WO2004012892A1 - Spanneinrichtung für werkzeuge - Google Patents

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WO2004012892A1
WO2004012892A1 PCT/EP2003/007384 EP0307384W WO2004012892A1 WO 2004012892 A1 WO2004012892 A1 WO 2004012892A1 EP 0307384 W EP0307384 W EP 0307384W WO 2004012892 A1 WO2004012892 A1 WO 2004012892A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
clamping
head part
clamping head
support element
jaws
Prior art date
Application number
PCT/EP2003/007384
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Rall
Original Assignee
Hainbuch Gmbh Spannende Technik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hainbuch Gmbh Spannende Technik filed Critical Hainbuch Gmbh Spannende Technik
Priority to EP03766139A priority Critical patent/EP1523392B1/de
Priority to DE50303305T priority patent/DE50303305D1/de
Priority to AU2003250006A priority patent/AU2003250006A1/en
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/12—Chucks with simultaneously-acting jaws, whether or not also individually adjustable
    • B23B31/20—Longitudinally-split sleeves, e.g. collet chucks
    • B23B31/201—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/207—Characterized by features relating primarily to remote control of the gripping means using mechanical transmission through the spindle
    • B23B31/2072—Axially moving cam, fixed jaws

Definitions

  • the invention relates to a clamping device for tools or workpieces, for example drills or milling cutters, according to the preamble of claim 1.
  • Such clamping devices have been known for a long time, for example from DE 28 31 140.
  • several clamping jaws are guided closer to one another in the radial direction by an axial movement along a conical surface. This allows a tool or a workpiece to be clamped.
  • tools or workpieces that can only be clamped at the outer end of the clamping head with a short section can cause the clamping jaws to tilt. On the one hand, this leads to a non-circular and on the other hand to an unsafe clamping.
  • the invention has for its object to provide a clamping device mentioned at the beginning with which the problems of the prior art can be avoided, in particular a secure clamping in the clamping jaws can be achieved.
  • a support element is therefore provided in a tensioning device as described in the preamble of claim 1. This can be introduced into the tapered area of the clamping head part. It can hold the clamping head part in the extended position, in particular block it. This holding or blocking prevents the clamping jaws from narrowing or tipping over from the longitudinal axis, which would lead to disengagement from the coupling device.
  • the support element can thus be used to ensure that the coupled state is maintained.
  • the clamping jaws and thus the clamping surfaces remain in the desired position for securely clamping a tool or workpiece.
  • the support element can be arranged in an inner passage which runs through the clamping head part in the region of the coupling device. This has the advantage that the coupled state is secured as far as possible in the area of the coupling device.
  • the support element is particularly advantageously arranged approximately at the height, in particular radially inside, of the coupling device. It can be provided that the support element can be connected to the tension tube part. Such a connection can be designed, for example, as a screw connection with a tensioning or fastening screw.
  • the support element can spread apart the clamping head part into the extended position, that is to say move it.
  • a movement of the support element in the axial direction can be provided here. Such a movement can take place in the direction of the tensioning tube part.
  • the support element is tapered in the direction of movement.
  • a conical taper is particularly advantageous here.
  • the aforementioned inner passage through the clamping head part can take the form of the Support element correspondingly formed inner bevel, in particular corresponding to a conical support element. This inner slope can serve as a guide for the support element.
  • the screw advantageously runs along the longitudinal axis. It can be accessible with a tool engagement surface, for example a hexagon socket, through the space or the internal passage between the clamping surfaces, advantageously from the front of the clamping head part.
  • a tool engagement surface for example a hexagon socket
  • the support element is mounted in a space between the clamping jaws, advantageously captively. Axial mobility should be maintained.
  • Such captive storage has the advantage that the support element cannot be lost when the clamping head part is moved or transported. It is particularly advantageously mounted in such a way that it can be screwed onto the tensioning tube part without major adjustment or movement, that is to say in particular it is mounted approximately in the correct position.
  • the clamping head part is designed to be movable in the axial direction relative to the clamping tube part by means of the coupling device. Due to the guidance or the abutment of the inclined outer surfaces of the clamping head part against correspondingly designed inclined inner surfaces of the clamping tube part, the clamping head part can be narrowed in the radial direction. Thus the clamping jaws and also the clamping surfaces for clamping a tool or workpiece move towards one another in the radial direction. Clamping can thereby be achieved by means of the coupling device.
  • the coupling device is advantageously designed such that the opposite continuous movement, i.e. opening the jaws for unclamping, is possible.
  • the shape of the clamping head part can be conical in shape and have corresponding inclined, rounded outer surfaces.
  • the tensioning tube part is advantageously of a correspondingly conical design with inclined inner surfaces, with a flat contact being particularly advantageous here.
  • the clamping head part can rest directly on the clamping tube part or be supported on it and run along it.
  • the angle of the bevel of the clamping head part can correspond to the angle of the bevel of the support element. This has the advantage that when the clamping head part is moved in the axial direction, the clamping head part or the clamping jaws run between the parallel slopes of the inner surface of the clamping tube part and the outer surface of the support element. Tilting of the clamping jaws in the radial direction away from or towards the longitudinal axis can thus be avoided.
  • the movement of the jaws corresponds to an exact parallel shift.
  • the clamping surfaces of the clamping jaws remain parallel to one another, which means that they can be securely clamped along as long a length as possible.
  • the inner surface of the tensioning tube part and the outer surface of the support element are at a certain distance in the axial direction, and are particularly advantageously in contact with opposite end sections of the tensioning head part. These end sections can be related to the area that runs in the tension tube part. A good leverage ratio can be achieved to prevent the jaws from tipping over.
  • the connecting means between the clamping jaws of the clamping head part can be made elastic on the one hand.
