakt bringbar sind.

Zur Ausbildung des Hohlschaftes · hat der Axial-Fortsatz 30 eine axiale Innenausnehmung 44, in der die Spanneinheit 20 aufgenommen werden kann und die eine umlaufende Keilflanke 46 für den Funktionseingriff mit Spannelementen 48 der Spanneinheit 20 aufweist. Über die Spannelemente 48 erfolgt eine Anklammerung des Teils 28, d. h. des Werkzeugschaftes an das Teil 22, d. h. an die Spindel 22 bzw. 122, in dem die Spannelemente 48 durch ein nachfolgend näher zu beschreibendes Stellgetriebe radial nach außen bewegt werden, so daß Keilflächen 50 in zunehmend festen Anlagekontakt mit den Keilflanken 46 im Hohlschaft 30 gelangen. Über die Neigung (Winkel &agr;) der Keilflanken 46 zur Achse A des Axial-Fortsatzes 30 ergibt sich eine Kraftumlenkung und damit eine axiale Zugkraftkomponente, deren Größe durch Variation des Winkels &agr; gesteuert werden kann. Auf diese Weise kann eine Kraftverstärkung vorgenommen werden. Bei

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fester Verankerung der Spanneinheit 20 in der Maschinenspindel 22 bzw. 122 kann somit das Teil 28, d. h. der Werkzeugschaft in den Aufnahmekonus 24 bzw. in den Einbau-Kurzflansch 126 eingezogen werden, und zwar so weit, bis sich eine Radial-Stirnflache 52 die in die komplementäre Stirnfläche 54 bzw. 154 an der Aufnahme abstützt.

Der Hohlschaft 30 erfährt bei diesem Anspannvorgang eine geringfügige elastische, radiale Aufweitung, wodurch die Zentrierung zwischen den beiden zu kuppelnden Teilen weiter verbessert wird. Dieser Spannvorgang ist an sich bekannt, beispielsweise aus der DE-PS 38 07 140 und er wird auch in der älteren Patentanmeldung P 42 20 873 ausführlich beschrieben, deren diesbezügliche Offenbarung ausdrücklich in die vorliegende Anmeldung miteinbezogen werden soll.

Zur Übertragung der Umfangskräfte zwischen den zu kuppelnden Teilen 22, 122 und 28 ist in die Stirnseite des Axial-Fortsatzes 30 zumindest eine, vorzugsweise zwei oder mehrere, über den Umfang gleichmäßig verteilte Ausnehmungen 56 eingearbeitet, die bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform von diametral angeordneten Axialschlitzen gebildet sind. Diese Axialschlitze 56 stehen im montierten Zustand des Werkzeugschaftes 28 in Passungseingriff mit Mitnehmerkörpern 58 und 60, die von der Außenoberfläche eines kreiszylinderförmig ausgebildeten Gehäusekörpers 62 der Spanneinheit 20 auf diametral gegenüberliegenden Seiten vorstehen. Der Passungseingriff zwischen Mitnehmerkörper 58, 60 und den Ausnehmungen 56 erfolgt über eine axiale Teillänge TL2 der Mitnehmerkörper 58 bzw. 60, die den Spannelementen 48 zugewandt ist. Die restliche axiale Teillänge TLl steht für die Kraftübertragung in Umfangsrichtung zwischen der Maschinenspindel 22 bzw. 122 und der Spanneinheit 20 zur Verfügung. Zu diesem Zweck ist - wie den Darstellungen in Fig. 1 oben entnehmbar ist - in der Spindel 22 bzw. 122 jeweils ein sich diametral gegenüberliegendes Paar von Mitnehmernuten 64 bzw. 164 vorgesehen, in die mit Passung die

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Mitnehmerkörper 58, 60 der Spanneinheit 20 eingreifen können. Eine Senkung 66 bzw. 166 in der Aufnahmebohrung in der Maschinenspindel 22 bzw. 122 dient als Zentrierung für einen zylindrischen Endabschnitt 68 des kreiszylinderförmigen Gehäusekörpers 62 der Spanneinheit 20. Das Drehmoment wird somit von der Maschinenspindel 22 bzw. 122 über den Passungseingriff der Mitnehmerkörper 58, 60 über die erste axiale Teillänge TLl auf den Gehäusekörper 62 der Spanneinheit 20 übertragen und von dort von den Mitnehmerkörpern 58, 60 über deren zweite axiale Teillänge TL2 unmittelbar auf den Hohlschaft, d. h. auf den Axial-Fortsatz 30 des anzukuppelnden Werkzeugsystemmoduls, was zu folgenden Vorteilen führt:

