EP0319756A2 - Rotativ antreibbare Werkzeugspannvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um eine Werkzeugspannvorrichtung mit zwei Spannscheiben und einer gemeinsamen Spannschraube zum Einspannen einer Werkzeughülse zwischen den beiden Spannscheiben. Die beiden Spannscheiben weisen konzentrische Ringnuten zum Einspannen von durchmessergleichen Werkzeughülsen aus biegsamem Material auf. Überraschenderweise erfahren derartige biegsame Werkzeughülsen um ihre zentrale Rotationsachse eine Rotationsstabilisierung, ohne daß ein Gummikern oder derlgeichen Stützkörper eingesetzt werden muß. Infolge der Rotationsstabilisierung bleibt stets eine zylindrische Werkzeugfläche erhalten.

Description

• Die Erfindung betrifft eine rotativ antreibbare Werkzeugspannvorrich­tung mit zumindest zwei Spannscheiben und einer gemeinsamen Spann­schraube zum Einspannen einer Werkzeughülse zwischen den beiden Spannscheiben. - Werkzeughülse meint im Rahmen der Erfindung ein hülsenartiges Werkzeug, also eine Hülse mit werkzeugbildender Hülsen­außenseite. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Schleifhülse aus Schmirgelpapier, eine Bürstenhülse mit radial abstehenden Borsten oder dergleichen handeln.
• Bei Werkzeugspannvorrichtungen der vorbeschriebenen Ausführungsform bereitet insbesondere das Einspannen von biegsamen Werkzeughülsen, also von Werkzeughülsen aus biegeelastischem oder flexiblem Material, jedenfalls nicht hinreichend biegesteifem Material, häufig Schwierig­keiten. Das gilt nicht nur in bezug auf eine einwandfreie Positionie­rung bzw. Zentrierung zwischen den Spannscheiben, sondern auch hin­sichtlich einer hinreichenden Stabilisierung, um im Einsatz die angrei­fenden Beanspruchungen ohne Deformationen aufnehmen zu können. Aus diesem Grunde finden regelmäßig Gummikerne Verwendung, welche in die Werkzeughülsen eingesetzt und gemeinsam mit den Werkzeughül­sen zwischen den Spannscheiben eingespannt werden. Derartige Gummi­kerne werden gleichsam nachgedrückt, wenn sich das Hülsenmaterial nach längerem Einsatz dehnt, um stets eine hinreichende Abstützung der Werkzeughülsen auf den Gummikernen zu erreichen. Ein derartiges Nachdrücken ist jedoch problematisch, weil mit den Gummikernen auch eine Aufbauchung der Werkzeughülsen stattfindet, so daß für die ver­ schiedenen Bearbeitungsprozesse eine ständig kleiner werdende Auf­lagefläche zur Verfügung steht, die überdies erhöhtem Verschleiß un­terliegt. Aus der kleinflächigen Werkzeugauflage resultiert ein unwirt­schaftlicher Werkzeugeinsatz. Der erhöhte Verschleiß ist überdies kostenaufwendig. Problematisch ist ferner, daß Gummikerne sich durch eine besonders hohe Rückstellfähigkeit auszeichnen müssen, um neue Werkzeughülsen einwandfrei aufnehmen zu können. - Diese Nachteile will die Erfindung vermeiden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine rotativ antreibbare Werkzeugspannvorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die unter Verzicht auf einen Gummikern oder derlgeichen Stützkörper stets eine einwandfreie Positionierung und Stabilisierung der jeweils eingespannten Werkzeughülse gewährleistet, so daß aus den im Einsatz angreifenden Beanspruchungen keine Deformationen resultieren, also stets eine zylindrische Werkzeugoberfläche zur Verfügung steht, selbst wenn die Werkzeughülse aus biegsamem Material besteht.
• Diese Aufgabe löst die Erfindung bei gattungsgemäßen Werkzeug­spannvorrichtungen dadurch, daß die beiden Spannscheiben kon­zentrische Ringnuten zum Einspannen von im wesentlichen durch­messergleichen Werkzeughülsen aufweisen. Diese Maßnahmen der Er­findung haben zur Folge, daß Werkzeughülsen aus biegsamem Ma­terial überraschenderweise eine mit wachsender Drehzahl um ihre zentrale Rotationsachse zunehmende Rotationsstabilität erhalten, so daß sich im Ergebnis ein biegesteifer Werkzylinder aufbaut, der höch­sten angreifenden Beanspruchungen mit Rückstelleffekt gewachsen ist, ohne daß Deformationen im Einsatz eintreten. Offenbar ist die Rotationsstatbilisierung auf die sich einstellenden Zentrifugal­kräfte zurückzuführen, welche überdies für eine einwandfreie Zentrie­rung der betreffenden Werkzeughülse in den Ringnuten sorgt. Jeden­falls macht die erfindungsgemäße Werkzeugspannvorrichtung den her­kömmlichen Einsatz von Gummikernen oder dergleichen Stützkörper für Werkzeughülsen selbst aus biegsamem oder flexiblem Material überflüs­sig.
• Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt. So sieht die Erfindung vor, daß die eine Spannscheibe die einge­spannte Werkzeughülse außenseitig übergreifende Axialstege und die andere Spannscheibe in entsprechender Verteilung, z. B. 120° Vertei­lung, Einsteckausnehmungen für die Stegenden der Axialstege auf­weist. Durch diese Axialstege bleibt die Zylinderform der Werkzeughül­sen selbst bei extrem hohen Zentrifugalkräften erhalten. Dabei können die Werkzeughülsen Längsnuten zur verdeckten Aufnahme der Axial­stege aufweisen, die Axialstege können aber zwischen den sie über­kragenden Werkzeugelementen auf der Hülsenoberfläche verlaufen. Vor­zugsweise begrenzen die Axialstege die zugeordnete Ringnut außenum­fangseitig, stehen also über den Außenumfang der Spannscheiben nicht über. Innenumfangseitig kann sich an die Ringnuten jeweils ein Zen­trierkonus anschließen, welche das Zentrieren bzw. Positionieren der Werkzeughülsen erleichtern. - Weiter schlägt die Erfindung vor, daß die beiden Spannscheiben bei eingespannter Werkzeughülse