  • a rubber-elastic mass is considered advantageous here.
  • the lanyards are there preferably permanently connected to the jaws, for example by vulcanizing or gluing.
  • the elasticity of the connecting means can be achieved on the one hand by the appropriate material. Alternatively or additionally, the elasticity can be influenced or increased by means of a special shape for the connecting means. For this purpose, recesses, openings or openings can be provided in the connecting means, for example.
  • the connecting elements elastic, for example, but articulated for mobility.
  • the clamping head part can be held in the narrowed position by means of the clamping means.
  • the connecting means can be used to hold the jaws together in one unit. Furthermore, it can advantageously be provided that the clamping head part is in a position due to the connecting means, in particular their shape, which is given as the basic position without the application of force. This means that the clamping head part is in this basic position without external action. This basic position is advantageously the narrowed position in which the clamping head part can be inserted into the clamping tube part without major deformation, in order then to close the coupling device.
  • clamping means preferably elastic clamping means
  • the clamping means can have an elastic ring, in particular a rubber ring. This ring can be arranged circumferentially in the tapered area of the clamping head part, for example inserted in a corresponding groove or recess in the end face.
  • the support element can be used to expand the clamping head part or the clamping jaws against the resistance of the connecting means and / or the clamping means.
  • the connecting means and / or the tensioning means are thereby kept tensioned in the usual use of the tensioning device, namely in the expanded and engaged position of the tensioning head part. In the long run, this can lead to fatigue of the connecting means or clamping means. By exchanging them, however, this problem can be eliminated without much effort.
  • FIG. 1 shows a section through a tensioning device consisting of a tensioning tube part and a tensioning head part which is ready for insertion and is narrowed towards the front with a supporting element mounted therein
  • FIG. 2 shows the tensioning device from FIG. 1, the tensioning head part being inserted into the tensioning tube part,
  • FIG. 3 shows the clamping device from FIG. 1, in which the clamping head part is expanded in comparison to FIG. 2 by screwing on the supporting element and is connected to the coupling device
  • FIG. 4 is a plan view of the clamping head part according to FIG. 3 with straight clamping jaws and
  • Fig. 5 is an external view of the clamping head part in the narrowed position, which is the basic position.
  • a clamping device 11 is shown in section, in which tools, such as drills or milling cutters, but also also Workpieces that are to be machined can be clamped.
  • the clamping device 11 has a clamping tube part 12 on the left and a clamping head part 29 on the right.
  • the tension tube part 12 is constructed in principle similar to that known from the prior art. It has sloping inner surfaces 14 in its front region. The inner surfaces 14 are conical. At the bottom, a screw 15 projects through an inner surface 14. Its function will be explained in more detail later.
  • the coupling device 16 for the clamping head part 29 in the interior of the tensioning tube part 12.
  • the coupling device 16 has a circumferential, inward projection 17.
  • a pull actuation device 18 is provided to the left. With this, the coupling device 16 can be moved along the dash-dotted longitudinal central axis.
  • a fastening plate 19 is located within the coupling device 16 and, in contrast, is not movable but is arranged in a stationary manner. It has a centrally running thread 20. So while the coupling device 16 can be moved to the left or right, the mounting plate 19 always remains in the same place within the tension tube part.
  • the clamping head part 29 is constructed similarly to that in the prior art. It has continuous longitudinal slots 30 in the radial direction and in the axial direction. Through this he is divided into three jaws 31. This can be seen particularly well from FIGS. 4 and 5.
  • the clamping jaws 31 have clamping surfaces 32 on their inside. 3 and 4, the clamping surfaces 32 are in the extended position of the clamping head part 29 for the Operation when clamping a tool parallel to each other. In particular, they are all on a cylindrical surface.
  • the three clamping jaws 31 are connected by means of an elastic connecting rubber 34 as a connecting element which extends in a strip shape in a relatively small area. Again, this can be seen particularly well from FIGS. 4 and 5.
  • the connecting rubbers 34 are glued or vulcanized onto the clamping jaws 31.
  • articulated connecting means for example with a hinge, can also be used.
  • the clamping head part 29 or the clamping jaws 31 have an outer surface 36.
  • the outer surface 36 is in each case designed in such a way that it results in a conical shape in the expanded position of the clamping head part 29 according to FIG. 3.
  • a slot 37 is provided in the lower outer surface 36. This serves that, as can be seen from FIG. 3, the screw 15 engages in it and thus creates an anti-rotation device. It forms a positive introduction of a torque into the clamping head part. Furthermore, with this anti-rotation device, the orientation of the spindle can be ensured in the case of workpieces which have a non-circular cross section.
  • a circumferential groove 39 connects to the outer surfaces 36 to the left. To the left of this, in turn, a circumferential projection 40 is viewed. 2 and 3, the projection 40 engages behind the projection 17 of the coupling device 16 when the clamping head part 29 is expanded. The projection 17 lies in the groove 39.
  • the clamping head part 29 is connected to the coupling device 16 and achieved a positive connection in the axial direction. A force and movement can thus be introduced into the clamping head part 29 via the coupling device 16.
  • a rubber ring 42 is inserted in a circumferential groove in the end face of the clamping head part 29 or the clamping jaws 31 pointing to the left. By means of this rubber ring 42, in addition to the connection of the clamping jaws 31 with the connecting rubbers 34 according to FIG.
  • Inner guide bevels 45 are provided on the clamping jaws 31 in an inner passage 44 through the clamping head part 29 along the longitudinal central axis. These guide bevels 45 form a conical surface in the expanded position of the clamping head part 29 according to FIG. 3.
  • a support element 50 is provided in the inner passage 44 in the space within the guide bevels 45.
  • This support element 50 is conical in shape like a truncated cone and is solid. The conical shape is achieved by an external bevel 51.
