WO2021204880A2 - Clamping element, clamping body and clamping device and method for clamping a workpiece or tool - Google Patents

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WO2021204880A2
WO2021204880A2 PCT/EP2021/059071 EP2021059071W WO2021204880A2 WO 2021204880 A2 WO2021204880 A2 WO 2021204880A2 EP 2021059071 W EP2021059071 W EP 2021059071W WO 2021204880 A2 WO2021204880 A2 WO 2021204880A2
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clamping
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segments
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Walter Schöner
Simon Cruz
Rüdiger Watzke
Peter Liebald
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EMUGE-Werk Richard Glimpel GmbH & Co. KG Fabrik für Präzisionswerkzeuge
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Definitions

  • the invention relates to a clamping element, such as a clamping sleeve or a collet, and a clamping body for a clamping device, such as a mandrel or a chuck, for clamping workpieces or tools, and a clamping device with such a clamping element and clamping body.
  • the invention also relates to a method for clamping a workpiece or tool. Clamping devices or clamping tools or clamping systems for clamping workpieces or tools are known in various designs.
  • a clamping force expands to clamp the workpiece or tool.
  • a clamping sleeve meandering in longitudinal section through the application of axial force.
  • a clamping element in this case a slotted collet, is moved axially with respect to the base body (or: clamping body) by an axial force application and is expanded radially over conical surfaces running against each other according to page 12 of the catalog.
  • a special membrane clamping system SM is described on page 14.
  • FIG. 1 Another clamping system, known as SG, is described on page 13 of the catalog and has a clamping element in the form of a slotted clamping sleeve which has a special buttress thread with which it connects to a corresponding buttress thread on the base body (or: clamping body- is screwed on.
  • the wedge-shaped contact surfaces of the two buttress threads that lie on top of one another and are arranged at the specified flank angle can now be moved axially against each other by applying an axial force and the clamping sleeve expands radially in the direction of force due to the flank angle due to the flank angle and thereby clamps the workpiece located outside .
  • the axial force introduced is divided into an axial force component and an outwardly acting radial force component on the saw thread surfaces inclined towards each other at the flank angle.
  • the axial force component increases the transmittable torque and the rigidity of the tension.
  • a hydraulic clamping system SH is also described on page 13 of the catalog, with which, in particular, long, thin-walled workpieces and several identical workpieces can be clamped.
  • These are closed systems that are filled with hydraulic oil that is pressurized with a piston. The pressure that builds up radially expands the thin-walled expansion zone of an expansion sleeve and clamps the work piece (s).
  • WO 2019/170556 A1 discloses a clamping element for positioning and / or fixing a workpiece or tool, comprising a plurality of Support webs, each having an inner and an outer jacket surface, and a plurality of elastic intermediate members, as a result of which the tensioning element can be expanded or compressed by stretching or compressing the elastic intermediate members.
  • a device for clamping a component on a rotating machine part, in particular a balancing machine is known from EP 2 747 922 B1.
  • the device comprises a base body, a mandrel arranged axially displaceably within the base body and several clamping devices which can be moved between a release position and a clamping position by axially displacing the mandrel, the clamping devices being displaceable above the base body radially to its central axis - are segments and the clamping segments are connected to one another by flexible connecting webs.
  • a further object of the invention is to specify a method for clamping a workpiece or tool.
  • the clamping element in particular clamping sleeve (or: clamping sleeve) or collet, according to claim 1, is provided for a clamping device for clamping (or: for clamping or clamping) a (rotating or non-rotating) workpiece or a tool, wherein a) the clamping element is oriented around at least one central axis (or: central longitudinal axis) (or: at least one central axis revolves or surrounds), b) the clamping element has at least one clamping surface for the workpiece or tool (or: at least one clamping surface for interaction, ins - has special frictional engagement, with at least one counter-clamping surface on the workpiece or tool) and at least one support surface facing away from the clamping surface for support on a support surface of a clamping body of the clamping device, c) the clamping surface of the clamping element of two or more clamping surfaces chensegmenten is formed, which are spaced from one another in the circumferential direction about the central axi
  • the support surface is to be understood as that surface of the clamping element that is brought into contact with a support surface of the clamping body during a clamping process and / or that slide on each other, whereby the diameter of the clamping element and thus the diameter of its clamping surface in a direction radial to the central axis is changeable, that is to say can be enlarged or reduced, or changes, that is to say enlarged or reduced.
  • the support surface of the clamping body and the support surface of the clamping element lie against one another and a radially acting support surface pressing force is formed between the support surface of the clamping body and the support surface of the clamping element.
  • the clamping surface of the clamping element denotes that surface of the clamping element which is brought into contact with the workpiece or tool during the clamping process and rests against it in the clamped state, whereby a radially acting, possibly also an axially acting clamping force forms.
  • At least one clamping surface segment of the clamping element is connected via connecting elements to two supporting surface segments of the clamping element or one supporting surface segment is connected via two connecting elements to two circumferentially adjacent clamping surface segments, the clamping surface segment being offset from the supporting surface segments by an offset angle in the circumferential direction is offset or wherein the support surface segment is offset in the circumferential direction by an offset angle in relation to the clamping surface segments.
  • the clamping surface segment and the support surface segment are spaced apart from one another in the radial direction.
  • the connecting elements have an extension component in the radial direction and / or in the circumferential direction.
  • the radial support surface pressing force acting on adjacent support surface segments is transmitted to the clamping surface segment via the connecting elements connecting the support surface segments to the clamping surface segment, whereby a radial expansion or constriction of the clamping element takes place.
  • the force transmission within the clamping element thus takes place at a pressing force angle and not just in the radial direction.
  • the connecting elements are flexible in such a way that their extension can be changed in the radial and circumferential directions.
  • the support surface segments and clamping surface segments are at least partially offset from one another in the circumferential direction.
  • the support surface segments and clamping surface segments are at least partially not aligned one behind the other in the radial direction.
  • the offset angle is defined in the present case as the angle between a support surface plane, which is perpendicular to the support surface segment and contains a central longitudinal axis or central axis of the support surface segment that extends in a direction axial to the central axis, and a clamping surface plane that extends on the clamping surface segment is perpendicular and contains a central longitudinal axis or central axis of the clamping surface segment extending in a direction axial to the central axis.
  • the clamping element that is to say the clamping surface segments, support surface segments and connecting elements, are in particular formed in one piece.
  • the clamping element preferably has a uniform offset of the clamping surface segments and support surface segments in the circumferential direction, that is to say constant offset angles.
  • the radial support surface pressing force and / or the clamping surface pressing force can be, for example, mechanically, for example by shifting a clamping body with respect to the clamping element and a resulting radial expansion or constriction of the clamping element, hydraulically or pneumatically, for example by means of a hydraulic or pneumatic device arranged inside the clamping element Hydraulic or pneumatic chambers filled with gaseous medium to which hydraulic or pneumatic pressure can be applied in order to enlarge or reduce, generate thermally, for example by heating or cooling the clamping body, or also generate electromagnetic chambers. Combinations of the above-mentioned possibilities for generating the radial support surface pressing force and / or the clamping surface pressing force are also conceivable.
  • Hydraulic loading of the clamping body has the advantage that there are no so-called “stick-slip effects" in which the clamping body and the clamping element slide jerkily on one another, appear.
  • hydraulic loading of the clamping body offers a finer manipulated variable for clamping the workpiece or tool.
  • tensioning element is understood here in a general sense and includes any tensioning element that at least predominantly, preferably completely or closed, surrounds the axis in any shape or with any wall, or at least encloses it inside is partially hollow or is provided with a cavity and, viewed axially, is at least partially open to the outside at least on one side, preferably on both sides.
  • clamping element also includes, without restricting generality, bodies with at least predominantly cylindrical and / or provided with shoulders and / or with conical surfaces and / or with threads inner and / or outer surfaces and in particular also clamping sleeves or clamping sleeves and collets as well as sleeve-like Clamping inserts. Any restrictive interpretations of the term clamping element in technical jargon are therefore irrelevant.
  • At least one of the two or more circumferentially spaced support surface segments of the clamping element extends in a direction axial to the central axis and / or in the circumferential direction and / or at least one of the two or more circumferentially spaced apart
  • the clamping surface segments of the clamping element each extend in a direction axial to the central axis and / or in the circumferential direction.
  • the connecting elements are designed in particular as webs that extend in a direction axial to the central axis, with one clamping surface segment being connected via two webs to two support surface segments that are adjacent in the circumferential direction (or: one support surface segment is connected by two connecting elements with two is connected in the circumferential direction adjacent clamping surface segments).
  • the tensioning element has at least one or any combination of the following features: second, outer or inner end section of the connecting element is connected to a circumferential end section of the support surface segment, b) a first, outer or inner end section of the connecting element is connected to a circumferential end section of the clamping surface segment and a second, outer or inner end section of the connecting element connected to a central portion of the support surface segment, c) a first, outer or inner end portion of the connecting element is connected to a central portion of the clamping surface segment and a second, outer or inner end portion of the connecting element is a peripheral end portion s supporting surface segment, d) a first, outer or inner end section of the connecting element is connected to a central section of the clamping surface segment and a second, outer or inner end section of the connecting element is connected to a central section of the supporting surface segment.
  • outer or inner end section of the connecting element is to be understood as meaning sections of the connecting element which adjoin the clamping surface segment or the support surface segment and are delimited from one another in a perpendicular to the axial direction by the "central section of the connecting element".
  • the term “circumferential end section of the clamping surface segment” or “circumferential end section of the supporting surface segment” is to be understood as meaning sections delimited from one another with respect to the circumferential direction by the "central section of the clamping surface segment” or the "central section of the supporting surface segment”.
  • the end sections and the central sections preferably extend at least partially in a direction that is axial to the central axis.
  • a radial support surface pressing force acting on the support surface or the support surface segment is thus transmitted via the connecting element from an end section or central section of the support surface segment to an end section or central section of the clamping surface segment and acts there as a clamping surface pressing force.
  • the strength of the clamping surface pressing force can be varied through different connection points and the associated different angles of the connection elements with respect to the support surface segment and / or the clamping surface segment.
  • At least one of the connecting elements has a straight (or: linear) course or an at least partially curved (or: curved) course with respect to a cross section to the axial direction between the support surface segment and the clamping surface segment.
  • axially spaced apart axial end sections (or: axial end sections or the front and rear end sections) of a clamping surface segment and / or the axial end sections of a support surface segment spaced apart from each other in the axial direction and / or in the axial direction
  • Axial end sections of a connecting element spaced apart from one another, offset from one another by an angle of twist with respect to the central longitudinal axis or central axis in the circumferential direction.
  • the clamping surface segments and / or supporting surface segments and / or connecting elements are twisted in the axial direction and the axial end sections of the clamping surface segment and / or the supporting surface segment and / or the connecting element are offset from one another in the circumferential direction.
  • such a twist angle can be provided that axial sections of adjacent clamping surface segments and / or support surface segments that are spaced apart from one another lie completely one behind the other in the axial direction (“division of 1”) or each overlap in half in the axial direction (“division of V2 ").
  • Such a twisted clamping element improves the setting or the clamping ability of the workpiece or tool, in particular during the clamping process by means of a Buttress thread having clamping element which is screwed onto a clamping body having a corresponding buttress thread.
  • the clamping element and clamping body are then moved against each other in the axial direction and the axial force introduced is divided into an axial force component and an outwardly acting radial force component on the buttress thread surfaces that are inclined towards each other at the flank angle, whereby the clamping element is divided into Is widened or constricted in the radial direction so that the workpiece is clamped.