Im Gegensatz zu herkömmlichen Konstruktionen ist die gesamte Innenoberfläche 34, 134, die für die Zentrierung des Werkzeugschaftes 28 in der Ausnahme, d. h. in der Spindel 22 bzw. im Einbau-Kurzflansch 126 zur Verfügung steht, über die gesamte axiale Länge LA durchgehend auf Präzision bearbeitbar, d. h. insbesondere schleifbar. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung der Fertigung, und zwar zum einen auf Seiten der Maschinenspindel 22 bzw. 122 und des Einbau-Kurzflansches 126 und zum anderen auch auf Seiten der Spanneinheit 20. Denn die Mitnehmerkörper 58, 60 stehen von der Außenoberfläche des Gehäusekörpers 62 als prismatische bzw. klotzförmige Körper vor, so daß sich auch in diesem Bereich eine verhältnismäßig einfache Bearbeitung ergibt. Dies eröffnet sogar die Möglichkeit, die Mitnehmerkörper 58, 60 einstückig mit dem Gehäusekörper 62 der Spanneinheit 20 auszubilden. Weil somit der tragende Zentrierkonus 34, 134 durchgehend fertigbar ist und gleichzeitig separate Mitnehmersteine in der Werkzeugaufnahme, d. h. in der Maschinenspindel 22 bzw. im Kurzflansch 122 oder im Einbau-Kurzflansch nicht mehr vorgesehen werden müssen, kann die Tragkraft der zentrierenden Verbindung zwischen den Teilen 22, 122 einerseits und dem Teil 28 bei gleicher axialer Baulänge vergrößert werden. Andererseits ergibt

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sich bei vorgegebener Tragzahl der zentrierenden Verbindung eine Verringerung der axialen Baulänge.

Ein besonderer, weiterer Vorteil ergibt sich bei Verwendung eines Einbau-Kurzflansches 126, wie er in Fig. 1 rechts 5 oben dargestellt ist. Durch die erfindungsgeitiäße Ausgestaltung der Spanneinheit 20 wird der Einbau-Kurzflansch 126 an der Drehmomentübertragung von der Maschinenspindel 122 zum Werkzeugschaft 28 nicht mehr beteiligt, indem der Kraftfluß über die Mitnehmerkörper 58, 60 unmittelbar von der Maschinenspindel 122 in den Werkzeugschaft 28 erfolgt. Der Einbau-Zentrierflansch 126 erfüllt damit eine reine Zentrieraufgabe, wodurch sich der besondere Vorteil ergibt, daß die Befestigungsmittel, in der Regel axiale Befestigungsschrauben für den Eingriff mit dem Gewindebohrungen 138 wesentlieh geringer belastet werden. Damit können diese Befestigungsmittel auch kleiner dimensioniert werden, so daß für die tragende Stirnfläche 154 mehr Fläche zur Verfügung gestellt wird. Außerdem wird der Einbau-Kurzflansch 126 insgesamt robuster, was nicht zuletzt deshalb von Vorteil ist, weil in diesem Bauteil zumindest ein radialer Durchbruch 170 ausgebildet werden muß durch den ein Stellteil in Form eines Werkzeugs, beispielsweise in Form eines Innensechskantschlüssels eingeführt werden kann, um durch einen damit fluchtenden Durchbruch 72 im Axial-Fortsatz 30 des Werkzeugschaftes 28 ein Stellteil 74 des Getriebes zur Betätigung der Spannelemente 48 antreiben zu können.

Im folgenden wird der Aufbau der als Spannpatrone ausgebildeten Spanneinheit 20 im Zusammenwirken mit den beiden zu kuppelnden Teilen, nämlich einer Maschinenspindel 22 und einem weiteren Werkzeugsystemmodul, beispielsweise mit einer Zylinder-Aufnahme nach DIN 1835-E näher erläutert. Die Figuren 2 bis 6, 9 und 12 bis 15 erläutern die Spanneinheit in Verbindung mit der Maschinenspindel 22 gemäß der linken oberen Hälfte der Fig. 1, während die Figuren 7 und 8 Bezug auf die Verbindung zu einer Maschinenspindel 22 mit

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Kurzflansch 124 und zwischengeschaltetem Einbau-Kurzflansch 126 nehmen. Vergleichbare Elemente sind dabei mit identischen Bezugszeichen versehen, so daß die Beschreibung abgekürzt werden kann.

Aus den Figuren 2 und 11 ist der Aufbau der Spanneinheit 20 in seinen Einzelheiten erkennbar. Die Spanneinheit 20 ist als Spannpatrone zu einer Einheit vormontiert, die als wesentlichen Bestandteil einen kreiszylinderförmigen Gehäusekörper 62 aufweist, der zwei einstückig angeformte Mitnehmerkörper 58, 60 trägt, die diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Im Gehäusekörper 62 ist eine zentrische Durchgangsbohrung 7 6 ausgebildet, die auf der den Mitnehmerkörpern 58, 60 zugewandten Seite in eine Gewindebohrung 7 7 übergeht. Die Gewindebohrung 7 7 ist an einen ersten Gewindeabschnitt 78 eines Differentialgewindebolzens 80 angepaßt, der durch eine Eindrehung 7 9 vom ersten Gewindeabschnitt 7 8 getrennt einen zweiten Gewindeabschnitt 81 trägt, dessen Gewinde gleichsinnig zum Gewinde des ersten Gewindeabschnitts, jedoch mit größerer Steigung ausgebildet ist. Der zweite Gewindeabschnitt 81 ist in eine Gewindebohrung 82 bzw. 182 der Maschinenspindel 22 bzw. 122 einschraubbar, um die Spanneinheit 20 mit der Maschinenspindel zu verbinden. Mit dem Bezugszeichen 83 ist eine im zylindrischen Endabschnitt 68 ausgebildete Ringnut bezeichnet, die zur Aufnahme eines Dichtungsrings, beispielsweise eines O-Rings 84 dient. Der andere zylindrische Endabschnitt hat eine Fase 85, die - wie später in Verbindung mit der Fig. 10 erläutert werden soll - mit einer weiteren Ringdichtung in Funktionseingriff bringbar ist.