  • the support element 50 has a flat end face 52.
  • a fastening screw 53 runs along its central axis through a corresponding bore. This is secured in the support element 50 against falling out by a locking ring 54.
  • the support element 50 is held captively in the clamping head part 29 or in the space of the inner passage 44. It is also held in such a way that it cannot change its position or orientation.
  • the narrowed position is shown. As can be seen in comparison with FIG. 5, this is the maximum constricted position since the clamping jaws 31 already lie against one another with their left end.
  • the clamping head part 29 is inserted into the clamping tube part 12, as shown in FIG. 2. This is easily done by hand.
  • the inwardly pressed projections 40 of the clamping head part 29 move past the projections 17.
  • the clamping head part 29, as can be seen in FIG. 2 can be easily pushed into the clamping tube part 12 without great effort, until the outer surfaces 36 of the clamping jaws 31 rest against the right end of the inner surfaces 14 of the clamping tube part 12.
  • the clamping head part 29 can either be pushed in further with a little more force until the projections 40 lie behind the projections 17.
  • the fastening screw 53 can be screwed into the thread 20 with a hexagon wrench, a movement to the left along the longitudinal central axis being required for this in the illustration according to FIG. 2.
  • the outer bevel 51 presses against the inner guide bevels 45 of the clamping jaws 31 and causes the clamping jaws to move outward in the radial direction. Because of the connecting rubbers 34, a certain pivoting movement of the clamping jaws 31 will take place around these connecting rubbers.
  • the bevels of the bevel 51, the guide bevels 45, the outer surfaces 36 and the inner surfaces 14 are all designed accordingly, so they have the same angle to the longitudinal central axis.
  • the inner surfaces 14 and the outer bevel 51 form a type of anti-tilt parallel guide for the clamping jaws 31 with the outer surfaces 36 and the inner guide bevels 45.
  • the rubber ring 42 is stretched. Furthermore, the connecting rubbers 34 are deformed and can be under tensile or compressive stress in some areas. However, this doesn't matter much. Due to their elasticity, they can compensate for this.
  • the clamping jaws 31 are moved more towards the fastening plate 19, that is, further into the clamping tube part 12. During this movement of the clamping jaws 31 further into the clamping tube part 21, they move radially inwards in accordance with the angle of the oblique conical surfaces. A workpiece can thus be clamped between the clamping surfaces 32. Even if a workpiece is only clamped at the far right end of the clamping surfaces 32, which would normally lead to the clamping jaws tipping apart outwards, this is prevented by the support element 50.
  • the clamping jaws 31 are always held exactly parallel to the longitudinal center axis by the bevel 51 of the support element 50 and the inner surfaces 14 of the clamping tube part 12.
  • clamping jaws for example five or seven, instead of a clamping head part 29 with three clamping jaws 31.
  • the clamping device 11 is designed such that workpieces or tools with a diameter can be clamped in a certain range. This diameter range results from the possible longitudinal adjustment range of the clamping jaws 31. This results in a certain change in diameter in connection with the angle of the cone shape. Likewise, a clamping device can be created which is only designed for a diameter to be clamped.

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Abstract

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es möglich, eine Spanneinrichtung (11) für Werkzeuge zu schaffen, welche aus einem Spannrohrteil (12) und einem Spannkopfteil (29) besteht. In dem Spannkopfteil (29) ist ein Abstützelement (50) angeordnet. Dieses Abstützelement (50) kann mit dem Spannrohrteil (12) verschraubt werden und hält zum einen eine Verbindung zwischen dem Spannkopfteil und einer Kupplungsvorrichtung (16) des Spannrohrteils aufrecht. Des weiteren wird durch das Abstützelement (50) der Spannkopfteil (29) gegen ein Auseinanderkippen der Spannbacken (31) beim Einspannen eines Werkzeugs gesichert.

Description

Beschreibung Spanneinrichtung für Werkzeuge
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung für Werkzeuge oder Werkstücke, beispielsweise Bohrer oder Fräser, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Spanneinrichtungen sind seit langem bekannt, beispielsweise aus der DE 28 31 140. Hierbei werden mehrere Spannbacken durch eine axiale Bewegung entlang einer kegeligen Fläche in radialer Richtung näher zueinander geführt. Dadurch kann ein Werkzeug oder ein Werkstück eingespannt werden. Vielfach besteht hierbei das Problem, dass bei Werkzeugen oder Werkstücken, die nur am äußeren Ende des Spannkopfes mit einem kurzen Abschnitt eingespannt werden können, ein Kippen der Spannbacken auftreten kann. Dies führt zum einen zu einer unrunden und zum anderen zu einer unsicheren Einspannung.
Aufgabe und Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Spanneinrichtung zu schaffen, mit der die Probleme des Standes der Technik vermieden werden können, insbesondere eine sichere Ein- Spannung in den Spannbacken erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Spanneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Erfindungsgemäß wird also bei einer Spanneinrichtung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist, ein Abstützelement vorgesehen. Dieses kann in den verjüngten Bereich des Spannkopfteils eingebracht werden. Dabei kann es den Spannkopfteil in der erweiterten Stel- lung halten, insbesondere blockieren. Durch dieses Halten oder Blockieren kann eine Verengung oder ein Abkippen der Spannbacken von der Längsachse, welches zu einem Auskuppeln aus der Kupplungsvorrichtung führen würde, vermieden werden. Somit kann durch das Abstützelement die Aufrechterhaltung des eingekoppelten Zustandes gesichert werden. Außerdem bleiben die Spannbacken und somit die Spannflächen in der gewünschten Stellung zum sicheren Einspannen eines Werkzeugs oder Werkstücks.