  • the clamping element provides that at least two of the one clamping surface segment with two connecting elements connecting in the circumferential direction adjacent support surface segments are designed according to at least one or any combination of the following features: a) the connecting elements are in an axial to the central axis Direction parallel to one another, b) the connecting elements are oriented at an angle to one another in a direction axial to the central axis, c) the connecting elements are oriented at an angle to the clamping surface segment and / or the support surface segment in a direction axial to the central axis.
  • Connecting elements which are oriented parallel to one another and which in particular are also oriented at an angle with respect to the clamping surface segment and / or the support surface segment are thus oriented in the same direction in the circumferential direction.
  • a free-wheeling effect or a blocking effect occurs, ie the connecting elements lie flat or oppose. This increases the resilience.
  • the clamping surface segment and the connecting element are in particular each swivelable (or: movable) about a swiveling axis extending in a direction axial to the central axis relative to one another by a swivel angle, the swiveling angle being greater or smaller in a tensioned state of the clamping element is than in an untensioned state of the tensioning element.
  • the support surface segment and the connecting element are in particular each pivotable about a pivot axis extending in a direction axial to the central axis by a pivot angle to one another, the pivot angle in a tensioned state of the clamping element being greater or smaller than in an untensioned state of the tensioning element.
  • connection area between the connection element and the support surface segment and / or the connection area between the connection element and the clamping surface segment forms an elastic deformation zone or a joint, which results in a radial expansion, ie an increase in the swivel angle in the clamped state, or a radial constriction , ie a reduction in the pivot angle in the clamped state, of the clamping element can be achieved as soon as a radial support surface pressing force acts.
  • the object is also achieved with a clamping element according to the features of claim 8.
  • the clamping element in particular with one or more of the features described above, in particular a clamping sleeve or collet, for a clamping device for clamping a workpiece or a tool, has the following features: a) the clamping element is oriented around at least one central axis, b) the clamping element has at least one clamping surface for the workpiece or tool and at least one support surface facing away from the clamping surface for support on a support surface of a clamping body of the clamping device , c) the clamping surface of the clamping element is formed by two or more clamping surface segments which are spaced from one another in the circumferential direction around the central axis, d) the support surface of the clamping element is formed by two or more support surface segments which are circumferentially spaced around the central axis are spaced from each other, e) the clamping surface segments and the support surface segments are spaced apart in the radial direction,
  • the connecting elements 6, 7 are not perpendicular to the clamping surface segment and / or the supporting surface segment, so the connecting angle has a dimension different from 90 °.
  • the dimension of the connection angle corresponds in particular to that of the pressing force angle.
  • At least one of the clamping surface segments comprises a clamping surface body extending in the radial direction and / or in a direction axial to the central axis and / or in the circumferential direction, one surface of the clamping surface body forming the clamping surface (or: a partial clamping surface) and / or
  • At least one of the support surface segments comprises a support surface body extending in the radial direction and / or in a direction axial to the central axis and / or in the circumferential direction, one surface of the support surface body forming the support surface (or: a partial support surface).
  • At least two of the support surface segments and / or at least two of the clamping surface segments in the circumferential direction each form a gap extending in a direction axial to the central axis, in particular in the form of one between the support surface segment or the clamping surface segment and two adjacent connecting elements formed groove, are spaced from each other.
  • the gap has a larger dimension in the clamped state than in the unclamped state due to the radial widening of the clamping sleeve. tion of the clamping sleeve in the clamped state in each case a smaller dimension than in the unclamped state.
  • clamping element also have at least one or any combination of the following features: right direction oriented clamping surface area, b) at least one axial end portion of the support surface segment arranged on an end face of the clamping element has a support surface area oriented in a direction axial to the central axis and in a direction perpendicular to the central axis.
  • a clamping surface segment, two connecting elements connecting the clamping surface segment with two circumferentially adjacent support surface segments and the two circumferentially adjacent support surface segments enclose a receiving space (or: a reservoir) between them which contains or in which a lubricant (or: sliding agent) a lubricant can be introduced.
  • the gap, in particular the groove thus forms the receiving space or is at least part of the receiving space.
  • the clamping element thus has an integrated lubrication for the clamping movement between the clamping body and the clamping element, with the lubricants used, for example lubricating greases, which are resistant to the oils or emulsions of the clamping device users acting "from the outside” or constriction of the clamping element during the clamping process leads to a kind of "pumping movement", as a result of which the lubricant is conveyed from the receiving space into the space or gap between the clamping body and the clamping element.
  • the lubricants used for example lubricating greases, which are resistant to the oils or emulsions of the clamping device users acting "from the outside” or constriction of the clamping element during the clamping process leads to a kind of "pumping movement", as a result of which the lubricant is conveyed from the receiving space into the space or gap between the clamping body and the clamping element.
  • the clamping surface segments or the clamping surface which rest against the workpiece or tool in the clamped state, are used to clamp the workpiece or tool.
  • at least one of the connecting elements preferably at least partially forms a clamping surface for the workpiece or the tool, which faces the workpiece or tool.
  • at least part of the flank surface of a connecting element facing the workpiece or tool serves as an additional clamping surface to the clamping surface of the clamping surface segments.
  • the clamping surface of two connecting elements connecting a clamping surface segment with two support surface segments adjacent in the circumferential direction and the clamping surface of the clamping surface segment preferably also form a common cylinder extending along an axial direction Radius-oriented clamping surface or the clamping surface of two connecting elements connecting a clamping surface segment with two support surface segments adjacent in the circumferential direction and the clamping surface of the clamping surface segment form the shape of an involute toothing.
  • the clamping surface of the connecting element is oriented in particular - in relation to a direction perpendicular to an axial direction - along a circle and / or along an involute.
  • the change in the geometry of the clamping sleeve during the radial expansion or constriction can be taken into account in order to ensure contact of the clamping surface of the connecting element with an inner surface of the internal toothing or an external surface of the external toothing of the workpiece and thus clamping of the internal toothing.
  • the number of clamping surface segments or the spacing can be adapted as a function of the number of teeth of the workpiece or tool to be clamped and varied as required.
  • At least one of the sections of the clamping element delimited by the clamping surface of the connecting element and the clamping surface of the clamping surface segment is designed as a hollow profile or solid body.
  • the clamping surface of the clamping element can basically assume different geometric shapes.
  • the clamping surface in relation to a cross-section to the axial direction, has the shape of a circle or a polygon, for example with right-angled or rounded corners, or a polygon, for example a triangle or square (or: the clamping surface is separated from the outer surface - formed surface of a cylinder or prism extending in the axial direction with rounded corners).
  • the support surface of the clamping element runs along a helical line or as or like a thread ab- intersects with a predetermined gradient around the central axis and is at the same time inclined at an angle of inclination to an imaginary cylinder surface which is axial to the central axis or to an imaginary cylinder surface running around the central axis.
  • the support surfaces can also be inclined radially inwards or outwards to an imaginary or geometric cylinder surface running around the central axis as a cylinder axis or in each section along a central axis including Section plane (longitudinal section) be inclined to a direction parallel to the central axis.
  • a slot is provided to enable radial expansion, which, starting from an end face of the clamping element, extends in the axial direction over part of the length of the clamping element and acts like a joint during the radial expansion or constriction.
  • the pitch and / or inclination of the thread change during the radial expansion or constriction.
  • the threaded section can be dimensioned independently of the number of support surface segments and clamping surface segments and independently of the spacing, since a uniform radial expansion or expansion . Constriction takes place.
  • the tensioning element is preferably manufactured entirely or at least in part with additive manufacturing processes, primarily from a metal material such as a metal or a metal alloy, or from plastic, synthetic resin, ceramic or also carbon or graphite materials.
  • one of the manufacturing processes or a combination of the manufacturing processes can be used from the article C. Körner - Additive manufacturing of metallic components by se / ective eiectron beam meiting - a review, International Materials Reviews, 61: 5, 2016, pages 361-377, or from the article Lawrence E. Murr Fabrication of Meta! and alloy components by Additive Manufacturing: Examples of 3 D Materials Science, Journal of Materials Research and Technology, Elsevier, 2012, pages 42-54, or also known 3-D printing processes, in particular a selective laser sintering process or a selective laser melting process or a process for laser job whitening.
  • the support surface segments and / or clamping surface segments and / or connecting elements of the clamping element are expediently produced, in particular by a 3D printing process, preferably in such a way that the supporting surface segments and / or clamping surface segments and / or connecting elements of the clamping element are cohesively and / or, in particular in terms of material, are formed in one piece. This ensures a high strength of the clamping element and thin-walled support surface segments and / or clamping surface segments and / or connecting elements can also be produced.
  • the second-mentioned object is achieved according to the invention by a clamping body for a clamping device with the features of claim 18.
  • the clamping body is oriented around at least one central axis, with a longitudinal section of the clamping body on an inner or outer side, which occurs when a workpiece or tool is clamped facing the clamping element and forming the support surface of the clamping body, two or more grooves running parallel to the central axis in the axial direction and two or more support surface segments formed between the grooves and running parallel to the central axis in the axial direction, each of which has to Receipt of a support surface segment of the tensioning element is provided when the tensioning body and / or tensioning element is displaced in the axial direction, in particular when the tensioning element is pushed onto the tensioning body.
  • the specific number and shape of the grooves is variable and is in particular designed to be complementary to the support surface segments of the clamping element, ie the number and shape of the grooves match the number and shape of the Support surface segments of the clamping element match.
  • the grooves are preferably evenly distributed in the circumferential direction.
  • the support surface of the clamping body is thus also formed by support surface segments which are spaced apart from one another in the circumferential direction by the grooves. During the displacement movement of the tensioning element on the tensioning body, a respective support surface segment of the tensioning element slides along a groove in the axial direction.
  • the support surface of the clamping body is to be understood as that surface of the clamping body which is brought into contact with the support surface or support surface segments of the clamping element during a clamping process and / or which slide on each other, whereby the diameter of the clamping element is in a central axis is changeable in the radial direction, that is to say can be enlarged or reduced, or changes, that is to say enlarged or reduced.
  • the support surfaces or support surface segments of the clamping body and the support surfaces or support surface segments of the clamping element lie against one another and a radially acting support surface pressing force is formed between the support surface of the clamping body and the support surface of the clamping element.
  • the grooves extend in the axial direction preferably at least over that longitudinal section of the clamping body which interacts with the clamping element during the clamping process (clamping area).
  • This longitudinal section is also referred to below as the central longitudinal section.
  • a longitudinal section of the clamping body that is rearward in relation to the axial direction has on its inside or outside in particular a thread or a threaded section onto which an axial adjustment or displacement element, for example a screw nut, can be screwed to fix the clamping element in the axial direction and to bring the mutually facing support surfaces of the clamping body and clamping element in contact with each other in the axial direction and / or to slide them on each other, whereby the diameter of the clamping surface of the clamping element can be changed in a direction radial to the central axis or changes.
  • a longitudinal section of the tensioning body which is at the front in relation to the axial direction is preferably widened compared to the central longitudinal section and forms a stop surface for the tensioning element on the end face.
  • Such a clamping body offers some advantages in combination with a clamping element according to the invention, in particular in combination with clamping bodies or clamping elements which have a buttress thread and the clamping element is screwed onto the clamping body over the entire thread length.
  • the clamping element can be pushed onto the clamping body in the axial direction, which significantly reduces the set-up time when converting, for example to a different clamping diameter or with a worn clamping element, which also results in lower costs, especially for small quantities leads.
  • Clamping body and clamping element are thus connected or connectable to one another in the manner of a bayonet lock, in which the two parts are pushed onto one another or plugged into one another and can be releasably connected to one another and separated again by turning. Due to the possibility of being able to slide the clamping element onto the clamping body by means of the grooves over the entire longitudinal section, a thread pitch can also be dispensed with for clamping elements and clamping bodies with buttress threads, which simplifies their production, since, for example, there are no special grinding machines. are required.