Im mittleren Bereich des Gehäusekörpers 62 ist dieser mit zwei einander diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen 86 und 87 (vgl. auch Fig. 1 unten) zur formschlüssigen Aufnahme zweier symmetrisch zu einer horizontalen (bezüglich Fig. 2 und Fig. 11) Symmetrieebene ausgebildeter Spannelemente 48 ausgestattet. Die Anordnung ist derart getroffen, daß

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die Spannelemente 48 über Stirnflächen von den Seitenflächen 89 der Ausnehmungen 86 passungsgenau geführt und radial beweglich im Gehäusekörper 62 gehalten sind. Die Spannelemente 48 sind von zylindrischen, im Querschnitt linsenförmig ausgebildeten Körpern gebildet, und die Ausnehmungen 86 im Gehäusekörper 62 sind so ausgebildet, daß die Spannelemente 48 darin vollständig versenkbar sind. Zu diesem Zweck entspricht die Krümmung der Außenfläche 90 im wesentlichen der Zylinderkrümmung des Gehäusekörpers 62, und die Krümmung der radial innenliegenden Grenzfläche 91 im wesentlichen der Krümmung der Bodenfläche 92 der betreffenden Ausnehmung 86. Ergänzend kann diesbezüglich auf die Fig. 8 verwiesen werden, die mit strichpunktierter Linie die Konturen der Ausnehmungen 86 einerseits und der Spannelemente 48 andererseits andeutet, wobei allerdings der Spannzustand wiedergegeben ist, in dem die Spannelemente ihre radial äußerste Lage einnehmen.

Die Spannelemente 48 sind jeweils mit Gewindebohrungen 93, 94 ausgestattet, die gegensinnig orientiert sind. Diese 0 Gewindebohrungen 93, 94 wirken mit gegensinnig ausgebildeten Gewindeabschnitten 95, 96 eines Spannbolzens 97 zusammen, der in einer Querbohrung 99 des Gehäusekörpers 62 geführt ist. Über eine Innensechskantausnehmung 100 ist der Spannbolzen 97 mittels eines radial von außen durch die Durchbrüche 70 bzw. 170 und 72 steckbaren Schlüssels antreibbar, so daß die Spannelemente 48 gegensinnig radial nach innen und/oder außen bewegt werden können.

Die Figuren 2 und 11 lassen erkennen, daß an jedem Spannelement 48 zwei Spannbereiche ausgebildet werden, die sich an den jeweiligen Rändern der Spannelemente 48 befinden. Diese Spannbereiche sind von Fasen- bzw. Keilflächen 50 gebildet, zwischen denen eine Einfräsung 101 liegt. Auf diese Weise werden vier, über den Umfang möglichst gleichmäßig verteilte Spannbereiche 50 (vgl. Fig.12) geschaffen, an

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denen sich die Spannelemente 4 8 an der Keilflanke 46 des Hohlschaftes 30 abstützen können (siehe Fig. 10).

Die Spannelemente 48 sind darüber hinaus so gestaltet, daß sie beim Lösen der Anklammerung zwischen den zu verbindenden bzw. kuppelnden Teilen eine Abdrückkraft zwischen den gekuppelten Teilen erzeugen können. Zu diesem Zweck schließt sich auf der radial innen liegenden Seite an die Stirnflächen 88 jeweils eine Keilfläche 102 an (siehe auch Fig. 7), die beim nach innen Fahren der Spannelemente 48 auf eine Anfasung 103 einer Abdrückkörperanordnung auflaufen, welche axial geführt in der Bohrung 76 im Gehäusekörper 62 aufgenommen ist. Die Abdrückkörperanordnung ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet und sie besteht aus einem Hülsenkörper 104 und einem Schraubenkörper 106, der unter Zwischenschaltung eines Dichtungsrings 107 mit seinem Schraubgewinde 108 in ein Innengewinde 105 des Hülsenkörpers 104 einschraubbar ist. Auf diese Weise ist die Länge der Abdrückkörperanordnung 0 einstellbar. Der Hülsenkörper 104 hat darüber hinaus eine Nut 109 zur Aufnahme eines weiteren Dichtungsrings 110 (siehe auch Fig. 7). Der Schraubenkörper 106 hat einen Kopfabschnitt 111 mit einem Querschlitz 112, dessen Funktion weiter unten im Zusammenhang mit der Montage der Spanneinheit 20 näher erläutert werden soll.