Das Abstützelement kann in einem Inndurchgang, welcher durch den Spannkopfteil verläuft, im Bereich der Kupplungsvorrichtung angeordnet sein. Dies weist den Vorteil auf, dass das Sichern des eingekuppelten Zustandes möglichst im Bereich der Kupplungsvorrichtung erfolgt. Besonders vorteilhaft ist das Abstützelement in axialer Richtung gesehen in etwa auf Höhe, insbesondere radial innerhalb, der Kupplungsvorrichtung angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Abstützelement mit dem Spannrohrteil verbunden werden kann. Eine solche Verbindung kann beispielsweise als Schraubverbindung mit einer Spann- oder Befestigungsschraube ausgebildet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Abstützelement den Spannkopfteil in die erweiterte Stellung auseinander spreizen, also bewegen. Dabei kann hier eine Bewegung des Abstützelements in axialer Richtung vorgesehen sein. Eine solche Bewegung kann in Richtung auf das Spannrohrteil zu erfolgen. Hierbei ist vorteilhaft vorgesehen, dass das Abstützelement in Bewegungsrichtung verjüngt ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist hier eine konische Verjüngung. Der vorgenannte Innendurchgang durch den Spannkopfteil kann eine der Form des Ab- Stützelementes entsprechend ausgebildete Innenschräge, insbesondere korrespondierend zu einem konischen Abstützelement, aufweisen. Diese Innenschräge kann als Führung für das Abstützelement dienen. So kann durch Bewegen des Abstützelements in axialer Richtung auch das Spannkopfteil zum Spannrohrteil hin erweitert oder gespreizt und somit die Kupplung hergestellt werden.
Die Schraube verläuft vorteilhaft entlang der Längsachse. Sie kann mit einer Werkzeugangriffsfläche, beispielsweise einem Innensechskant, durch den Raum oder den Innendurchgang zwischen den Spannflächen erreichbar sein, vorteilhaft von der Vorderseite des Spannkopfteils aus.
Es kann vorgesehen sein, dass das Abstützelement in einem Raum zwischen den Spannbacken gelagert ist, und zwar vorteilhaft unverlierbar. Dabei sollte eine axiale Bewegbarkeit aufrechterhalten bleiben. Eine solche unverlierbare Lagerung weist den Vorteil auf, dass bei Bewegen oder Transport des Spannkopfteils das Abstützelement nicht verloren gehen kann. Besonders vorteilhaft ist es so gelagert, dass es ohne größere Einstellung oder Bewegung an das Spannrohrteil angeschraubt werden kann, also insbesondere in etwa lagerichtig gelagert ist.
Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Spannkopfteil mittels der Kupplungsvorrichtung in axialer Richtung relativ zu dem Spannrohrteil bewegbar ausgebildet. Durch die Führung bzw. das Anliegen der schrä- gen Außenflächen des Spannkopfteils an entsprechend ausgebildeten schrägen Innenflächen des Spannrohrteils kann dabei der Spannkopfteil in radialer Richtung verengt werden. Somit bewegen sich die Spannbacken und auch die Spannflächen zum Einspannen eines Werkzeugs o- der Werkstücks in radialer Richtung aufeinander zu. Dadurch kann mit- tels der Kupplungsvorrichtung ein Einspannen erreicht werden. Vorteilhaft ist die Kupplungsvorrichtung so ausgebildet, dass auch die gegen- läufige Bewegung, also ein Öffnen der Spannbacken zum Ausspannen, möglich ist.
Der Spannkopfteil kann von seiner Außenform her konusförmig ausge- bildet sein und entsprechende schräge, abgerundete Außenflächen aufweisen. Vorteilhaft ist der Spannrohrteil entsprechend konisch ausgebildet mit schrägen Innenflächen, wobei hier besonders vorteilhaft ein flächiger Kontakt gegeben ist. Der Spannkopfteil kann direkt an dem Spannrohrteil anliegen bzw. an diesem abgestützt sein und daran ent- lang laufen.
Der Winkel der Abschrägung des Spannkopfteils kann dem Winkel der Abschrägung des Abstützelementes entsprechen. Dies weist den Vorteil auf, dass beim Bewegen des Spannkopfteils in axialer Richtung der Spannkopfteil bzw. die Spannbacken zwischen den somit parallelen Schrägen der Innenfläche des Spannrohrteils und der Außenfläche des Abstützelements entlang laufen. So kann ein Verkippen der Spannbacken in radialer Richtung von der Längsachse weg oder zu ihr hin vermieden werden. Die Bewegung der Spannbacken entspricht somit einer exakten Parallelverschiebung. Die Spannflächen der Spannbacken bleiben dabei parallel zueinander, wodurch ein sicheres Einspannen entlang einer möglichst großen Länge möglich ist. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Innenfläche des Spannrohrteils und die Außenfläche des Abstützelements in axialer Richtung einen gewissen Abstand aufweisen, besonders vorteilhaft an entgegengesetzten End-Abschnitten des Spannkopfteils anliegen. Diese End-Abschnitte können auf den Bereich bezogen sein, der in dem Spannrohrteil verläuft. So ist ein gutes Hebelverhältnis gegen Abkippen der Spannbacken erreichbar.
Die Verbindungsmittel zwischen den Spannbacken des Spannkopfteils können einerseits elastisch ausgebildet sein. Als vorteilhaft wird hier eine gummielastische Masse angesehen. Die Verbindungsmittel sind da- bei vorzugsweise mit den Spannbacken unlösbar verbunden, beispielsweise durch Vulkanisieren oder Kleben. Die Elastizität der Verbindungsmittel kann zum einen durch das entsprechende Material erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann mittels einer speziellen Formgebung für die Verbindungsmittel die Elastizität beeinflusst oder gesteigert werden. Hierfür können beispielsweise Ausnehmungen, Öffnungen oder Durchbrüche in den Verbindungsmitteln vorgesehen sein.