  • Side surfaces flanking the groove can extend vertically starting from the bottom surface of the groove or enclose an angle with the bottom surface which differs from 90 °. Furthermore, the side surfaces and / or the bottom surface can have a curved course, at least in sections.
  • the clamping surface or the clamping surface segment of the clamping element denotes that surface (s) of the clamping element on which the clamping surface pressing force acts via the connecting elements and which are brought into contact with the workpiece or tool during the clamping process and rest against this in the tensioned state.
  • a clamping force that counteracts the clamping surface pressing force is formed between the clamping surface or the clamping surface segment of the clamping element and the workpiece or tool.
  • the force is transmitted from the clamping body to the clamping element and to the workpiece or the tool via a pressing force angle and not just in the radial direction.
  • the force of a radial support surface pressing force acting on the two adjacent support surface segments is transmitted to the clamping surface segment via the connecting elements connecting the support surface segments to the clamping surface segment and thus via a clamping surface pressing force acting both in the radial direction and in the circumferential direction , whereby a radial expansion or constriction of the clamping element takes place.
  • both a workpiece or a tool can be clamped in that it is acted upon radially from the inside by means of the clamping element with a radially outwardly acting support surface pressing force and an outwardly acting clamping surface pressing force.
  • the generation of a reverse, radially inwardly acting support surface pressing force and a reverse, inwardly acting clamping surface pressing force, that is, by means of a clamping element surrounding the workpiece or tool from the outside, is also possible.
  • the clamping body is, for example, cylindrical, which in cooperation with a hollow cylindrical clamping element has the advantage over a conical design of the clamping body and / or the clamping element that the usable dimensions of the inside or outside diameter of the clamping element are not due to the conical shape of the clamping body are given, but that the inside or outside diameter can be flexibly adapted to the clamping task.
  • the clamping body and / or the clamping element it is possible for the clamping body and / or the clamping element to be conical or conical.
  • the tensioning device can comprise at least one axial adjusting element or displacement element in order to fix the tensioning element in the axial direction on the tensioning body by means of an axial displacement movement along one of the mutually facing support surfaces of tensioning body and tensioning element to bring axial displacement in the axial direction into contact with each other and / or to move sliding on each other, whereby the diameter of the clamping surface of the clamping element can be changed or changed in a direction radial to the central axis (or: can be enlarged or reduced or is enlarged or reduced) or whereby, when the clamping surface or clamping surface segment is already in contact with the workpiece or tool, a clamping force can be or is generated between the clamping element on the one hand and the workpiece or tool on the other.
  • the clamping force is an opposing clamping force resulting as a reaction to the radial support surface pressing force and the clamping surface pressing force, which acts from the workpiece or tool in the direction of the clamping element and creates a non-positive connection of the workpiece or tool.
  • the radial support surface pressing force and / or the clamping surface pressing force can also alternatively or in any combination also be generated hydraulically or pneumatically, thermally or also electromagnetically.
  • the tensioning device can comprise a locking element, for example a feather key, which can be pushed into the groove for rotationally fixing the tensioning element in a locking position.
  • a locking element for example a feather key
  • the two or more support surface segments of the tensioning element are each inserted into the two or more grooves of the tensioning body and the tensioning element is on the tensioning body in the axial direction relative to the latter pushed on or pushed into this until the clamping element reaches an axial end position.
  • the clamping element rests with one end face in particular on a stop surface of the clamping body and the support surface segments of the clamping element are arranged in the grooves ("change position").
  • the clamping element is then rotated around the central axis with respect to the clamping body, so that or until the support surface segments of the clamping element and the support surface segments of the clamping body are brought into contact with one another and / or in particular are arranged one behind the other in the radial direction ("locking position")
  • the degree of rotation depends on the number and dimensions of the support surface segments in the circumferential direction.
  • a locking element can then be inserted into one or more grooves in order to also fix the clamping element on the clamping body in the direction of rotation during the clamping process.
  • a locking element can be, for example, a feather key or a type of cage with two or more rods connected at the ends, which are each inserted into the two or more grooves.
  • an axial adjustment or displacement element is screwed onto the clamping body.
  • FIG. 1 shows a clamping element in a first embodiment in a perspective view
  • FIG. 2 shows a front view of the clamping element according to FIG. 1, 3 shows a clamping element in a second embodiment in a perspective view,
  • FIG. 4 shows a front view of the clamping element according to FIG. 3
  • FIG. 5 shows a detailed view of the clamping element according to FIG. 4
  • FIG. 6 shows a clamping element in a third embodiment in a perspective view
  • FIG. 7 shows a front view of the clamping element according to FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a detailed view of the clamping element according to FIG. 7,
  • FIG. 9 shows a clamping element in a fourth embodiment in a perspective view
  • FIG. 10 shows a front view of the clamping element according to FIG. 9,
  • FIG. 11 shows a clamping element in a fifth embodiment in a perspective view,
  • FIG. 12 shows a front view of the clamping element according to FIG. 11
  • FIG. 13 shows a clamping element in a sixth embodiment in a perspective view
  • FIG. 14 shows a front view of the clamping element according to FIG. 13
  • FIG. 15 shows a clamping element in a seventh embodiment in one
  • FIG. 16 shows a clamping element in an eighth embodiment in a cross section
  • FIG. 17 shows a clamping element in a ninth embodiment in a cross section
  • FIG. 20 shows a clamping element in a twelfth embodiment in a cross section
  • FIG. 21 shows a clamping element in a thirteenth embodiment in a cross section
  • FIG. 22 shows a clamping element in a fourteenth embodiment in a cross section
  • 23 shows a clamping element for clamping a workpiece with external toothing in a cross section
  • FIG. 24 shows a clamping element for clamping a workpiece with internal toothing in a first embodiment in a cross section
  • FIG. 25 shows a clamping element for clamping a workpiece with internal toothing in a second embodiment in a cross section
  • 26 shows a clamping element for clamping a workpiece with internal toothing in a third embodiment in a cross section
  • FIG. 27 shows a clamping element for clamping a workpiece with internal toothing in a fourth embodiment in a cross section
  • FIG. 28 shows a clamping element twisted in the axial direction for clamping a workpiece or tool in a perspective view
  • FIG. 29 shows a front view of the clamping element according to FIG. 28,
  • FIG. 30 shows a plan view of the clamping element according to FIG. 28,
  • FIG. 31 shows a detail of a clamping device in an untensioned state in a longitudinal section,
  • FIG 32 shows a detail of the clamping device according to FIG 3 li n a cross section
  • FIG. 34 shows a detail of the clamping device according to FIG. 33 in a cross section
  • FIG. 35 schematically shows the principle of radial expansion in an enlarged representation
  • FIG. 36 schematically shows the principle of mechanical tension in an untensioned state in an enlarged representation
  • 37 shows a schematic representation of a partially tensioned state in an enlarged representation
  • 38 shows a schematic representation of a tensioned state in an enlarged representation
  • FIG. 39 shows a clamping device in a longitudinal section
  • FIG. 40 schematically shows the principle of mechanical tension in a
  • FIG. 41 shows a clamping body in a side view
  • FIG. 42 shows a sectional view of the clamping body from FIG. 41
  • FIG. 43 shows an exploded view of a tensioning device with a tensioning body, tensioning element, locking element and axial adjusting element
  • FIG. 44 shows a sectional view of the clamping body and the clamping element from FIG. 43 in the changing position
  • a clamping element 1 for clamping a hollow cylindrical workpiece or tool according to a first embodiment for a
  • the clamping element 1 in the present case a clamping sleeve or clamping sleeve, is designed essentially as a hollow cylinder and runs around a central axis M, which extends in an axial direction Z of the clamping element 1.
  • the clamping element 1 has a clamping surface 3 and a support surface 2, the clamping surface 3 being formed by several clamping surface segments 4 and the supporting surface 2 by several supporting surface segments 5.
  • the clamping surface segments 4 and the support surface segments 5 are offset from one another in the circumferential direction U by an offset angle ⁇ .
  • the support surface segments 5 and the clamping surface segments 4 each extend along a circular arc with radius R 1 and radius R 2 , i.e.
  • extension elements 6, 7 are connected to two supporting surface segments 5 adjacent in the circumferential direction U, and the clamping surface segments 4 are offset from one another in the circumferential direction U by an offset angle ⁇ relative to the supporting surface segments 5.
  • the connecting elements 6, 7 extend in a direction having both a component in the radial direction R and a component in the circumferential direction U.
  • the connecting elements 6, 7 enclose a connecting angle ⁇ which has an angular dimension deviating from 90 °.
  • the connecting elements 6, 7 form an angle with the support surface segment 5.
  • the connecting elements 6, 7 are embodied here as webs which extend in a direction Z which is axial to the central axis M.
  • a first - in relation to the radial direction R - on the outside end section of the connecting element 6 is with a circumferential end section of the clamping surface segment 4 and a second end section - in relation to the radial direction R - of the connecting element 6 is with a circumferential end section of the support surface segment 5 connected.
  • a first end section of the connecting element 7 - lying on the outside in relation to the radial direction R - is with an end section - in relation to the circumferential direction U - of the clamping surface segment 4 and a second end section - in relation to the radial direction R inside - of the connecting element 7 is with a End section - related to the circumferential direction U - of the adjacent support surface segment 5 connected.
  • the support surface segments 5 and the clamping surface segments 4 are spaced apart from one another with the formation of gaps 8, 9 extending in a direction Z which is axial to the central axis M.
  • the clamping sleeve 1 thus has a meandering structure in cross section.
  • the clamping element 1 is provided for clamping a workpiece or tool from the inside.
  • a radial pressing force acts FR from the clamping body to the supporting surface segments 5 of the clamping element 1. Via the connecting elements 6, 7, this radial supporting surface pressing force FR is transmitted from two adjacent supporting surface segments 5 via connecting elements 6, 7 each to a clamping surface segment 4, so that on this one Clamping surface pressing force Fs is effective.
  • An effective direction of the radial support surface pressing force FA and an effective direction of the clamping surface pressing force Fs are offset by a pressing force angle g in the circumferential direction U.
  • clamping surface segments 4 each include a clamping surface body 10 extending in the radial direction R, in the circumferential direction U and in a direction Z axially to the central axis each forms a part of the clamping surface 3.
  • the support surface segments 5 also each include a support surface body 11 extending in the radial direction R and in a direction Z axial to the central axis M, the surface (or inside) of which at least partially forms the support surface 2 or a part of the support surface 2 in each case.
  • Axial end sections of the clamping surface segments 4 facing the end face of the clamping element 1 and the axial end sections of the support surface segments 5 facing the end face of the clamping sleeve 1 have a clamping surface area 12 oriented in a direction Z axial to the central axis M and in a radial direction R perpendicular to the central axis M or support surface area 13 in order to facilitate the introduction of a clamping body into the clamping element 1 and the introduction of the clamping element 1 into a workpiece or a tool.
  • FIG. 3 to 5 show a clamping element 1, in the present case a clamping sleeve or clamping sleeve, for clamping a hollow cylindrical workpiece according to a second embodiment.
  • the tensioning element 1 according to the second embodiment has essentially the same configuration as the tensioning element 1 described above, so that reference is made to the explanations made in this regard and only to the differences below between the two embodiments, which predominantly consists in the type of arrangement of the support surface segment with the connecting element.
  • a first - in relation to the radial direction R - external end portion of the connecting element 6 is with a circumferential end portion of the clamping surface segment 4 and a first - in relation to the radial direction R - external end portion of the connecting element 7 is connected to a circumferential end section of the clamping surface segment 4.
  • a second - in relation to the radial direction R - inner end section of the connecting element 6 is with a - in relation to the circumferential direction U - central section of the support surface segment 5, a second - in relation to the radial direction R - is an inner end section of the connecting element 7 connected to a central section - based on the circumferential direction U - of the adjacent support surface segment 5.