In die zylindrische Außenoberfläche des Hülsenkörpers 104 ist eine Quernut 113 eingearbeitet, durch die sich im montierten Zustand des Hülsenkörpers 104 in der Bohrung 46 ein Querstift 114 mit vorbestimmtem seitlichen Spiel erstreckt. Der Querstift 114 ist verliersicher in einer zur Achse des Gehäusekörpers 62 versetzten Bohrung 115 aufgenommen.

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Der Gehäusekörper 62 ist darüber hinaus mit zwei durchgehenden Längsbohrungen 116 (siehe Fig. 8) ausgestattet, durch die Kühl- bzw. Schmiermittel von der Maschinenspindel zum anzukuppelnden Werkzeugsystemmodul geleitet werden kann. Zu diesem Zweck ist auch im Differentialgewindebolzen 80, und im einzelnen im zweiten Gewindeabschnitt 81 ein Ka

nalsystem in Form von zwei Stichbohrungen 117 ausgebildet, die von der Eindrehung 7 9 zu einer zentralen Sackbohrung 118 führen (siehe Fig. 7).

Mit dem Bezugszeichen 119 ist eine Innensechskantausnehmung im Differentialgewindebolzen 80 bezeichnet. In die Innensechskantausnehmung 119 kann zur Befestigung der Spanneinheit 20 an der Maschinenspindel 22 bzw. 122 ein geeignetes Werkzeug, d. h. ein Imbusschlüssel axial eingeführt werden, so lange der Schraubenkörper 106 der Abdrückkörperanordnung vom Hülsenkörper 104 abgenommen ist. Um den Durchtritt des Imbusschlüssels bis zur Innensechskantausnehmung 119 zu ermöglichen, ist im zylindrischen Mittelabschnitt 98 des Spannbolzens 97 eine Querbohrung 120 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt die Spanneinheit in einem vormontierten Zustand, wobei allerdings der Dichtungsring 84 noch nicht in die Ringnut 83 eingesetzt ist. Zur Bildung der Montageeinheit geht man wie folgt vor:

Zunächst wird in die Querbohrung 99 der Spannbolzen 97 eingesetzt. Anschließend können die beiden Spannelemente 48 auf die gegensinnigen Gewindeabschnitte 95, 96 aufgesetzt werden. Durch Drehen des Spannbolzens 97 in eine Richtung schrauben sich die Gewindeabschnitte 95 und 96 in die Gewindebohrungen 93 und 94 der Spannelemente ein, bis sie weitgehend vollständig in der zugehörigen Ausnehmung 86 bzw. 87 des Gehäusekörpers 62 aufgenommen sind.

Nach Montage des Dichtungsrings 110 in der Ringnut 109 des Hülsenkörpers 104 kann letzterer in die Bohrung 76 einge-

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führt werden, und zwar so, daß die Quernut 113 im Bereich der Bohrung 115 zu liegen kommt. In diesem Zustand kann der Querstift 114 eingeführt werden, der dadurch als Sicherungsstift fungiert.

Schließlich wird in die Gewindebohrung 77 der Differentialgewindebolzen 80 eingeschraubt, und zwar vorzugsweise bis zum Anschlag. Die Spannpatrone, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, ist damit fertiggestellt mit der Ausnahme, daß der Schraubenkörper 106 noch nicht im Hülsenkörper 104 montiert ist. In diesem Zustand kann die Spanneinheit 20 in die Maschinenspindel 22 bzw. 122 eingehängt, d. h. in dieser montiert werden. Fig. 14 zeigt die Spanneinheit 20 in diesem Zustand unmittelbar vor der Montage. Man erkennt die Gewindebohrung 82 in der Maschinenspindel 22 und den zugehörigen Gewindeabschnitt 81 am Differentialgewindebolzen 80, der mit seinem anderen Gewindeabschnitt 7 8 im Gehäusekörper 62 der Spanneinheit 20 eingeschraubt ist. Die vormontierte Spanneinheit 20 kann nun zusammen mit dem Differentialgewindebolzen 80 in die Gewindebohrung 82 eingeschraubt werden, und zwar so weit, bis die Mitnehmerkörper 58, 60 an der Anschlagfläche AF, d. h. im Zentrierbohrungsgrund anstoßen (siehe Fig. 4 bis 6). Die den Spannelementen abgewandte Stirnseite der Mitnehmerkörper 58, 60 befindet sich dabei noch in einem Abstand S von der Grundfläche FG der Mitnehmernuten 64.

Um das Einschrauben der Spanneinheit 20 zu erleichtern, kann ein Innensechskantschlüssel 121 von der Stirnseite durch den Hülsenkörper 104 hindurch in die Innensechskantausnehmung 119 des Differentialgewindebolzens 80 eingeführt werden. Zuvor ist allerdings - wie dies in Fig. 14 angedeutet ist - der Spannbolzen 97 so weit zu verdrehen, bis die Querbohrung 120 parallel zur Mittelachse der Spanneinheit 20 ausgerichtet ist. Die Spannelemente 48 sind dabei nach wie vor so weit gehend wie möglich in den Ausnehmungen 86 bzw. 87 aufgenommen.