Andererseits ist es möglich, die Verbindungselemente für eine Beweg- barkeit nicht elastisch, sondern beispielsweise gelenkig auszubilden. Schließlich ist es möglich, den Spannkopfteil bzw. die Spannbacken durch eine vorgenannte Parallelführung in der eingekuppelten Stellung so exakt zu führen, dass die Verbindungsmittel im wesentlichen lediglich ein Auseinanderfallen der einzelnen Teile des Spannkopfteils im ausge- bauten Zustand bewirken sollen. Wie vorstehend ausgeführt, kann mittels der Spannmittel der Spannkopfteil in der verengten Stellung gehalten werden.
Die Verbindungsmittel können dazu dienen, die Spannbacken überhaupt zu einer Einheit zusammenzuhalten. Des weiteren kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Spannkopfteil durch die Verbindungsmittel, insbesondere deren Formgebung, in einer Stellung vorliegt, welche als Grundstellung ohne Krafteinwirkung gegeben ist. Dies bedeutet, dass ohne Einwirkung von außen der Spannkopfteil in dieser Grundstellung vorliegt. Vorteilhaft ist diese Grundstellung die verengte Stellung, in welcher der Spannkopfteil ohne größere Verformung in den Spannrohrteil eingeführt werden kann, um dann die Kupplungsvorrichtung zu schließen.
Des weiteren können Spannmittel, vorzugsweise elastische Spannmittel vorgesehen sein, welche den Spannkopfteil in einer vorgegebenen Stellung halten. Diese vorgegebene Stellung ist vorteilhaft die vorgenannte verengte Stellung als Grundstellung. Die Spannmittel können dabei einen elastischen Ring, insbesondere einen Gummiring, aufweisen. Dieser Ring kann im verjüngten Bereich des Spannkopfteils umlaufend angeordnet sein, beispielsweise in eine entsprechende Nut oder Ausneh- mung in der Stirnseite eingelegt sein. Mittels dieser Spannmittel wird der Spannkopfteil zusätzlich zu der vorbeschriebenen Möglichkeit des Errei- chens der verengten Stellung durch die Verbindungsmittel in einer Stellung, vorzugsweise der verengten Stellung, gehalten.
Nach dem Einführen des Spannkopfteils in das Spannrohrteil kann durch das Abstützelement eine Aufweitung des Spannkopfteils bzw. der Spannbacken entgegen dem Widerstand der Verbindungsmittel und/ oder der Spannmittel erreicht werden. In Abweichung vom bekannten Stand der Technik werden dadurch bei der üblichen Verwendung der Spanneinrichtung, nämlich in der aufgeweiteten und eingekuppelten Stellung des Spannkopfteils, die Verbindungsmittel und/oder die Spannmittel gespannt gehalten. Dies kann zwar auf Dauer zu einer Ermüdung der Verbindungsmittel oder Spannmittel führen. Durch Austauschen derselben kann dieses Problem jedoch beseitigt werden, ohne größeren Aufwand.
Besonders hervorzuheben ist bei der Erfindung, dass bei einer vorgenannten Ausbildung der Spanneinrichtung mit einer verengten Grundstellung des Spannkopfteils sowie der Parallelführung von dem Gedan- ken abgewichen wird, dass der Spannkopfteil ohne äußeren Kraftein- fluss in der Form vorliegen sollte, die er nachher im Einsatz der Spanneinrichtung aufweist. Das Abstützelement übernimmt sowohl die Funktion der Herstellung der Kupplung mit der Kupplungsvorrichtung als auch einer Führung der Spannbacken zur Vermeidung eines radialen Verkip- pens. Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Spanneinrichtung bestehend aus einem Spannrohrteil sowie einem zum Einführen bereiten, nach vorne verengten Spannkopfteil mit einem darin gelagerten Abstützelement, Fig. 2 die Spanneinrichtung aus Fig. 1 , wobei der Spannkopfteil in das Spannrohrteil eingeführt ist,
Fig. 3 die Spanneinrichtung aus Fig. 1 , bei der der Spannkopfteil im Vergleich zu Fig. 2 durch Anschrauben des Abstützelements aufgeweitet und mit der Kupplungsvorrichtung verbunden ist, Fig. 4 eine Draufsicht auf den Spannkopfteil nach Fig. 3 mit gerade ausgerichteten Spannbacken und
Fig. 5 eine Außenansicht des Spannkopfteils in der verengten Stellung, welche die Grundstellung ist.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist im Schnitt eine Spanneinrichtung 11 dargestellt, in welcher Werkzeuge, wie beispielsweise Bohrer oder Fräser, ebenso aber auch Werkstücke, welche bearbeitet werden sollen, eingespannt werden können. Die Spanneinrichtung 11 weist links einen Spannrohrteil 12 und rechts einen Spannkopfteil 29 auf.
Der Spannrohrteil 12 ist im Prinzip ähnlich aufgebaut wie aus dem Stand der Technik bekannt. Er weist in seinem vorderen Bereich schräge Innenflächen 14 auf. Dabei sind die Innenflächen 14 konusförmig. Unten ragt eine Schraube 15 durch eine Innenfläche 14. Deren Funktion wird später genauer erläutert.
Des weiteren befindet sich im Innenraum des Spannrohrteils 12 eine Kupplungsvorrichtung 16 für den Spannkopfteil 29. Die Kupplungsvorrichtung 16 weist einen umlaufenden, nach innen stehenden Vorsprung 17 auf. Des weiteren ist nach links zu eine Zugbetätigungsvorrichtung 18 vorgesehen. Mit dieser kann die Kupplungsvorrichtung 16 entlang der strichpunktierten Längsmittelachse bewegt werden.