über einen Zentralschaft mit Längsbohrung zum Hindurchführen der Spannschraube distanziert sind, wobei die eine Spannscheibe den Zentralschaft mit endseitig mehrkantiger Einsteckausnehmung und die andere Spannschei­ be einen korrespondierenden Einsteckdorn aufweist. Die mehrkantige Einsteckausnehmung bzw. der mehrkantige Einsteckdorn sind derart auf die umfangseitige Verteilung der Axialstege abgestimmt, daß sich die beiden Spannscheiben ohne umständliche Manipulationen schnell und einwandfrei unter Zwischenschaltung der betreffenden Werkzeughülse gleichsam einstecken und mittels der Spannschraube verspannen las­sen. Wie die Axialstege sorgt auch der Zentralschaft dafür, daß die beiden Spannscheiben stets einwandfrei distanziert sind, also eine De­formation von biegsamen Werkzeughülsen schon im Zuge des Einspan­nens zwischen den Spannscheiben unterbunden wird. Darüber hinaus sorgen die Axialstege und der Zentralschaft für eine drehfeste Ver­bindung zwischen den beiden Spannscheiben, wobei die Rotationsachse stets durch die Spannscheiben und den Zentralschaft bzw. die Spann­schraube verläuft. - Weiter empfiehlt die Erfindung, daß die Spann­schraube eine als Adapter ausgebildete Spannmutter aufweist, der einerseits in eine außenseitige Einsteckausnehmung der betreffenden Spannscheibe drehsicher einsteckbar und andererseits zum Anschluß eines Drehantriebes, z. B. eine Bohrmaschine oder Winkelschleifma­maschine eingerichtet ist. Dieser regelmäßig als Merhkant ausgebildete Adapter läßt sich beispielsweise unschwer in den Spannkopf einer Bohrmaschine oder Winkelschleifmaschine einsetzen und weist im übri­gen eine Gewindebohrung auf, in welche die Spannschraube endseitig eingeschraubt wird. Gleichzeitig ist für einen drehfesten Sitz des Adapters in der Einsteckausnehmung der zugeordneten Spannscheibe ge­sorgt. - Unter bestimmten Betriebsverhältnissen, beispielsweise beim Arbeiten mit niedrigen Drehzahlen, kann es sich empfehlen, zur Stabi­lisierung einer Werkzeughülse aus biegsamem Material eine Stabilisie­ rungsbuchse mit im wesentlichen gleicher Breite in die Werkzeughülse einzusetzen. Eine solche Stabilisierungsbuchse kann zugleich als Widerlager für die Werkzeugelemente dienen, damit die Werkzeugele­mente also nicht infolge der angreifenden Beanspruchungen in das Hülseninnere zurückgedrückt werden. Denn vorzugsweise besteht die Werkzeughülse aus biegsamem Material. Dabei kann es sich z. B. um eine Bürstenhülse mit radial abstehenden Borsten, z. B. U-förmigen Borsten handeln, wobei diese Werkzeughülse im Bereich der sie über­greifenden Axialstege borstenfrei ist.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausfüh­rungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
• Fig. 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugspannvorrichtung in Explosiv­darstellung mit einer Werkzeughülse und einer Stabilisie­rungsbuchse,
• Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 in zusammengebautem Zustand ohne Werkzeughülse und Stabilisierungsbuchse,
• Fig. 3 eine Spannscheibe für den Gegenstand nach Fig. 1 in Ansicht aus der Richtung des Pfeiles A in Fig. 1,
• Fig. 4 eine Spannscheibe des Gegenstandes nach Fig. 1 in Richtung des Pfeiles B in Fig. 1,
• Fig. 5 eine Spannschraube und eine als Adapter ausgebildete Spann­mutter für den Gegenstand nach Fig. 1.
• In den Figuren ist eine rotativ antreibbare Werkzeugspannvorrichtung mit zumindest zwei Spannscheiben 1, 2 und einer gemeinsamen Spann­schraube 3 zum Einspannen einer Werkzeughülse 4 zwischen den beiden Spannscheiben 1, 2 dargestellt, wobei die Rotationsachse 5 durch die Spannscheiben bzw. Spannschraube 3 verläuft. Die beiden Spannscheiben 1, 2 weisen konzentrische Ringnuten 6 zum Einspannen von im wesentli­chen durchmessergleichen Werkzeughülsen 4 auf, also jede Spannscheibe 1, 2 jeweils zumindest eine solche Ringnut 6. Die eine Spannscheibe 1 weist die eingespannte Werkzeughülse außenseitig übergreifende Axialstege 7, die andere Spannscheibe 2 in entsprechender Verteilung, z. B. 120° Verteilung, Einsteckausnehmungen 8 für die Stegenden der Axialstege 7 auf. Die Axialstege 7 begrenzen die zugeordnete Ring­nut 6 außenumfangseitig. Innenumfangseitig schließt sich jeweils ein Zentrierkonus 9 an die Ringnuten an. Die beiden Spannscheiben 1, 2 sind bei eingespannter Werkzeughülse 4 über einen Zentralschaft 10 mit Längsbohrung 11 zum Hindurchführen der Spannschraube 3 distan­ziert, wobei die eine Spannscheibe 1 den Zentralschaft 10 mit end­seitig mehrkantiger Einsteckaufnehmung 12 und die andere Spannschei­be 2 einen entsprechenden mehrkantigen Einsteckdorn 13 aufweist. Die Spannschraube 3 weist eine als Adapter 14 ausgebildete Spannmutter auf. Der Adapter 14 ist einerseits in eine außenseitige Einsteckaus­nehmung 15 der betreffenden Spannscheibe 1 drehsicher einsteckbar und anderseits zum Anschluß eines Drehantriebes, z. B. einer Bohrmaschi­ne eingerichtet. Die Einsteckausnehmung 15 ist zur Aufnahme von Adaptern 14 unterschiedlicher Größe bzw. Querschnitte eingerichtet. In die jeweilige Werkzeughülse 4 kann eine Stabilisierungsbuchse 16 mit im wesentlichen gleicher Breite eingesetzt werden. Bevorzugt wird eine Werkzeughülse 4 aus biegsamem Material eingesetzt. Nach dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Bürstenhülse mit ra­dial abstehenden Borsten 17, z. B. U-förmigen Borsten, wobei diese Werkzeughülse 4 im Bereich der sie übergreifenden Axialstege 7 borstenfrei ist.