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Zur Fertigstellung der Montage wird der Gehäusekörper 62 um ein gewisses Maß bzw. so weit zurückgedreht, bis die Mitnehmerkörper 58, 60 mit den Mitnehmernuten 64 in axiale Fluchtung gelangen. Um Montagefehler zu vermeiden, sind bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Mitnehmerkörper 58, 60 mit unterschiedlicher axialer Länge ausgebildet, so daß auch die Ausnehmungen 56 im Bereich der Stirnseiten des Hohlschaftes 30 mit unterschiedlicher Tiefe ausgebildet werden können. Bei Definition befindet sich dann der radiale Durchbruch 7 2 im Hohlschaft 30 immer dann in Fluchtung mit der Achse des Spannbolzens 97, wenn die Ausnehmung 56 mit größerer axialer Tiefe in den Mitnehmerkörper 58 mit größerer axialer Erstreckung eingreift.

Wenn die Mitnehmerkörper 58, 60 mit den Mitnehmernuten 64 axial ausgerichtet sind (siehe Fig. 15) wird der Differentialgewindebolzen 80 mittels des Werkzeugs 121 weiter in das Gewinde 82 eingeschraubt. Durch die unterschiedliche Steigung der Gewindeabschnitte 81 und 7 8 wird der Gehäusekörper 62 der Spanneinheit 20 entsprechend dem Unterschied in den Gewindesteigungen allmählich in axialer Richtung weiter eingezogen, bis die Mitnehmerkörper 58, 60 an den Grundflächen FG der Mitnehmernuten 64 anschlagen. Vorzugsweise wird ein Anspann-Drehmoment festgelegt, um eine reproduzierbare Axialverspannung sicherzustellen.

Durch die unterschiedliche Steigung der Gewindeabschnitte 7 8 und 81 ergibt sich eine Verstärkung der axialen Verspannung, die umso größer ist, je geringer sich die Steigungen der Gewindeabschnitte 78 und 81 voneinander unterscheiden.

Wenn die Spanneinheit 20 soweit eingeschraubt ist (siehe Fig. 15) kann der Imbusschlüssel 121 entfernt und der Schraubenkörper 106 unter Zwischenschaltung des Dichtungsrings 107 in den Hülsenkörper 104 eingeschraubt werden. Die Spanneinheit ist damit fertig an der Maschinenspindel 22 montiert, was in perspektivischer Darstellung in Fig. 3 gezeigt ist. Die Spannelemente 48 stehen von der Außenober-[File:ANM\GU1321 b1.doc] Beschreibung, 02.08.93

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fläche des Gehäusekörpers 62 nicht oder nur geringfügig vor und die Innensechskantausnehmung 100 des Spannbolzens 97 ist über den radialen Durchbruch 7 0 in der Maschinenspindel 22 zugänglich. Aufgrund des Dichtungsrings 84 und aufgrund eines Konusabschnittes AK (vgl. Fig. 1) im Übergang zur Gewindebohrung 82 bzw. 182 wird zwischen dem Gehäusekörper 62 und dem Gewindeabschnitt 81, d. h. genauer gesagt der Eindrehung 7 9 ein erster Verteilerraum RVl für zentral zugeführtes Kühl- bzw. Schmiermittel ausgebildet, das über die Stichbohrungen 117 und die zentrale Sackbohrung 118 (siehe Fig. 7) zuführbar ist. Der erste Verteilerraum RVl ist radial so weit nach außen geführt, daß eine Strömungsmittelverbindung zu den axialen Durchgangsbohrungen 116 hergestellt wird, die auf der anderen Stirnseite des Gehäusekörpers im Bereich einer Senkung (siehe Fig. 11) hinter dem Kopf abschnitt 111 des Schraubenkörpers 106 aus dem Gehäusekörper 62 austreten. In diesem Bereich wird im angekoppelten Zustand eines Werkzeugsystemmoduls, beispielsweise einer Zylinder-Aufnahme nach DIN 1835-E - wie in Fig. 10 gezeigt - im Zusammenwirken mit diesem Werkzeugsystemmodul WSM ein zweiter Verteilerraum RV2 ausgebildet, über den die Kühlmittelzufuhr zum eigentlichen Werkzeug erfolgt, das bei der Ausgestaltung nach Fig. 10 in einer zylindrischen Ausnehmung festklemmbar ist. Um den zweiten Verteilerraum RV2 abzudichten, ist ein Dichtungsring DR in den Grund der Hohlschaftausnehmung der Zylinder-Aufnahme (WSM) eingesetzt, der im montierten Zustand gegen die Fase 85 des Gehäusekörpers 62 gedrückt wird. Der Querschnitt 112 sorgt für eine Verbesserung der Strömungsmittelverbindung zwischen den seitlich angeordneten Durchgangsbohrungen 116 und einer zentralen Bohrung B in einer Ausstoßschraube.