Innerhalb der Kupplungsvorrichtung 16 und im Gegensatz dazu nicht beweglich, sondern ortsfest angeordnet, befindet sich eine Befestigungs- platte 19. Sie weist ein zentrisch verlaufendes Gewinde 20 auf. Während die Kupplungsvorrichtung 16 also nach links oder rechts bewegt werden kann, bleibt die Befestigungsplatte 19 stets an derselben Stelle innerhalb des Spannrohrteils.
Der Spannkopfteil 29 ist ebenso im Prinzip ähnlich wie beim Stand der Technik aufgebaut. Er weist in radialer Richtung und in axialer Richtung durchgehende Längsschlitze 30 auf. Durch diese ist er in drei Spannbacken 31 aufgeteilt. Dies geht besonders gut auch aus den Fig. 4 und 5 hervor. Die Spannbacken 31 weisen an ihrer Innenseite Spannflächen 32 auf. Die Spannflächen 32 sind, wie insbesondere aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, in der erweiterten Stellung des Spannkopfteils 29 für den Betrieb am Einspannen eines Werkzeugs parallel zueinander. Insbesondere liegen sie sämtlich auf einer zylindrischen Mantelfläche.
Verbunden sind die drei Spannbacken 31 mittels eines elastischen Ver- bindungsgummis 34 als Verbindungselement, welcher in einem relativ kleinen Bereich streifenförmig verläuft. Dies kann wiederum besonders gut aus den Fig. 4 und 5 entnommen werden. Die Verbindungsgummis 34 sind an den Spannbacken 31 angeklebt bzw. anvulkanisiert. Anstelle solcher befestigten, in sich elastischen Verbindungsmittel können auch gelenkige Verbindungsmittel, beispielsweise mit einem Scharnier, verwendet werden.
Der Spannkopfteil 29 bzw. die Spannbacken 31 weisen eine Außenfläche 36 auf. Die Außenfläche 36 ist jeweils so ausgebildet, dass sie in der erweiterten Stellung des Spannkopfteils 29 gemäß Fig. 3 eine konische Form ergeben. Des weiteren ist in der unteren Außenfläche 36 ein Schlitz 37 vorgesehen. Dieser dient dazu, dass, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, die Schraube 15 darin eingreift und so eine Verdrehsicherung schafft. Sie bildet eine formschlüssige Einleitung eines Drehmomentes in den Spannkopfteil. Des weiteren kann mit dieser Verdrehsicherung bei Werkstücken, welche einen nicht kreisrunden Querschnitt aufweisen, die Orientierung der Spindel sichergestellt werden.
Nach links zu schließt an die Außenflächen 36 eine umlaufende Nut 39 an. Links davon wiederum ist ein umlaufender Vorsprung 40 angesehen. Der Vorsprung 40 greift, wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich wird, beim Aufweiten des Spannkopfteils 29 hinter den Vorsprung 17 der Kupplungsvorrichtung 16. Dabei liegt der Vorsprung 17 in der Nut 39. So wird der Spannkopfteil 29 mit der Kupplungsvorrichtung 16 verbunden und eine formschlüssige Verbindung in axialer Richtung erzielt. Somit kann über die Kupplungsvorrichtung 16 eine Kraft und Bewegung in den Spannkopfteil 29 eingeleitet werden. In der nach links weisenden Stirnseite des Spannkopfteils 29 bzw. der Spannbacken 31 ist in einer umlaufenden Nut ein Gummiring 42 eingelegt. Durch diesen Gummiring 42 wird zusätzlich zu der Verbindung der Spannbacken 31 mit den Verbindungsgummis 34 nach Fig. 5 die verengte Stellung der Spannbacken nach links zu erreicht. Nur mit einer speziellen Form der Verbindungsgummis 34 ist wegen der großen Masse der Spannbacken 31 sowie der ungünstigen Hebeverhältnisse ein Zusammenhalten schwer möglich. Mit einem in die Stirnseite eingeleg- ten Gummiring 42, der bei Aufweiten des Spannkopfteils leicht gedehnt werden kann, ist dies dagegen sehr gut möglich.
In einem Innendurchgang 44 durch den Spannkopfteil 29 entlang der Längsmittelachse sind innere Führungsschrägen 45 an den Spannba- cken 31 vorgesehen. Diese Führungsschrägen 45 bilden in der aufgeweiteten Stellung des Spannkopfteils 29 nach Fig. 3 eine Konusfläche.
Des weiteren ist in dem Innendurchgang 44 in dem Raum innerhalb der Führungsschrägen 45 ein Abstützelement 50 vorgesehen. Dieses Ab- stützelement 50 ist konusförmig nach Art eines Kegelstumpfes ausgebildet und massiv. Die Konusform wird dabei durch eine äußere Abschrägung 51 erreicht. Nach links zu weist das Abstützelement 50 eine flache Stirnseite 52 auf. Entlang seiner Mittelachse verläuft durch eine entsprechende Bohrung eine Befestigungsschraube 53. Diese ist in dem Ab- stützelement 50 gegen ein Herausfallen durch einen Sicherungsring 54 gesichert.