  • the support surface segments 5 are also widened in the circumferential direction compared to the first embodiment, the gap 9 thus has a smaller dimension. Due to the enlarged support surface 2, a lower surface pressure or force per unit area acts on a clamping body, which is inserted into the clamping element 1 during the clamping process, whereby the wear of the clamping body and the clamping element 1 is reduced.
  • the clamping surface segment 4, two connecting elements 6, 7 connecting the clamping surface segment 4 with two adjacent support surface segments 5 in the circumferential direction U and the two adjacent support surface segments 5 in the circumferential direction U also enclose a receiving space 14 between them, which via the gap 9 is accessible between the support surface segments 5.
  • a lubricant can be introduced into the receiving space 14 in order to enable the clamping element 1 to be lubricated with respect to the clamping body during the clamping process.
  • the clamping element 1 is in turn provided for clamping a workpiece or tool from the inside.
  • FIG. 6 to 8 show a clamping element 1, in the present case a clamping sleeve or clamping sleeve, for clamping a hollow cylindrical tool according to a third embodiment.
  • a clamping element 1 in the present case a clamping sleeve or clamping sleeve, for clamping a hollow cylindrical tool according to a third embodiment.
  • a first end section of the connecting element 7 - on the outside in relation to the radial direction R - is connected to a central section - in relation to the circumferential direction U - of the clamping surface segment 4 and a second end section - on the inside in relation to the radial direction R - of the connecting element 7 connected to a central section - based on the circumferential direction U - of the adjacent support surface segment 5.
  • the clamping surface 3 can be widened overall, in particular in the circumferential direction U, as can be seen in FIG Workpiece or tool reduced.
  • the clamping element 1 is in turn provided for clamping a workpiece or tool from the inside and has a receiving space or a reservoir 14 for a lubricant.
  • FIGS. 9 and 10 show a clamping element 1 for clamping a cylindrical workpiece or tool according to a fourth embodiment, which is used to clamp a workpiece from the outside.
  • the support surface 2 or the support surface segments 5 are thus formed on an outside of the clamping element 1, the clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 on an inside of the clamping element 1.
  • a support that acts on the support surface 2 or the support surface segments 5 during the clamping process - surface pressing force F A acts radially inwards.
  • the clamping surface pressing force Fs acting on the clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 via the connecting elements 6, 7 is also directed inwards.
  • FIGS. 11 and 12 and in FIGS. 13 and 14, clamping elements 1 designed as collet chucks for clamping a workpiece or tool according to a fifth or sixth embodiment are shown.
  • the term collet generally means, for example, clamping elements according to DIN ISO 15488.
  • the collets have a smaller dimension in a direction Z, which is axial to the central axis M, than the previously described clamping sleeves.
  • the clamping element 1 according to FIGS. 11 and 12 is designed for clamping a workpiece, in particular a hollow cylindrical workpiece, from the inside, the clamping element 1 according to FIGS. 13 and 14 for clamping a workpiece, especially a cylindrical workpiece, from the outside.
  • the support surfaces 2 are wedge-shaped in longitudinal section, so a dimension of the support surface body 11 in the radial direction R increases from one end face of the clamping element 1 to the other end face of the clamping element 1.
  • the connecting elements 6, 7 are oriented at an angle to one another and in opposite directions, ie when a force is generated or occurring in the circumferential direction U, one of the connecting elements 6, 7 stands up, the other lies flat. Furthermore, the connecting elements 6, 7 are oriented at an angle m with respect to the clamping surface segments 4 and the supporting surface segments 5. In FIGS. 15 to 22, further embodiments of a clamping element 1 are shown in cross section.
  • clamping elements 1 show clamping elements 1 in which the two connecting elements 6, 7 connecting a clamping surface segment 4 with two connecting elements 6, 7 connecting adjacent support surface segments 5 in the circumferential direction U are oriented parallel to one another.
  • the clamping element 1 according to a seventh embodiment in FIG. 15 has a division of 20
  • the clamping element 1 according to an eighth embodiment in FIG. 16 has a division of 30.
  • the connecting elements 6, 7 each have a straight course.
  • the clamping element 1 in a ninth embodiment according to FIG. 17 now comprises connecting elements 6, 7 which have a curved course between the support surface segment 5 and the clamping surface segment 4.
  • FIGS. 18 and 19 show further clamping elements 1 according to a tenth and eleventh embodiment, in which the connecting elements 6, 7 at an angle to one another, in the present case - starting from the support surface segments 5 with the formation of an acute angle in the radial direction R outwards - and under formation of an angle m with respect to the support surface segments 5, in the present case each at an angle of 4.5 ° or 18 ° with respect to the support surface segment 5 - Increase the force during the clamping process and a subsequent processing, since the connecting elements 6, 7 straighten up and thus oppose the acting force.
  • both connecting elements 6, 7 stand up and tension, in this case with a counterclockwise force or rotation acting in the direction of inclination, or lie flat and do not tension, in this case with a force or Clockwise rotation and thus counter to the direction of inclination.
  • FIG. 21 shows a clamping element for clamping a workpiece from the inside according to a thirteenth embodiment, in which the clamping surface 3 has the shape of a polygon in cross section, in the present case a triangle with rounded corners.
  • the clamping surface 3 has the shape of a polygon in cross section, in the present case a triangle with rounded corners.
  • clamping element 22 shows a clamping element for clamping a workpiece from the outside according to a fourteenth embodiment, in which the clamping surface 3 has the shape of a polygon, in the present case a square, in cross section.
  • the clamping surface 3 has the shape of a polygon, in the present case a square, in cross section.
  • FIG. 23 to 27 show clamping elements 1 according to a fifteenth to nineteenth embodiment for clamping a workpiece with external toothing (FIG. 23) or internal toothing (FIGS. 24 to 27).
  • the outer sides of the connecting elements 6, 7 advantageously at least partially form a further clamping surface 15 which faces the workpiece.
  • the clamping sleeve deforms in such a way that the clamping surface 15 engages in the internal toothing of the workpiece and, in the clamped state, additional clamping is generated not only in the opposite direction or in the radial direction R, but also in the circumferential direction U.
  • a geometry of the clamping surface 15, for example an orientation along a circle with a radius R 3 or also along an involute, allows an expansion of the clamping element 1 or . of the connecting elements 6, 7 not only in the radial direction R, but also in the circumferential direction U, so that the Clamping surface 15 and an internal toothing of the workpiece can be brought into contact with one another.
  • FIG. 23 shows a clamping element 1 for clamping a workpiece 101 with external teeth from the outside.
  • the clamping surface 15 of two connecting elements 6, 7 connecting a clamping surface segment 4 with two supporting surface segments 5 adjacent in the circumferential direction U and the clamping surface 3 of the clamping surface segment 4 form a common cylinder with a radius R 3 extending in the axial direction Z oriented clamping surface that engages in the toothing of the workpiece 101.
  • a section of the clamping element 1 delimited by the clamping surface 15 of the connecting elements 6, 7 and the clamping surface 3 of the clamping surface segment 4 is in the present case designed as a solid body, whereby the stability of the clamping element 1 is increased.
  • the clamping elements 1 shown in FIGS. 24 and 25 serve to clamp a workpiece 101 with internal toothing from the inside.
  • the clamping surface 15 of two connecting elements 6, 7 connecting a clamping surface segment 4 with two supporting surface segments 5 adjacent in the circumferential direction U and the clamping surface 3 of the clamping surface segment 4 form a common cylinder with a radius extending in the axial direction Z R 3 oriented clamping surface which engages in the toothing of the workpiece 101.
  • a section of the clamping element 1 bounded by the clamping surface 15 of the connecting elements 6, 7 and the clamping surface 3 of the clamping surface segment 4 is only partially filled or designed as a hollow profile, according to FIG. 24 the bounded section is a solid body educated.
  • the clamping element 1 according to FIG. 25 is softer than the clamping element 1 according to FIG. 24 or counteracts a deformation during the clamping process less strongly.
  • FIGS. 26 and 27 show clamping elements 1 for clamping a workpiece 101 with internal toothing from the inside, the clamping surfaces 15 of the connecting elements 6, 7 which engage in the toothing of the workpiece 101 Have the shape of an involute.
  • the section delimited by the clamping surfaces 15 of adjacent connecting elements 6, 7 and the clamping surface 3 of the clamping surface segment can in turn be designed as a solid body (FIG. 26) or only partially filled (FIG. 27).
  • FIG. 28 to FIG. 30 show, as a further, twentieth embodiment, a clamping element 1 which is twisted in the axial direction Z.
  • the axial end sections of the clamping surface segments 4 spaced apart from one another in the axial direction, the axial end sections of the support surface segments 5 spaced apart from one another in the axial direction Z and the axial end sections of the connecting element 6, 7 spaced apart in the axial direction Z are relative to the central longitudinal axis or central axis M are offset from one another in the circumferential direction U by a twist angle o.
  • FIGS. 31 to 34 schematically show a clamping device 100 with a clamping element 1 designed as a collet chuck according to FIGS. 11 and 12 in an unclamped state (FIGS. 31 and 32) and in a clamped state (FIGS. 33 and 34) for clamping (or: non-positive holding) of a workpiece 101, in the present case for clamping a workpiece 101 from the inside.
  • the clamping device 100 further comprises a clamping body 104 with a support surface 106 formed on an outer surface or jacket surface or outer wall of the clamping body 104.
  • the clamping surface 3 for frictional connection or clamping on a counter-clamping surface 103 of the workpiece 101 is formed by several clamping surface segments 4 on an outer surface or jacket surface or outer wall of the clamping element 1. In the unstressed state (FIGS. 31, 32), the clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 are spaced apart from the counter-clamping surface 103.
  • the clamping element 1 is moved axially by means of an insertion force FES, which acts in the Z direction or axially to the central axis M, and is thereby simultaneously deformed radially outward or excited.
  • FES an insertion force
  • the support surfaces 2 of the clamping element 1 slide on the support surface 106 of the clamping body 104, which leads to an expansion of the clamping element 1 until its clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 rest on the counter-clamping surface 103 of the workpiece 101 and then via a radial support surface.
  • Pressing force FA between the support surface 106 and the support surface segments 5 a clamping surface pressing force Fs acting on the clamping surface segments 4 is generated.
  • This results in the tensioned state (FIGS. 33, 34) in a tension force FR, which builds up between the counter tension surface 103 and the two or more tension surface segments 4.
  • the clamping surface segment 4 and the connecting element 6 or the clamping surface segment 4 and the connecting element 7 are each about a direction that is axial to the central axis M Z-extending pivot axis S pivotable to one another by a pivot angle, as shown in FIG.
  • the pivot angle En is greater in a tensioned state II (solid line) of the clamping element 1 than the pivot angle ei in an untensioned state I (dashed line) of the tensioning element 1.
  • the support surface segment 5 and the connecting element 6 or the support surface segment 5 and the connecting element 7 are each pivotable about a pivot axis S extending in a direction Z axially to the central axis M by a pivot angle, the pivot angle hp in the present case in one
  • the tensioned state II of the tensioning element 1 is greater than the pivot angle hi in an untensioned state I of the tensioning element 1.
  • the pivot angle between the clamping surface segment 4 and the connecting element 6 or the clamping surface segment 4 and the connecting element 7 is in one
  • the tensioned state of the tensioning element 1 is smaller than the pivot angle in an untensioned condition of the tensioning element 1.
  • the pivoting angle between the support surface segment 5 and the connecting element 6 or the support surface segment 5 and the connecting element 7 in a tensioned state of the tensioning element 1 is smaller than the pivot angle in an untensioned state of the tensioning element 1.