Im montierten Zustand der Spanneinheit gemäß Fig. 3 kann der Werkzeugsystemmodul WSM mit dem Hohlschaft 30 in den Aufnahmekonus 24 eingeführt werden, wobei der Mitnehmerkörper 58 mit größerer axialer Erstreckung in diejenige Ausnehmung 56 auf der Stirnseite des Hohlschaftes 30 ein-

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greift, so daß der radiale Durchbruch 72 im Hohlschaft in Fluchtung mit der Innensechskantausnehmung 100 einerseits und dem radialen Durchbruch 7 0 in der spindelseitigen Aufnahme andererseits gelangt. Gleichzeitig greift auf der diametral gegenüberliegenden Seite der Mitnehmerkörper 60 mit Passung in eine zugehörige stirnseitige Nut im Hohlschaft 30 ein (siehe Fig. 1 und Fig. 10).

Nun kann durch ein geeignetes Werkzeug, wie z. B. mittels eines Imbusschlüssels der Spannbolzen 97 so verdreht werden, daß die Spannelemente 4 8 synchron und gegensinnig radial nach außen bewegt werden. Die Keilflächenabschnitte 50 - in Fig. 12 ist die Lage dieser Kontaktabschnitte mit dünnen Kreisen angedeutet - nähern sich damit allmählich der Keilflanke 46 und legen sich schließlich immer fester an diese an, wodurch eine Kontaktkraft KF mit einer im Vergleich zur Radialkomponente vergrößerten Axialkomponente FA erzeugt wird. Fig. 12 läßt erkennen, daß die Kontaktabschnitte über den Umfang verhältnismäßig gleichmäßig verteilt sind, wodurch sichergestellt wird, daß die Verbindung zwischen den zu kuppelnden Teilen, d. h. zwischen den Werkzeugsystemmodulen keine Biegeebene mit verringertem Biegewiderstandsmoment hat.

Die Axialkomponente FA der Kontaktkraft HF zieht den Hohlschaft 30 mit zunehmender Kraft in den Zentrierkonus der Spindel 22 ein und preßt die Radialringflächen der beiden Komponenten gegeneinander.

Zum Lösen der Verbindung wird erneut der Imbusschlüssel angesetzt, und der Spannbolzen 97 wird in der entgegengesetzten Richtung gedreht. Die Spannelemente 48 wandern dabei synchron radial nach innen, bis sie mit ihren Keilflächen 102 auf die Anfasung 103 des Hülsenkörpers 104 auflaufen (siehe Fig. 9 und Fig. 11). Durch Weiterdrehen des Spannbolzens 97 wird der Hülsenkörper 104 zusammen mit dem Schraubenkörper 106 axial aus dem Gehäusekörper 62 herausbewegt, so daß der Kopfabschnitt 111 mit zunehmender Kraft [File:ANM\GU1321 b1.doc] Beschreibung, 02.08.93

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gegen eine Stützfläche SF am Grund der Hohlschaftausnehmung gedrückt wird. Dadurch wird der Hohlschaft 30 aus der konischen Aufnahme auf Seiten der Spindel 22 herausgedrückt.

Vorstehend wurde die Spanneinheit in Kombination mit einer Spindel 22 beschrieben, die einen Flansch aufweist, der eine genügend große axiale Erstreckung hat, um den Zentrierkonus auszubilden. Die Figuren 7 und 8 zeigen eine Variante, bei der - entsprechend dem oberen rechten Teil der Fig. 1 - die Kupplung zwischen Spindel 122 und Werkzeugsystemmodul unter Zwischenschaltung eines Einbau-Kurzflansches 126 erfolgt. Die mit strichpunktierten Linien angedeutete Spanneinheit ist dabei identisch zu der vorstehend beschriebenen Einheit ausgebildet. Die strichpunktierte Linie zeigt die Lage der Spanneinheit im montierten und gespannten Zustand. Man erkennt, daß auch bei dieser Ausgestaltung die Mitnehmerkörper 58, 60 mit einer ersten axialen Teillänge TLl in der nicht näher dargestellten Spindel 122 und mit der weiteren axialen Teillänge TL2 im Bereich des Zentrierkonus 134 zu liegen kommen, wobei der Zentrierkonus 134 über seine volle Länge auf Präzision bearbeitet werden kann. Die Mitnehmerkörper 58, 60 wirken unmittelbar mit entsprechenden Axia!ausnehmungen im Hohlschaft des anzukuppelnden Werkzeugsystemmoduls zusammen, so daß der Einbau-Kurzflansch 126 an der Drehmomentübertragung nicht mehr beteiligt ist.