Des weiteren kann man aus Fig. 1 entnehmen, dass das Abstützelement 50 in dem Spannkopfteil 29 bzw. in dem Raum des Innendurchgangs 44 unverlierbar gehalten ist. Ebenso ist es so gehalten, dass es nicht seine Stellung oder Ausrichtung ändern kann. In der Stellung des Spannkopfteils 29 nach Fig. 1 ist die verengte Stellung dargestellt. Wie im Vergleich mit Fig. 5 erkannt werden kann, ist dies die maximal verengte Stellung, da die Spannbacken 31 mit ihrem linken Ende bereits aneinander anliegen. Somit wird der Spannkopfteil 29 in den Spannrohrteil 12 eingeführt, wie es Fig. 2 darstellt. Dies ist leicht von Hand möglich. Dabei fahren die nach innen gedrückten Vorsprünge 40 des Spannkopfteils 29 an den Vorsprüngen 17 vorbei. Der Spannkopfteil 29 kann, wie in Fig. 2 zu erkennen ist, leicht ohne größeren Kraftaufwand so weit in den Spannrohrteil 12 eingeschoben werden, bis die Außenflächen 36 der Spannbacken 31 an dem rechten Ende der Innenflächen 14 des Spannrohrteils 12 anliegen.
Danach kann entweder mit etwas mehr Kraft der Spannkopfteil 29 weiter hineingedrückt werden, bis die Vorsprünge 40 hinter den Vorsprüngen 17 liegen. Alternativ kann mit einem Sechskantschlüssel die Befestigungsschraube 53 in das Gewinde 20 eingeschraubt werden, wobei hierzu bei der Darstellung nach Fig. 2 eine Bewegung nach links entlang der Längsmittelachse erforderlich ist. Sobald die Befestigungsschraube 53 in das Gewinde 20 greift, zieht sie das Abstützelement 50 gegen die Befestigungsplatte, also ebenfalls nach links. Dabei drückt die äußere Abschrägung 51 gegen die inneren Führungsschrägen 45 der Spannbacken 31 und bewirkt eine Bewegung der Spannbacken in radialer Richtung nach außen. Aufgrund der Verbindungsgummis 34 wird dabei eine gewisse Schwenkbewegung der Spannbacken 31 um diese Verbin- dungsgummis herum erfolgen. Die genaue Form dieser Bewegung ist jedoch nachrangig. Wichtig ist, dass die Spannbacken 31 vor allem im linken Bereich radial nach außen bewegt werden. Dadurch greifen die Vorsprünge 40 hinter die Vorsprünge 17 der Kupplungsvorrichtung 16 derart, dass die Vorsprünge 17 in die Nuten 39 einfahren. So wird die Verbindung mit der Kupplungsvorrichtung geschlossen. Das Abstützelement 50 wird dabei so weit eingeschraubt, dass es mit seiner Stirnseite 52 an der Befestigungsplatte 19 anliegt, wie es Fig. 3 zeigt. Eine weitere Bewegung des Abstützelements 50 ist nicht mehr nötig und auch nicht mehr möglich.
Des weiteren kann aus Fig. 3 entnommen werden, dass in dieser Stellung der Spannkopfteil 29 aufgeweitet ist. Die Schrägen der Abschrägung 51, der Führungsschrägen 45, der Außenflächen 36 sowie der Innenflächen 14 sind sämtlich entsprechend ausgebildet, weisen also den gleichen Winkel zur Längsmittelachse auf. So bilden die Innenflächen 14 sowie die äußere Abschrägung 51 eine Art verkippungssichere Parallelführung für die Spannbacken 31 mit den Außenflächen 36 und den inneren Führungsschrägen 45.
In dieser aufgeweiteten Stellung ist der Gummiring 42 gedehnt. Des weiteren sind die Verbindungsgummis 34 verformt, und können bereichsweise unter Zug- oder Druckspannung stehen. Dies spielt jedoch keine große Rolle. Aufgrund ihrer Elastizität können sie dieses ausgleichen.
Durch Bewegen der Kupplungsvorrichtung 16 nach links mit der Zugvorrichtung 18 werden die Spannbacken 31 mehr zu der Befestigungsplatte 19, also weiter in den Spannrohrteil 12 hinein, bewegt. Bei diesem Bewegen der Spannbacken 31 weiter in den Spannrohrteil 21 hinein fahren sie entsprechend dem Winkel der schrägen Konusflächen radial nach innen. Damit kann die Einspannung eines Werkstücks zwischen den Spannflächen 32 erreicht werden. Selbst wenn ein Werkstück lediglich am äußersten rechten Ende der Spannflächen 32 eingespannt wird, was normalerweise zu einem Auseinanderkippen der Spannbacken nach außen führen würde, wird dies durch das Abstützelement 50 verhindert. Die Spannbacken 31 werden durch die Abschrägung 51 des Abstützelements 50 sowie die Innenflächen 14 des Spannrohrteils 12 immer exakt parallel zur Längsmittelachse gehalten. Der große Vorteil der Ausbildung sämtlicher schrägen Konusflächen mit demselben Winkel liegt also darin, dass die Spannbacken 31 zwischen den Innenflächen 14 und den äußeren Abschrägungen 51 in axialer Richtung bewegt werden können. So können sie sich radial annähern, ohne dabei jedoch abzukippen. Das Abstützelement 50 selber bleibt dabei ortsfest.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wäre es möglich, die Befesti- gung des Abstützelements 50 an der Befestigungsplatte 19 zu variieren. Anstelle einer Schraubverbindung kann hier auch eine Art Schnellver- schluss vorgesehen sein.
Des weiteren ist es möglich, anstelle eines Spannkopfteils 29 mit drei Spannbacken 31 noch mehr Spannbacken vorzusehen, beispielsweise fünf oder sieben.
Die Spanneinrichtung 11 ist so ausgebildet, dass Werkstücke oder Werkzeuge mit einem Durchmesser in einem gewissen Bereich einge- spannt werden können. Dieser Durchmesserbereich ergibt sich durch den möglichen Längsverstellungsbereich der Spannbacken 31. Dadurch ergibt sich im Zusammenhang mit dem Winkel der Konusform eine gewisse Änderung im Durchmesser. Ebenso kann eine Spanneinrichtung geschaffen werden, welche lediglich für einen einzuspannenden Durch- messer ausgelegt ist.