  • a clamping surface 3 or a clamping surface segment 4 two connecting elements 6, 7 and two support surfaces 2 or Abstützflä chensegmente 5 and the forces acting for a workpiece clamped from the inside are shown again separately in a cross-sectional view.
  • An effective direction of the radial support surface pressing force FA and an effective direction of the clamping surface pressing force Fs are offset by a pressing force angle g in the circumferential direction U.
  • An effective direction of the radial support surface pressing force FA and an effective direction of the resulting clamping force FR when clamping a workpiece or tool are offset by a clamping force angle d in the circumferential direction U.
  • the clamping surface 3 or the clamping surface segment 4 have, for example, a convex curvature. However, it is also conceivable that the curvature of the clamping surface 3 or the clamping surface segment 4 is variable or changeable over its width in the circumferential direction and the clamping surface 3 or the clamping surface segment 4 has, for example, convex and concave curved sections, i.e. a "wave-shaped" course shows.
  • the clamping device 100 comprises, in a clamping area 102 in which the clamping forces for clamping the workpiece 101 are made available or generated, a clamping element 1 with a clamping element 1 with one that is directed or pointing outward in the radial direction R or is arranged on an outer surface or jacket surface or outer wall Clamping surface 3, which is used for the frictional Connecting or clamping rests against a counter-clamping surface 103 of the workpiece 101, and with a clamping body 104 for clamping the clamping element 1 by exerting a clamping force on the clamping surface 3 and counter-clamping surface 103 central axis M of the tensioning device 100 and arranged coaxially to the tensioning body 104 around it or surrounding it.
  • the clamping device 100 comprises a shaft part 105 for connecting or coupling to a drive unit (not shown) in a manner known per se.
  • the clamping force is generated by means of at least one support element or a support surface 106 on an outer surface or jacket surface or outer wall of the clamping body 104 and at least one corresponding or interacting support element or a support surface 2 or two or more support surface segments 5 on an inner surface or radially inwardly directed inner wall of the clamping element 1.
  • the support surfaces 106 and support surface segments 5 have partial surfaces inclined in a wedge-shaped or sawtooth-like manner to the central longitudinal axis M of the clamping device 100 or the clamping body 104 and the clamping element 1.
  • a mechanical clamping element 108 can be displaced axially or linearly in a clamping movement direction ES parallel to the central longitudinal axis M in the Z direction, for example via a threaded pin 109, so that it can be moved axially or linearly via surface contact or after stopping an end-face thrust surface 110
  • the end face 111 of the clamping element 1 also moves the clamping element 1 linearly in the clamping movement direction ES.
  • the clamping element 108 and the threaded pin 109 together form an example of a displacement element.
  • the workpiece 101 arranged around the clamping element 1 is held axially in position by a stop on an annular body 112. It will Clamping element 1 is now linearly displaced in the clamping movement direction ES, so the support surface or surfaces 2 or support surface segments 5 of the clamping element 1 slide or slide on the support element (s) or support surfaces 106 of the clamping body 104. This leads to an expansion of the clamping element 1 to a level at which its clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 abut against the counter-clamping surface 103 of the workpiece 101 and then via a radial support surface pressing force F A between the support surfaces 106 and the support surface segments 5 on the Clamping surface segments 4 acting clamping surface pressing force Fs is generated.
  • clamping body 104 can also be displaced axially relative to the clamping element 1 by means of the clamping element 108.
  • the support surfaces 2 of the clamping element 1 have a buttress thread, as is also shown enlarged in FIG.
  • the support surfaces 2 are thus along a helical line or as or like a thread section which runs with a predetermined pitch P SG around the central axis and at the same time at an angle of inclination a to a direction Z axial to the central axis M or to a direction Z about the central axis M. running imaginary cylinder surface is inclined.
  • a support surface 106 of the clamping body 104 is also along a helical line or as or like a thread section which runs with a predetermined pitch P SG around the central axis M and at the same time at an angle of inclination ⁇ to a direction Z which is axial to the central axis M is inclined, formed.
  • FIG. 40 shows the principle of tension or flattening in the manner of a sawtooth thread in a longitudinal section in the axial direction, which principle also applies to all others Embodiments is transferable or applicable according to the invention.
  • a workpiece 101 is clamped by being acted upon from the inside by means of a clamping sleeve 1 by a clamping surface pressing force Fs, analogous to a clamping mandrel.
  • Fs clamping surface pressing force
  • the reverse clamping from the outside to the inside by means of a clamping sleeve surrounding the workpiece or tool from the outside is of course also possible, in particular as a chuck.
  • the tensioning element 1 is moved axially by means of an insertion force F ES , which acts in the Z direction or axially to the central axis M, and is thereby at the same time deformed or tensioned radially outward.
  • F ES an insertion force
  • one or more wedge-shaped support surface sections 112A of one or more support surface segments 5 of the clamping element 1, which are directed at an angle of inclination a to the axial direction or parallel to the central axis M, are on one or more correspondingly at the angle of inclination a in longitudinal section inclined support surface (s) sections 113A of the support surface 106 of the clamping body 104 and slide along this or it at the angle of inclination ⁇ .
  • the radially or approximately radially extending end surface (s) 112B of the support surface or segments 5 can abut with end surface (s) 113B of the adjacent support surface 106 and the support surfaces 112A and 113A also be slightly spaced apart, that is, they do not lie on top of one another or be arranged with play to one another.
  • the support elements or support surfaces 106, 2 are each designed or arranged in the form of a thread or along a helical line or helix, the pitch P SG of which corresponds to the distances between the support elements or support surfaces 106, 2 in the longitudinal section of FIG. speaks.
  • the pitch P SG of which corresponds to the distances between the support elements or support surfaces 106, 2 in the longitudinal section of FIG. speaks.
  • different shapes are also possible, in particular also support elements or support surfaces that are curved or provided with several flat surfaces.
  • the workpiece 101 is clamped from the inside, ie the clamping device 100 protrudes through the workpiece 101.
  • a clamping device is also called a clamping mandrel.
  • a workpiece or tool can also be clamped from the outside, ie the clamping device surrounds the workpiece or tool.
  • Such a clamping device is also called a chuck.
  • the clamping surfaces and support elements are reversed in their order in the radial direction compared to a clamping mandrel according to FIG. 39 and FIG. 40, ie the order from outside to inside now becomes the order from inside to outside.
  • a clamping body 204 is shown in FIGS.
  • the middle longitudinal section 202 has several grooves 214 running in the axial direction Z and parallel to one another for receiving several support surface segments 5 of a clamping element 1 and several support surface segments 206 running in the axial direction Z and parallel to one another, each extending over the entire central longitudinal section 202 extend.
  • the grooves 214 are evenly distributed in the circumferential direction U and the side surfaces flanking the grooves 214 in each case extend, starting from the bottom surface, at an angle different from 90 °.
  • the support surface segments 206 have partial surfaces inclined in a wedge-shaped or sawtooth-like manner to the central longitudinal axis M of the clamping body 104. In the circumferential direction U in each case neighboring, sawtooth-like partial surfaces are thus arranged in the axial direction Z on the same axial section.
  • a front longitudinal section 215 of the clamping body 204 has a stop surface 216 for the clamping element 1.
  • a rear longitudinal section 217 has a thread 218 onto which an axial adjusting element or displacement element 208 can be screwed.
  • FIG. 43 shows an exploded view of a clamping device 200 with the previously described clamping body 204, a clamping element 1 of the previously described embodiments, for example the clamping element 1 according to FIGS. 1 and 2, a locking element 210, in this case a feather key, and an axial adjusting element 208
  • the tensioning device 200 can comprise further components, for example a shaft part for connecting or coupling to a drive unit known per se, which are not explicitly shown here.
  • the clamping element 1 is first pushed onto the clamping body 204 in the axial direction Z, the support surface segments 5 being inserted into and into the grooves 214 slide along until the tensioning element 1 is in an axial end position with its front side in contact with the stop surface 216 of the front longitudinal section 215.
  • the support surface segments 5 are arranged in the complementary grooves 214 and are displaceable in the axial direction Z.
  • the support surface segments 206 of the clamping body 204 are guided within the gap 9 formed between the connecting elements 6, 7 and the clamping surface segment 4 of the clamping element 1 during the insertion device.
  • the clamping element 1 is then rotated about the central longitudinal axis M in the direction of the arrow D, in this case by an angular range of approximately 10 to 15 °, so that the support surface segments 5 of the clamping element 1 and the support surface segments 206 of the clamping body 204 fit together Are brought into contact and are arranged one behind the other in the radial direction R.
  • the locking element 210 is inserted into one of the grooves 214 as a rotation lock (locking position - FIG. 45).
  • the axial adjusting element 208 is then screwed onto the thread 218 of the rear longitudinal section 217 and the workpiece or tool can be clamped.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a clamping element (1) and to a clamping body (104, 204) for a clamping device (100, 200) for clamping a workpiece (101) or a tool, to such a clamping device (100, 200), and to a method for clamping a workpiece or tool. The clamping element (1) is oriented about at least one central axis (M) and has at least one clamping face (3) for the workpiece (101) or tool and at least one supporting face (2), facing away from the clamping face (3), for supporting on a supporting face (106) of a clamping body (104) of the clamping device (100). The clamping face (3) of the clamping element (1) is formed by two or more clamping-face segments (4) that are spaced apart from one another in the circumferential direction (U) about the central axis (M), the supporting face (2) of the clamping element (1) is formed by two or more supporting-face segments (5) that are spaced apart from one another in the circumferential direction (U) about the central axis (M), wherein the clamping-face segments (4) and the supporting-face segments (5) are spaced apart from one another in a radial direction (R). Each clamping-face segment (4) is connected via two connecting elements (6, 7) to two supporting-face segments (5) that are adjacent in the circumferential direction (U), and at least one clamping-face segment (4) and at least one supporting-face segment (5) connected to the clamping-face segment (4) via a connecting element (6, 7) are arranged in a manner offset with respect to one another in the circumferential direction (U) by an offset angle (β), with the result that an acting direction of a radial supporting-face pressing force (FA) acting on the supporting-face segment (5) of the clamping element (1) in a radial direction (R) and an acting direction of a clamping-face pressing force (FS) acting on the clamping-face segment (4) of the clamping element (1) both in a radial direction (R) and in the circumferential direction (U) are offset in the circumferential direction (U) by a pressing-force angle (γ) and/or an acting direction of the clamping-face pressing force (FS) acting both in a radial direction (R) and in the circumferential direction (U) and an acting direction of a clamping force (FR) acting on the clamping-face segment (4) of the clamping element (1) are offset in the circumferential direction by a clamping-force angle (δ).

Description

Titel: Spannelement, Spannkörper und Spannvorrichtung und Verfah- ren zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges Title: Clamping element, clamping body and clamping device and method for clamping a workpiece or tool
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Spannelement, wie eine Spannbüchse oder eine Spannzange, sowie einen Spannkörper für eine Spannvorrichtung, wie einen Spanndorn oder ein Spannfutter, zum Spannen von Werkstücken oder Werk- zeugen und eine Spannvorrichtung mit einem solchen Spannelement und Spannkörper. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges. Spannvorrichtungen oder Spannzeuge oder Spannsysteme zum Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. The invention relates to a clamping element, such as a clamping sleeve or a collet, and a clamping body for a clamping device, such as a mandrel or a chuck, for clamping workpieces or tools, and a clamping device with such a clamping element and clamping body. The invention also relates to a method for clamping a workpiece or tool. Clamping devices or clamping tools or clamping systems for clamping workpieces or tools are known in various designs.