Selbstverständlich sind Abweichungen von den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So ist es selbstverständlich auch möglich, abweichend von der Darstellung nach den Figuren 4 bis 6 mehr als zwei diametral gegenüberliegende Mitnehmernuten 64 vorzusehen, beispielsweise weitere Mitnehmernuten im 90°-Winkelabstand oder Mitnehmernuten in 30°- bzw. 60°-Winkelabstand. Damit lassen sich zusätzliche Varianten bezüglich der Ausrichtung an einander zu kuppelnden Werkzeugsystemmodule in Umfangsrichtung realisieren,

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wobei in diesem Fall selbstverständlich auch dafür Sorge zu tragen ist, daß in den unterschiedlichen Winkellagen durch Anbringung zusätzlicher Radialdurchbrüche im Bereich der Zentrierung eine Zugänglichkeit der Innensechskantausnehmung 100 radial von außen gegeben ist.

Die Ausnehmungen 56 für den formschlüssigen Eingriff der Mitnehmerkörper 58, 60 über die axiale Teillänge TL2 sind als Radialschlitze gezeigt, die sich durch die gesamte Wandung des Hohlschaftes an dessen Stirnseite erstrecken. Dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Es genügt auch eine Ausnehmung in der Innenoberfläche des Hohlschaftes, so daß die Zentrierfläche des Hohlschaftes über die ganze Länge durchgehend ausgebildet werden kann.

Es ist schließlich auch möglich, abweichend von der zuvor beschriebenen Ausführungsform, die Mitnehmerkörper 58, 60 in den Gehäusekörper 62 auswechselbar einzusetzen. Schließlich ist es auch möglich, anstelle der Gewindeabschnitte 78 und 81 unterschiedlicher Gewindesteigung, jedoch gleichen Gewindesinnes mit gegensinnigen Gewindeabschnitten zu arbeiten, wenngleich hierdurch der vorstehend beschriebene Vorteil einer besonders einfachen Einstellbarkeit und besonders hoher Einzugskräfte teilweise aufgegeben wird. Schließlich können die Mitnehmerkörper auch gleich groß und mit gleicher axialer Erstreckung ausgebildet werden. Die vorstehend beschriebene Spanneinheit eignet sich selbstverständlich auch für die Ankupplung von Hohlschäften mit einer kreiszylindrischen Zentrierflächenpaarung.

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Claims

-1 - Ansprüche

1. Spanneinheit zur lösbaren dreh- und axialfesten Verbindung zweier Teile, von denen das erste einen vorzugsweise zylindrischen oder konischen Hohlschaft aufweist, der in einem entsprechenden Aufnahmeabschnitt des zweiten Teils passungsgenau aufnehmbar ist, mit einem Einhängeabschnitt, über den die Spanneinheit dreh- und verschiebesicher mit dem zweiten Teil verbindbar ist, und einem im zusammengefügten Zustand der beiden Teile radial innerhalb des Hohlschaftes liegenden Spannabschnitt, in dem gleitend und quer zur Längsachse der Spanneinheit verschiebbar zwei Spannkörper aufgenommen sind, welche zur Anklammerung der beiden Teile aneinander bzw. zur Lösung der Teile voneinander mittels eines Stellteils durch einen Radialdurchbruch im Hohlschaft und im Aufnahmeabschnitt gegensinnig in und außer Eingriff mit einer inneren Keilflanke des Hohlschaftes zwangsbewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Einhängeabschnitt (62, 68, 81) von einem kreiszylindrischen Körper gebildet ist, von dessen Außenoberfläche zumindest ein Mitnehmerkörper (58, 60) vorsteht, welcher im montierten Zustand der Spanneinheit über eine axiale Teillänge (TLl) mit Passung in eine entsprechend gestaltete Axialnut (64; 164) im Aufnahmeabschnitt (24; 124) eingreift und über eine weitere axiale Teillänge (TL2) mit einer entsprechend ausgebildeten Nut (56) im Bereich der Stirnseite des Hohlschaftes (30) in Passungseingriff bringbar ist.

2. Spanneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einhängeabschnitt (62, 68, 81) eine zentrische Axialausnehmung (76, 77) hat, mit der zum Einhängen der Spanneinheit (20) lösbar ein Schraubbolzen (80) in

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Eingriff bringbar ist, für den im zweiten Teil (22; 122) eine Gewindebohrung (82; 182) vorgesehen ist.

3. Spanneinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrische Axialausnehmung von einer Gewindebohrung (77) gebildet ist, dessen Gewindesteigung kleiner ist als diejenige der im zweiten Teil (22; 122) ausgebildeten Gewindebohrung (82; 182).

4. Spanneinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schraubbolzen (80) von der dem Einhängeabschnitt (68, 81) abgewandten Stirnseite der Spanneinheit (20) aus durch einen axialen, vorzugsweise zentrischen Durchbruch (105, 76) in der Spanneinheit mittels eines Werkzeugs (121) betätigbar ist.

5. Spanneinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schraubbolzen von einem madenschraubenartig ausgebildeten Differential-Gewindebolzen (80) gebildet ist.

6. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerkorper (58, 60) von einem sich in axialer Richtung erstreckenden Prisma gebildet ist.

7. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei diamentral zueinander liegende Mitnehmerkorper (58, 60) vorgesehen sind.

8. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmerkorper (58, 60) einstückig mit dem Einhängeabschnitt (62) der Spanneinheit (20) verbunden ist.

9. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einhängeabschnitt (62) im mon-

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tierten Zustand der Spanneinheit (20) mittels eines Dichtungsrings (84) gegen einen Zentrierabschnitt (66; 166) des zweiten Teils (22; 122) abdichtbar ist.

10. Spanneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einhängeabschnitt (62) zwischen dem zumindest einen Mitnehmerkörper (58, 60) und der dem zweiten Teil (22; 122) zugewandten Stirnseite eine Ringnut (83) zur Aufnahme des Dichtungsrings aufweist.
10

11. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (48) beim nach innen fahren synchron zum Bestandteil eines Keilgetriebes werden, mit dem zumindest ein axialbeweglich im Gehäusekörper (62) der Spanneinheit (20) aufgenommener Abdrückkörper (104, 106) bei gelöstem Spannkontakt zwischen Spannkörper (48) und Keilflanke (46) mit zunehmender Kraft gegen eine Stützfläche des den Hohlschaft tragenden ersten Teils (28) derart drückbar ist, daß eine vorzugsweise zentrisch wirkende, positive Abdrückkraft aufgebracht wird.

12. Spanneinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (48) beim nach innen fahren synchron jeweils auf eine Keilfläche (103) des zumindest einen axialbeweglich im Gehäusekörper (62) der Spanneinheit (20) geführt aufgenommenen Abdrückkörpers (104, 106) auflaufen.

13. Spanneinheit nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß der zumindest eine Abdrückkörper (104, 106) abgedichtet in einer Axialausnehmung (76), vorzugsweise in einer Axialbohrung des Gehäusekörpers (62) der Spanneinheit (20) aufgenommen ist.

14. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Abdrückkör-

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per (104, 106) vorgesehen ist, der eine als Fase ausgebildete, umlaufende Keilfläche (103) hat, die mit den Spannkörpern (48) zusammenwirken.

15. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (48) jeweils mit einer radial innenliegenden Keilfläche (102) für den Funktionskontakt mit dem zumindest einen Abdrückkörper (104, 106) versehen sind.
10

16. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (48) radial außenliegend jeweils mit einer Keilflächenanordnung (50) ausgestattet sind, die mit einer Gegenfläche der Keilflanke (46) zusammenwirken.

17. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (48) formschlüssig jeweils in einer kreissektorartigen Ausnehmung (86) des Gehäusekörpers (62) der Spanneinheit beweglich aufgenommen und mit gegensinnigen Gewindebohrungen (93, 94) ausgestattet sind, mit denen eine durch die Radialdurchbrüche (70, 72; 170, 72) im Hohlschaft (30) und im Aufnahmeabschnitt (24; 126) betätigbare, einstückige Gewindespindel (97) in Funktionseingriff steht.

18. Spanneinheit nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die KeiIflächenanordnung der Spannkörper

(48) von vier, über den Umfang im wesentlichen gleichmäßig verteilten Fasensegmenten (50) gebildet sind, die mit der umlaufenden Keilflanke (46) im Hohlschaft (30) vorzugsweise synchron in Anlagekontakt bringbar sind.

19. Spanneinheit nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekenn zeichnet, daß die Gewindespindel (97) zwischen den

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gegensinnigen Gewindaabschnitten (95, 96) mit einer Querbohrung (120) ausgestattet ist.

20. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 19 dadurch gekennzeichnet, daß der Abdrückkörper (104,

106) zweiteilig ausgebildet ist und einen abgedichtet in einer Axialbohrung (76) geführten Hülsenkörper (104) aufweist, in den ein Abdrück-Schraubbolzen (106) einschraubbar ist.
10

21. Spanneinheit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenkörper (104) begrenzt axial verschieblich im Gehäusekörper (62) der Spanneinheit (20) aufgenommen ist.

22. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper der Spanneinheit (20) auf der dem ersten Teil zugewandten Seite abgedichtet (Dichtungsring DR) und formschlüssig in eine vorzugsweise kreiszylindrisch ausgebildete Aufnahme des ersten Teils (28) eingreift.

23. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper der Spanneinheit zumindest eine, außermittig angeordnete und axial durchgehende Kühlmittelbohrung (116) hat.

24. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdrückkörper (104,

106) im Gehäusekörper (62) der Spanneinheit mittels eines Querstiftes (114) gesichert gehalten ist, der mit Spiel eine in den Außenumfang eingearbeitete Quernut (113) im Abdrückkörper (104) durchragt.

25. Spanneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Stirnseite des Gehäusekörpers (62) der Spanneinheit jeweils mit

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einer Senkung (SE) ausgebildet ist, die als Verteilerkammer (RV2) für ein über zumindset eine Längsbohrung (116) durch den Gehäusekörper (62) zu leitendes Strömungsmittel, insbesondere Schmier- oder Kühlmittel dient.

[File:ANM\GU1321a1.doc] Ansprüche, 02.08.93

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