Aus den Fig. 4 und 5 wird noch einmal deutlich, wie die Verbindungsgummis 34 zwischen den Spannbacken 31 angeordnet sind. Sie sollten, wie Fig. 5 zeigt, in Längsrichtung des Spannkopfteils 29 nicht besonders lang ausgedehnt, sondern eher punktförmig sein. Ansonsten wäre die geforderte Verformung zu groß, und die Verbindungsgummis 34 könnten beschädigt werden oder von den Spannbacken 31 zumindest teilweise abreißen. Dies sollte vermieden werden.

Claims

Patentansprüche
Spanneinrichtung (11) für Werkzeuge, insbesondere Bohrer oder Fräser, mit einem Spannrohrteil (12) und einem darin anordenba- ren Spannkopfteil (29), wobei der Spannkopfteil auf seiner Innenseite Spannflächen (32) für die Werkzeuge aufweist und in Richtung auf die Spanneinrichtung zu eine verjüngte Form aufweist mit schrägen Außenflächen (36), die an entsprechend schrägen Innenflächen (14) des Spannrohrteils (12) geführt sind und wobei der Spannkopfteil durch am Umfang verteilt angeordnete, in radialer Richtung und in axialer Richtung durchgehende Längsschlitze (30) in einzelne Spannbacken (31) aufgeteilt ist, die mit Verbindungsmitteln (34) verbunden sind, welche eine Bewegung erlauben, vorzugsweise elastischen Verbindungsmitteln, wobei der Spannkopfteil und der Spannrohrteil mittels einer in axialer Richtung formschlüssigen und in radialer Richtung lösbaren Kupplungsvorrichtung (16) an der Außenseite des Spannkopfteils miteinander gekuppelt sind, wobei der Spannkopfteil in Folge der eine Bewegung erlaubenden Verbindungsmittel zumindest in dem verjüngten Bereich in seinem Außenumfang veränderbar ist von einer erweiterten Stellung, in der die Kupplungsvorrichtung (16) eingekuppelt ist, in eine verengte Stellung, in der der Spannkopfteil aus der Kupplungsvorrichtung ausgekuppelt ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein Abstützelement (50), das in den verjüngten Bereich des Spannkopfteils (29) bringbar ist und den Spannkopfteil in der erweiterten Stellung blockiert hält zur Vermeidung einer Verengung oder eines Abkippens der Spannbacken (31) von der Längsachse.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (50) in einem Innendurchgang (44) des Spannkopfteils (29) im Bereich der Kupplungsvorrichtung (16) an- geordnet ist, wobei vorzugsweise das Abstützelement mit dem Spannrohrteil (12) verbindbar ist.
3. Spanneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (50) durch eine Bewegung in axialer Richtung, vorzugsweise auf das Spannrohrteil (12) zu, den Spannkopfteil (29) auseinander spreizt in die erweiterte Stellung, wobei dazu das Abstützelement in Bewegungsrichtung verjüngt ist, und der Innendurchgang (44) des Spannkopfteils eine entsprechende Innenschräge (45) zur Führung aufweist.
4. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (50) mit einer Schraube (53), insbesondere entlang der Längsachse, an das Spannrohrteil (12) schraubbar ist, wobei vorzugsweise die Schraube durch den Raum (44) zwischen den Spannflächen (32) erreichbar ist von der Vorderseite des Spannkopfteils (29) aus.
5. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (50) in einem Raum (44) zwischen den Spannbacken (31 ) unverlierbar gelagert ist, wobei es vorzugsweise zumindest axial bewegbar ist.
6. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkopfteil (29) mittels der Kupplungsvorrichtung (16) in axialer Richtung relativ zu dem Spannrohrteil (12) bewegbar ist, wobei durch die Führung oder das Anliegen der schrägen Außenflächen (51) des Spannkopfteils an den entsprechend schrägen Innenflächen (45) des Spannrohrteils der Spannkopfteil verengt wird in radialer Richtung und somit die Spannflächen (32) verengt werden zum Einspannen eines Werkzeugs in den Spannbacken (31 ).
7. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkopfteil (29) Konusform hat mit entsprechend ausgebildeten schrägen Außenflächen (36), wobei vorzugsweise der Spannrohrteil (12) entsprechend konisch ausgebildete schräge Innenflächen (14) aufweist und der Spannkopfteil direkt an dem Spannrohrteil anliegt.
8. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel der Abschrägung (36) des Spannkopfteils (29) dem Winkel der Abschrägung (51) des Abstützelements (50) entspricht, wobei beim Bewegen des Spannkopfteils in axialer Richtung der Spannkopfteil bzw. die Spannbacken (31 ) zwischen den parallelen Schrägen der Innenfläche (14) des Spannrohrteils (12) und der Außenfläche (51 ) des Abstützelements laufen ohne ein Verkippen in radialer Richtung von der Längsachse weg oder zu ihr hin.
9. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Bewegung erlaubenden Verbindungsmittel (34) elastisch sind, insbesondere eine gummielastische Masse, die zwischen die Spannbacken (31 ) vulkanisiert ist zur elastischen und unlösbaren Verbindung.
10. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkopfteil (31 ) mittels der Verbindungsmittel (34) in einer Stellung als Grundstellung ohne Krafteinwirkung vorliegt, wobei vorzugsweise diese Grundstellung die verengte Stellung ist.
11. Spanneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch elastische Spannmittel (42), die den Spannkopfteil (29) in einer vorgegebenen Stellung halten, insbesondere der verengten Stellung, wobei sie vorzugsweise einen elastischen Gummiring (42) aufweisen, der im verjüngten Bereich des Spannkopfteils umlaufend angeordnet ist.
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