Aus dem EMUGE Spanntechnikkatalog 135, Spannzeuge der Spitzenklasse mit dem Druckdatum September 2005 des Unternehmensverbundes EMUGE FRAN- KEN sind verschiedene Spannsysteme bekannt, die in einem Überblick auf den Seiten 10 bis 17 vorgestellt werden und dann auf den folgenden Seiten 18 bis 190 in speziellen Lösungen, insbesondere für die Kfz-Industrie, vorgestellt werden. Das Spiel zwischen dem Spannelement und dem Werkstück oder Werkzeug wird beim Spannen beseitigt und eine radiale, eventuell auch eine axiale Spannkraft aufgebaut. Various clamping systems are known from the EMUGE clamping technology catalog 135, top-class clamping tools with the printing date September 2005 of the EMUGE FRANKEN group of companies, which are presented in an overview on pages 10 to 17 and then on the following pages 18 to 190 in special solutions, especially for the automotive industry. The play between the clamping element and the workpiece or tool is eliminated during clamping and a radial, possibly also an axial clamping force is built up.
Bei dem als SP bezeichneten System, das auf Seite 12 des Kataloges darge- stellt wird, dehnt sich zur Spannung des Werkstücks oder Werkzeugs ein Span- nelement, vorliegend eine im Längsschnitt mäandrierte Spannhülse durch axi- ale Kraftbeaufschlagung radial aus. Bei dem als SZ bezeichneten Spannsystem wird gemäß Seite 12 des Kataloges ein Spannelement, in diesem Fall eine ge- schlitzte Spannzange durch eine axiale Kraftbeaufschlagung gegenüber dem Grundkörper (oder: Spannkörper) axial bewegt und über gegeneinander lau- fende Kegelflächen radial aufgeweitet. Ein spezielles Membranspannsystem SM ist auf Seite 14 beschrieben. In the system designated as SP, which is shown on page 12 of the catalog, a clamping force expands to clamp the workpiece or tool. nelement, in the present case a clamping sleeve meandering in longitudinal section through the application of axial force. In the clamping system designated as SZ, a clamping element, in this case a slotted collet, is moved axially with respect to the base body (or: clamping body) by an axial force application and is expanded radially over conical surfaces running against each other according to page 12 of the catalog. A special membrane clamping system SM is described on page 14.
Ein weiteres, als SG bezeichnetes Spannsystem ist auf Seite 13 des Kataloges beschrieben und weist ein Spannelement in Form einer geschlitzten Spann- büchse auf, die ein spezielles Sägengewinde aufweist, mit dem sie auf ein kor- respondierendes Sägengegengewinde auf dem Grundkörper (oder: Spannkör- per) aufgeschraubt wird. Die aufeinanderliegenden keilförmigen unter dem vorgegebenen Flankenwinkel angeordneten Kontaktflächen der beiden Sägen- gewinde sind nun durch eine axiale Kraftbeaufschlagung axial gegeneinander bewegbar und die Spannbüchse dehnt sich bei einer solchen axialen Bewegung in der Kraftrichtung gleichzeitig auf Grund des Flankenwinkels radial aus und spannt dadurch das außerhalb befindliche Werkstück. Die eingeleitete axiale Kraft wird an den unter dem Flankenwinkel gegeneinander geneigten Sägenge- windeflächen in eine axiale Kraftkomponente und eine nach außen wirkende radiale Kraftkomponente aufgeteilt. Die axiale Kraftkomponente erhöht das übertragbare Drehmoment und die Steifigkeit der Spannung. Another clamping system, known as SG, is described on page 13 of the catalog and has a clamping element in the form of a slotted clamping sleeve which has a special buttress thread with which it connects to a corresponding buttress thread on the base body (or: clamping body- is screwed on. The wedge-shaped contact surfaces of the two buttress threads that lie on top of one another and are arranged at the specified flank angle can now be moved axially against each other by applying an axial force and the clamping sleeve expands radially in the direction of force due to the flank angle due to the flank angle and thereby clamps the workpiece located outside . The axial force introduced is divided into an axial force component and an outwardly acting radial force component on the saw thread surfaces inclined towards each other at the flank angle. The axial force component increases the transmittable torque and the rigidity of the tension.
Neben diesen mechanischen Spannsystemen SP, SZ, SG und SM ist auf Seite 13 des Kataloges auch ein hydraulisches Spannsystem SH beschrieben, mit dem sich insbesondere lange dünnwandige Werkstücke und mehrere gleiche Werkstücke spannen lassen. Es handelt sich hierbei um geschlossene Systeme, die mit Hydrauliköl gefüllt sind, das mit einem Kolben druckbeaufschlagt wird. Der sich aufbauende Druck weitet die dünnwandige Dehnzone einer Dehnhülse radial auf und spannt das bzw. die Werkstücke. In addition to these mechanical clamping systems SP, SZ, SG and SM, a hydraulic clamping system SH is also described on page 13 of the catalog, with which, in particular, long, thin-walled workpieces and several identical workpieces can be clamped. These are closed systems that are filled with hydraulic oil that is pressurized with a piston. The pressure that builds up radially expands the thin-walled expansion zone of an expansion sleeve and clamps the work piece (s).
Aus WO 2019/170556 Al ist ein Spannelement zur Positionierung und/oder Fi- xierung eines Werkstückes oder Werkzeuges, umfassend eine Mehrzahl von -ragstegen, die jeweils eine innere und äußere Mantelfläche aufweisen, und eine Mehrzahl von elastischen Zwischengliedern, wodurch sich das Spannele- ment durch Dehnung oder Stauchung der elastischen Zwischenglieder aufwei- ten oder zusammendrücken lässt, bekannt. WO 2019/170556 A1 discloses a clamping element for positioning and / or fixing a workpiece or tool, comprising a plurality of Support webs, each having an inner and an outer jacket surface, and a plurality of elastic intermediate members, as a result of which the tensioning element can be expanded or compressed by stretching or compressing the elastic intermediate members.
Aus EP 2 747 922 Bl ist eine Vorrichtung zum Spannen eines Bauteils an ei- nem rotierenden Maschinenteil, insbesondere einer Auswuchtmaschine, be- kannt. Die Vorrichtung umfasst einen Grundkörper, einen innerhalb des Grund- körpers axial verschiebbar angeordneten Spanndorn und mehrere Spannein- richtungen, die durch Axialverschiebung des Spanndorns zwischen einer Löse- stellung und einer Spannstellung bewegbar sind, wobei die Spanneinrichtungen oberhalb des Grundkörpers radial zu dessen Mittelachse verschiebbare Spann- segmente sind und die Spannsegmente durch flexible Verbindungsstege mitei- nander verbunden sind. A device for clamping a component on a rotating machine part, in particular a balancing machine, is known from EP 2 747 922 B1. The device comprises a base body, a mandrel arranged axially displaceably within the base body and several clamping devices which can be moved between a release position and a clamping position by axially displacing the mandrel, the clamping devices being displaceable above the base body radially to its central axis - are segments and the clamping segments are connected to one another by flexible connecting webs.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein neues Spannelement sowie einen neuen Spannkörper für eine Spannvorrichtung und eine neue Spannvorrichtung anzu- geben. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges anzugeben. It is now the object of the invention to provide a new clamping element and a new clamping body for a clamping device and a new clamping device. A further object of the invention is to specify a method for clamping a workpiece or tool.
Die erstgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einem Spann- element gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten ergeben sich insbesondere aus den abhängigen Ansprüchen, und des Weiteren aus der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere den hie- rin beschriebenen Ausgestaltungen und Ausführungsformen. The first-mentioned object is achieved according to the invention with a tensioning element according to the features of claim 1. Advantageous configurations and variants emerge in particular from the dependent claims and furthermore from the following description, in particular the configurations and embodiments described herein.
Die hierin beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen gemäß der zu Grunde liegenden Erfindung sind nicht durch die in den Ansprüchen ge- wählte/n Merkmalskombination/en und die gewählten Rückbeziehungen be- schränkt. Jedes Merkmal einer Anspruchskategorie kann auch in einer anderen Anspruchskategorie beansprucht werden. Ferner kann jedes Merkmal in den Patentansprüchen, auch unabhängig von der jeweiligen anspruchsgemäßen Rückbeziehung, beispielsweise in einer beliebigen Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmal(en) der Ansprüche oder der nachfolgenden Be- schreibung beansprucht werden. Ferner kann jedes Merkmal, das in der nach- folgenden Beschreibung und/oder den anhängenden Zeichnungen offenbart und/oder im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben oder offenbart ist für sich, unabhängig oder losgelöst von dem Zusammenhang, in dem es steht, allein oder in jeglicher Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmalen, das oder die in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Zeichnungen beschrieben oder offenbart ist oder sind, beansprucht werden, insbesondere in dem Umfang, in welchem das jeweilige Merkmal zumindest ei- nen Beitrag zur Lösung der zu Grunde liegenden Aufgabe liefert. Insbesondere können auch jede der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen bzw. jedes der beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Merkmale für sich geson- dert und/oder in beliebigen Kombinationen beansprucht werden. The features and feature combinations described herein according to the underlying invention are not restricted by the feature combination / s selected in the claims and the selected back-references. Each feature of one claim category can also be claimed in another claim category. Furthermore, each feature in the claims can also be used independently of the respective back-reference according to the claims, for example in any combination with an or several other feature (s) of the claims or the following description are claimed. Furthermore, each feature that is disclosed in the following description and / or the appended drawings and / or described or disclosed in connection with the drawings can stand alone, independently or separately from the context in which it stands, alone or in any way Combination with one or more other features that is or are described or disclosed in the claims, the description and / or the drawings are claimed, in particular to the extent that the respective feature at least contributes to solving the underlying task provides. In particular, each of the configurations described below or each of the exemplary embodiments described and their features can be claimed separately and / or in any combination.