Claims (8)

1. Rotativ antreibbare Werkzeugspannvorrichtung mit zumindest zwei Spannscheiben und einer gemeinsamen Spannschraube zum Einspannen einer Werkzeughülse zwischen den beiden Spannscheiben, da­durch gekennzeichnet, daß die beiden Spann­scheiben (1, 2) konzentrische Ringnuten (6) zum Einspannen von im wesentlichen durchmessergleichen Werkzeughülsen (4) aufweisen.

2. Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­net, daß die eine Spannscheibe (1) die eingespannte Werkzeughülse (4) außenseitig übergreifende Axialstege (7) und die andere Spannscheibe (2) in entsprechender Verteilung, z. B. 120° Verteilung, Einsteckaus­nehmungen (8) für die Stegenden der Axialstege (7) aufweist.

3. Werkzeugspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Axialstege (7) die zugeordnete Ringnut (6) außenumfangseitig begrenzen.

4. Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß sich innenumfangseitig jeweils ein Zen­trierkonus (9) an die Ringnuten (6) anschließt.

5. Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­durch gekennzeichnet, daß die beiden Spannscheiben (1, 2) bei einge­spannter Werkzeughülse (4) über einen Zentralschaft (10) mit Längs­bohrung (11) zum Hindurchführen der Spannschraube (3) distanziert sind, wobei die eine Spannscheibe (1) den Zentralschaft (10) mit end­seitig mehrkantiger Einsteckausnehmung (12) und die andere Spann­scheibe (2) einen korrespondierenden Einsteckdorn (13) aufweist.

6. Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­durch gekennzeichnet, daß die Spannschraube (3) eine als Adapter (14) ausgebildete Spannmutter aufweist, der einerseits in eine außen­seitige Einsteckausnehmung (15) der betreffenden Spannscheibe (1) drehsicher einsteckbar und andererseits zum Anschluß eines Drehan­triebes, z. B. einer Bohrmaschine oder Winkelschleifmaschine einge­richtet ist.

7. Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­durch gekennzeichnet, daß in die Werkzeughülse (4) eine Stabilisie­rungsbuchse (16) mit im wesentlichen gleicher Breite einsetzbar ist.

8. Werkzeugspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­durch gekennzeichnet, daß die Werkzeughülse (4) aus biegsamem Ma­terial besteht, z. B. als Bürstenhülse mit radial abstehenden Borsten, z. B. U-förmigen Borsten (17) ausgebildet ist und im Bereich der sie übergreifenden Axialstege (7) borstenfrei ist.

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