Das Spannelement, insbesondere Spannbüchse (oder: Spannhülse) oder Spannzange, gemäß Anspruch 1 ist für eine Spannvorrichtung zum Spannen (o- der: zum Einspannen oder Aufspannen) eines (rotierenden oder nicht rotieren- den) Werkstücks oder eines Werkzeugs vorgesehen, wobei a) das Spannelement um wenigstens eine zentrale Achse (oder: Mittellängs- achse) orientiert ist (oder: wenigstens eine zentrale Achse umläuft oder umgibt), b) das Spannelement wenigstens eine Spannfläche für das Werkstück oder Werkzeug (oder: wenigstens eine Spannfläche zum Zusammenwirken, ins- besondere kraftschlüssigen Anliegen, mit wenigstens eine Gegenspannflä- che an dem Werkstück oder Werkzeug) und wenigstens eine von der Spannfläche abgewandte Abstützfläche zum Abstützen an einer Abstütz- fläche eines Spannkörpers der Spannvorrichtung aufweist, c) die Spannfläche des Spannelementes von zwei oder mehreren Spannflä- chensegmenten gebildet ist, die in Umfangsrichtung um die zentrale Achse voneinander beabstandet sind, d) die Abstützfläche des Spannelementes von zwei oder mehreren Abstütz- flächensegmenten gebildet ist, die in Umfangsrichtung voneinander beab- standet sind, e) die Spannflächensegmente (4) und die Abstützflächensegmente (5) in Ra- dialrichtung (R) voneinander beabstandet sind, f) jeweils ein Spannflächensegment über zwei Verbindungselemente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflächensegmenten verbun- den ist (oder: jeweils ein Abstützflächensegment über zwei Verbindungs- elemente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Spannflächenseg- menten verbunden ist), und g) wobei wenigstens ein Spannflächensegment und wenigstens ein mit dem Spannflächensegment über ein Verbindungselement verbundenes Abstütz- flächensegment in Umfangsrichtung um einen Versatzwinkel versetzt zuei- nander angeordnet sind, wodurch eine Wirkrichtung einer auf das Ab- stützfl-chensegment des Spannelementes in Radialrichtung wirkenden ra- dialen Abstützflächen-Presskraft und eine Wirkrichtung einer auf das Spannflächensegment des Spannelementes sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung wirkenden Spannflächen-Presskraft um einen Presskraftwinkel und/oder eine Wirkrichtung der sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung wirkenden Spannflächen-Presskraft und eine Wirkrichtung einer auf das Spannflächensegment des Spannelementes wirkenden Spannkraft um einen Spannkraftwinkel in Umfangsrichtung versetzt sind. The clamping element, in particular clamping sleeve (or: clamping sleeve) or collet, according to claim 1, is provided for a clamping device for clamping (or: for clamping or clamping) a (rotating or non-rotating) workpiece or a tool, wherein a) the clamping element is oriented around at least one central axis (or: central longitudinal axis) (or: at least one central axis revolves or surrounds), b) the clamping element has at least one clamping surface for the workpiece or tool (or: at least one clamping surface for interaction, ins - has special frictional engagement, with at least one counter-clamping surface on the workpiece or tool) and at least one support surface facing away from the clamping surface for support on a support surface of a clamping body of the clamping device, c) the clamping surface of the clamping element of two or more clamping surfaces chensegmenten is formed, which are spaced from one another in the circumferential direction about the central axis are, d) the support surface of the clamping element is formed by two or more support surface segments which are spaced from one another in the circumferential direction, e) the clamping surface segments (4) and the supporting surface segments (5) are spaced apart from one another in the radial direction (R), f) each clamping surface segment is connected via two connecting elements to two supporting surface segments that are adjacent in the circumferential direction (or: one supporting surface segment is connected by two Connecting elements is connected to two adjacent clamping surface segments in the circumferential direction), and g) at least one clamping surface segment and at least one supporting surface segment connected to the clamping surface segment via a connecting element are arranged offset from one another in the circumferential direction by an offset angle, creating a direction of action a radial support surface pressing force acting on the supporting surface segment of the clamping element in the radial direction and an effective direction of a clamping surface pressing force acting on the clamping surface segment of the clamping element both in the radial direction and in the circumferential direction by a pressing force angle and / or an effective direction of the clamping surface pressing force acting both in the radial direction and in the circumferential direction and an effective direction of a clamping force acting on the clamping surface segment of the clamping element are offset by a clamping force angle in the circumferential direction.
Unter Abstützfläche ist diejenige Fläche des Spannelementes zu verstehen, die während eines Einspannvorgangs mit einer Abstützfläche des Spannkörpers in Kontakt gebracht werden und/oder sich gleitend aufeinander bewegen, wodurch der Durchmesser des Spannelementes und somit der Durchmesser von deren Spannfläche in einer zur zentralen Achse radialen Richtung verän- derbar ist, also vergrößerbar oder verkleinerbar ist, oder sich verändert, also vergrößert oder verkleinert. Im gespannten Zustand liegen die Abstützfläche des Spannkörpers und die Abstützfläche des Spannelementes aneinander und es bildet sich eine radial wirkende Abstützflächen-Presskraft zwischen der Ab- stützfläche des Spannkörpers und der Abstützfläche des Spannelementes aus. Die Spannfläche des Spannelementes bezeichnet diejenige Fläche des Spann- elementes, die während des Einspannvorgangs mit dem Werkstück oder Werk- zeug in Kontakt gebracht wird und im gespannten Zustand an diesem anliegt, wodurch sich zwischen der Spannfläche des Spannelementes und dem Werk- stück oder Werkzeug eine radial wirkende, eventuell auch eine axial wirkende Spannkraft ausbildet. The support surface is to be understood as that surface of the clamping element that is brought into contact with a support surface of the clamping body during a clamping process and / or that slide on each other, whereby the diameter of the clamping element and thus the diameter of its clamping surface in a direction radial to the central axis is changeable, that is to say can be enlarged or reduced, or changes, that is to say enlarged or reduced. In the clamped state, the support surface of the clamping body and the support surface of the clamping element lie against one another and a radially acting support surface pressing force is formed between the support surface of the clamping body and the support surface of the clamping element. The clamping surface of the clamping element denotes that surface of the clamping element which is brought into contact with the workpiece or tool during the clamping process and rests against it in the clamped state, whereby a radially acting, possibly also an axially acting clamping force forms.
Gemäß der Erfindung ist wenigstens ein Spannflächensegment des Spannele- mentes über Verbindungselemente mit zwei Abstützflächensegmenten des Spannelementes verbunden bzw. jeweils ein Abstützflächensegment ist über zwei Verbindungselemente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Spann- flächensegmenten verbunden, wobei das Spannflächensegment gegenüber den Abstützflächensegmenten in Umfangsrichtung jeweils um einen Versatzwinkel versetzt ist bzw. wobei das Abstützflächensegment gegenüber den Spannflä- chensegmenten in Umfangsrichtung jeweils um einen Versatzwinkel versetzt ist. Zudem sind das Spannflächensegment und das Abstützflächensegment in Radialrichtung voneinander beabstandet. Die Verbindungselemente weisen hierfür eine Erstreckungskomponente in Radialrichtung und/oder in Umfangs- richtung auf. Die auf benachbarte Abstützflächensegmente wirkende radiale Abstützflächen-Presskraft wird über die die Abstützflächensegmente mit dem Spannflächensegment verbindenden Verbindungselemente auf das Spannflä- chensegment übertragen, wodurch eine radiale Aufweitung oder Einschnürung des Spannelementes erfolgt. Die Kraftübertragung innerhalb des Spannelemen- tes erfolgt somit unter einem Presskraft-Winkel und nicht nur in Radialrich- tung. Die Verbindungselemente sind derart flexibel, dass deren Erstreckung in Radial- und in Umfangsrichtung veränderbar ist. According to the invention, at least one clamping surface segment of the clamping element is connected via connecting elements to two supporting surface segments of the clamping element or one supporting surface segment is connected via two connecting elements to two circumferentially adjacent clamping surface segments, the clamping surface segment being offset from the supporting surface segments by an offset angle in the circumferential direction is offset or wherein the support surface segment is offset in the circumferential direction by an offset angle in relation to the clamping surface segments. In addition, the clamping surface segment and the support surface segment are spaced apart from one another in the radial direction. For this purpose, the connecting elements have an extension component in the radial direction and / or in the circumferential direction. The radial support surface pressing force acting on adjacent support surface segments is transmitted to the clamping surface segment via the connecting elements connecting the support surface segments to the clamping surface segment, whereby a radial expansion or constriction of the clamping element takes place. The force transmission within the clamping element thus takes place at a pressing force angle and not just in the radial direction. The connecting elements are flexible in such a way that their extension can be changed in the radial and circumferential directions.
Die Abstützflächensegmente und Spannflächensegmente sind in Umfangsrich- tung zumindest teilweise versetzt gegeneinander angeordnet. Mit anderen Worten: Die Abstützflächensegmente und Spannflächensegmente sind in Radi- alrichtung zumindest teilweise nicht fluchtend hintereinander angeordnet. Mit anderen Worten: Es existiert wenigstens eine die zentrale Achse enthaltende und sich in Radialrichtung erstreckende Ebene, welche nur eines der Abstütz- flächensegmente oder eines der Spannflächensegmente schneidet. Der Ver- satzwinkel ist vorliegend definiert als der Winkel zwischen einer Abstützflä- chenebene, die auf das Abstützflächensegment senkrecht steht und eine sich in einer zur zentralen Achse axialen Richtung erstreckende Mittellängsachse bzw. zentrale Achse des Abstützflächensegmentes enthält, und einer Spannflä- chenebene, die auf das Spannflächensegment senkrecht steht und eine sich in einer zur zentralen Achse axialen Richtung erstreckende Mittellängsachse bzw. zentrale Achse des Spannflächensegmentes enthält. The support surface segments and clamping surface segments are at least partially offset from one another in the circumferential direction. In other words: the support surface segments and clamping surface segments are at least partially not aligned one behind the other in the radial direction. In other words: there is at least one containing the central axis and a plane extending in the radial direction which intersects only one of the support surface segments or one of the clamping surface segments. The offset angle is defined in the present case as the angle between a support surface plane, which is perpendicular to the support surface segment and contains a central longitudinal axis or central axis of the support surface segment that extends in a direction axial to the central axis, and a clamping surface plane that extends on the clamping surface segment is perpendicular and contains a central longitudinal axis or central axis of the clamping surface segment extending in a direction axial to the central axis.
Das Spannelement, also die Spannflächensegmente, Abstützflächensegmente und Verbindungselemente sind insbesondere einstückig ausgebildet. The clamping element, that is to say the clamping surface segments, support surface segments and connecting elements, are in particular formed in one piece.
Vorzugsweise weist das Spannelement in Umfangsrichtung einen gleichmäßi- -en Versatz der Spannflächensegmente und Abstützflächensegmente, also gleichbleibende Versatzwinkel auf. The clamping element preferably has a uniform offset of the clamping surface segments and support surface segments in the circumferential direction, that is to say constant offset angles.
Die radiale Abstützflächen-Presskraft und/oder die Spannflächen-Presskraft lässt sich beispielsweise mechanisch, beispielsweise durch Verschiebung eines Spannkörpers gegenüber dem Spannelement und einer daraus resultierenden radialen Aufweitung oder Einschnürung des Spannelementes, hydraulisch oder pneumatisch, beispielsweise durch innerhalb des Spannelementes angeordnete mit einem hydraulischen bzw. gasförmigen Medium gefüllte hydraulische bzw. pneumatische Kammern, die mit hydraulischem bzw. pneumatischem Druck be- aufschlagbar sind, um sich zu vergrößern oder zu verkleinern, thermisch, bei- spielsweise durch Aufheizen oder Abkühlen des Spannkörpers, oder auch elekt- romagnetische erzeugen. Denkbar sind auch Kombinationen der vorstehend genannten Möglichkeiten zur Erzeugung der radiale Abstützflächen-Presskraft und/oder der Spannflächen-Presskraft. Eine hydraulische Beaufschlagung des Spannkörpers hat den Vorteil, dass keine sogenannten „Stick-Slip-Effekte", bei denen der Spannkörper und das Spannelement ruckartig aufeinander gleiten, auftreten. Insbesondere in Kombination mit einer mechanischen Beaufschla- gung bietet eine hydraulische Beaufschlagung des Spannkörpers eine feinere Stellgröße zum Spannen des Werkstückes oder Werkzeuges. The radial support surface pressing force and / or the clamping surface pressing force can be, for example, mechanically, for example by shifting a clamping body with respect to the clamping element and a resulting radial expansion or constriction of the clamping element, hydraulically or pneumatically, for example by means of a hydraulic or pneumatic device arranged inside the clamping element Hydraulic or pneumatic chambers filled with gaseous medium to which hydraulic or pneumatic pressure can be applied in order to enlarge or reduce, generate thermally, for example by heating or cooling the clamping body, or also generate electromagnetic chambers. Combinations of the above-mentioned possibilities for generating the radial support surface pressing force and / or the clamping surface pressing force are also conceivable. Hydraulic loading of the clamping body has the advantage that there are no so-called "stick-slip effects" in which the clamping body and the clamping element slide jerkily on one another, appear. Particularly in combination with mechanical loading, hydraulic loading of the clamping body offers a finer manipulated variable for clamping the workpiece or tool.
Es sei hier darauf hingewiesen, dass der Begriff Spannelement hier in einem allgemeinen Sinne verstanden wird und jedes Spannelement umfasst, das in einer beliebigen Form oder mit einer beliebig geformten Wandung die Achse zumindest überwiegend, vorzugsweise vollständig oder geschlossen umgibt o- der umschließt und innen wenigstens teilweise hohl ist oder mit einem Hohl- raum versehen ist sowie axial gesehen wenigstens an einer Seite, vorzugs- weise an beiden Seiten, wenigstens teilweise nach außen offen ist. So umfasst der Begriff Spannelement auch ohne Beschränkung der Allgemeinheit Körper mit zumindest überwiegend zylindrischen und/oder mit Absätzen versehenen und/oder mit Kegelflächen und/oder mit Gewinden versehenen Innen- und/o- der Außenflächen und insbesondere auch Spannbüchsen oder Spannhülsen und Spannzangen sowie hülsenartige Spanneinsätze. Etwaige im Fachjargon ein- schränkende Deutungen des Begriffs Spannelement sind deshalb ohne Belang. It should be pointed out here that the term tensioning element is understood here in a general sense and includes any tensioning element that at least predominantly, preferably completely or closed, surrounds the axis in any shape or with any wall, or at least encloses it inside is partially hollow or is provided with a cavity and, viewed axially, is at least partially open to the outside at least on one side, preferably on both sides. The term clamping element also includes, without restricting generality, bodies with at least predominantly cylindrical and / or provided with shoulders and / or with conical surfaces and / or with threads inner and / or outer surfaces and in particular also clamping sleeves or clamping sleeves and collets as well as sleeve-like Clamping inserts. Any restrictive interpretations of the term clamping element in technical jargon are therefore irrelevant.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich wenigstens eines der zwei oder mehreren, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Abstütz- flächensegmente des Spannelementes in einer zur zentralen Achse axialen Richtung und/oder in Umfangsrichtung und/oder wenigstens eines der zwei o- der mehreren, in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Spannflächen- segmente des Spannelementes erstreckt sich jeweils in einer zur zentralen Achse axialen Richtung und/oder in Umfangsrichtung. According to an advantageous development, at least one of the two or more circumferentially spaced support surface segments of the clamping element extends in a direction axial to the central axis and / or in the circumferential direction and / or at least one of the two or more circumferentially spaced apart The clamping surface segments of the clamping element each extend in a direction axial to the central axis and / or in the circumferential direction.
Die Verbindungselemente sind insbesondere als Stege ausgebildet, die sich in einer zur zentralen Achse axialen Richtung erstrecken, wobei jeweils ein Spannflächensegment über zwei Stege mit zwei in Umfangsrichtung benach- barten Abstützflächensegmenten verbunden ist (oder: wobei jeweils ein Ab- stützflächensegment über zwei Verbindungselemente mit zwei in Umfangsrich- tung benachbarten Spannflächensegmenten verbunden ist). Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen weist das Spannelement we- nigstens eines oder eine beliebige Kombination der folgenden Merkmale auf: a) ein erster, äußerer oder innerer (oder: außenliegender oder innenlie- gender) Endabschnitt des Verbindungselementes ist mit einem Umfangs- Endabschnitt des Spannflächensegmentes und ein zweiter, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselementes ist mit einem Umfangs- Endabschnitt des Abstützflächensegmentes verbunden, b) ein erster, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselemen- tes ist mit einem Umfangs-Endabschnitt des Spannflächensegmentes und ein zweiter, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselementes ist einem Zentralabschnitt des Abstützflächensegmentes verbunden, c) ein erster, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselemen- tes ist mit einem Zentralabschnitt des Spannflächensegmentes und ein zweiter, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselementes ist einem Umfangs-Endabschnitt des Abstützflächensegmentes verbunden, d) ein erster, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselements ist mit einem Zentralabschnitt des Spannflächensegmentes und ein zwei- ter, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselementes ist ei- nem Zentralabschnitt des Abstützflächensegmentes verbunden. The connecting elements are designed in particular as webs that extend in a direction axial to the central axis, with one clamping surface segment being connected via two webs to two support surface segments that are adjacent in the circumferential direction (or: one support surface segment is connected by two connecting elements with two is connected in the circumferential direction adjacent clamping surface segments). According to further preferred embodiments, the tensioning element has at least one or any combination of the following features: second, outer or inner end section of the connecting element is connected to a circumferential end section of the support surface segment, b) a first, outer or inner end section of the connecting element is connected to a circumferential end section of the clamping surface segment and a second, outer or inner end section of the connecting element connected to a central portion of the support surface segment, c) a first, outer or inner end portion of the connecting element is connected to a central portion of the clamping surface segment and a second, outer or inner end portion of the connecting element is a peripheral end portion s supporting surface segment, d) a first, outer or inner end section of the connecting element is connected to a central section of the clamping surface segment and a second, outer or inner end section of the connecting element is connected to a central section of the supporting surface segment.
Unter dem Begriff „äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselemen- -es" sind sich an das Spannflächensegment bzw. das Abstützflächensegment anschließende, in einer senkrecht zu der axialen Richtung durch den „Zentral abschnitt des Verbindungselementes" voneinander abgegrenzte Abschnitte des Verbindungselementes zu verstehen. Unter dem Begriff „Umfangs-Endabschnitt des Spannflächensegmentes" bzw. „Umfangs-Endabschnitt des Abstützflächen- segmentes" sind bezüglich der Umfangsrichtung durch den „Zentralabschnitt des Spannflächensegmentes" bzw. den „Zentralabschnitt des Abstützflächen- segmentes" voneinander abgegrenzte Abschnitte zu verstehen. Die Endab- schnitte sowie die Zentralabschnitte erstrecken sich vorzugsweise zumindest teilweise in einer zur zentralen Achse axialen Richtung. Eine auf die Abstützfläche oder das Abstützflächensegment wirkende radiale Abstützflächen-Presskraft wird somit über das Verbindungselement von einem Endabschnitt oder Zentralabschnitt des Abstützflächensegmentes auf einen Endabschnitt oder Zentralabschnitt des Spannflächensegments übertragen und wirkt dort als Spannflächen-Presskraft. Durch unterschiedliche Verbindungs- punkte und damit einhergehende unterschiedliche Winkel der Verbindungsele- mente gegenüber dem Abstützflächensegment und/oder dem Spannflächenseg- ment lässt sich die Stärke der Spannflächen-Presskraft variieren. The term "outer or inner end section of the connecting element" is to be understood as meaning sections of the connecting element which adjoin the clamping surface segment or the support surface segment and are delimited from one another in a perpendicular to the axial direction by the "central section of the connecting element". The term "circumferential end section of the clamping surface segment" or "circumferential end section of the supporting surface segment" is to be understood as meaning sections delimited from one another with respect to the circumferential direction by the "central section of the clamping surface segment" or the "central section of the supporting surface segment". The end sections and the central sections preferably extend at least partially in a direction that is axial to the central axis. A radial support surface pressing force acting on the support surface or the support surface segment is thus transmitted via the connecting element from an end section or central section of the support surface segment to an end section or central section of the clamping surface segment and acts there as a clamping surface pressing force. The strength of the clamping surface pressing force can be varied through different connection points and the associated different angles of the connection elements with respect to the support surface segment and / or the clamping surface segment.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Spannelementes weist wenigstens eines der Verbindungselemente bezogen auf einen Querschnitt zur axialen Richtung zwischen dem Abstützflächensegment und dem Spannflächensegment einen geradlinigen (oder: linearen) Verlauf oder einen zumindest teilweise ge- krümmten (oder: gebogenen) Verlauf aufweist. According to an advantageous development of the clamping element, at least one of the connecting elements has a straight (or: linear) course or an at least partially curved (or: curved) course with respect to a cross section to the axial direction between the support surface segment and the clamping surface segment.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind in axialer Richtung voneinander beabstandete Axial-Endabschnitte (oder: axiale Endabschnitte o- der vorderer und hinterer Endabschnitt) eines Spannflächensegmentes und/o- der in axialer Richtung voneinander beabstandete Axial-Endabschnitte eines Abstützflächensegmentes und/oder in axialer Richtung voneinander beabstan- dete Axial-Endabschnitte eines Verbindungselements bezüglich der Mittellängs- achse bzw. zentralen Achse in Umfangsrichtung um einen Drallwinkel gegenei- nander versetzt. Mit anderen Worten: Die Spannflächensegmente und/oder Ab- stützflächensegmente und/oder Verbindungselemente sind in axialer Richtung gedrallt und die Axial-Endabschnitte des Spannflächensegments und/oder des Abstützflächensegments und/oder des Verbindungselements sind in Umfangs- richtung zueinander versetzt. Beispielsweise kann hierbei ein solcher Drallwin- kel vorgesehen sein, dass voneinander beabstandete Axialabschnitte jeweils benachbarter Spannflächensegmente und/oder Abstützflächensegmente in axi- aler Richtung vollständig hintereinander liegen („Teilung von 1") oder sich in axialer Richtung jeweils hälftig überlappen („Teilung von V2"). Ein solches ge- dralltes Spannelement verbessert die Fassung bzw. Spannbarkeit des Werkstü- ckes oder Werkzeuges, insbesondere beim Einspannvorgang mittels eines ein Sägengewinde aufweisenden Spannelementes, welches auf einen ein korres- pondierendes Sägengegengewinde aufweisenden Spannkörper aufgeschraubt wird. Durch axiale Kraftbeaufschlagung werden Spannelement und Spannkör- per anschließend in axialer Richtung gegeneinander bewegt und die eingelei- tete axiale Kraft wird an den unter dem Flankenwinkel gegeneinander geneig- ten Sägengewindeflächen in eine axiale Kraftkomponente und eine nach außen wirkende radiale Kraftkomponente aufgeteilt, wodurch das Spannelement in Radialrichtung geweitet oder eingeschnürt wird, sodass das Werkstück ge- spannt wird. According to a further advantageous embodiment, axially spaced apart axial end sections (or: axial end sections or the front and rear end sections) of a clamping surface segment and / or the axial end sections of a support surface segment spaced apart from each other in the axial direction and / or in the axial direction Axial end sections of a connecting element, spaced apart from one another, offset from one another by an angle of twist with respect to the central longitudinal axis or central axis in the circumferential direction. In other words: the clamping surface segments and / or supporting surface segments and / or connecting elements are twisted in the axial direction and the axial end sections of the clamping surface segment and / or the supporting surface segment and / or the connecting element are offset from one another in the circumferential direction. For example, such a twist angle can be provided that axial sections of adjacent clamping surface segments and / or support surface segments that are spaced apart from one another lie completely one behind the other in the axial direction (“division of 1”) or each overlap in half in the axial direction (“division of V2 "). Such a twisted clamping element improves the setting or the clamping ability of the workpiece or tool, in particular during the clamping process by means of a Buttress thread having clamping element which is screwed onto a clamping body having a corresponding buttress thread. By applying an axial force, the clamping element and clamping body are then moved against each other in the axial direction and the axial force introduced is divided into an axial force component and an outwardly acting radial force component on the buttress thread surfaces that are inclined towards each other at the flank angle, whereby the clamping element is divided into Is widened or constricted in the radial direction so that the workpiece is clamped.
Eine weitere Ausgestaltung des Spannelementes sieht vor, dass wenigstens zwei der ein Spannflächensegment mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflächensegmenten verbindenden Verbindungselemente gemäß wenigs- tens einem oder einer beliebigen Kombination der folgenden Merkmale ausge- bildet sind: a) die Verbindungselemente sind in einer zur zentralen Achse axialen Richtung parallel zueinander orientiert, b) die Verbindungselemente sind in einer zur zentralen Achse axialen Richtung unter einem Winkel zueinander orientiert, c) die Verbindungselemente sind in einer zur zentralen Achse axialen Richtung unter einem Winkel gegenüber dem Spannflächensegment und/oder dem Abstützflächensegment orientiert. Another embodiment of the clamping element provides that at least two of the one clamping surface segment with two connecting elements connecting in the circumferential direction adjacent support surface segments are designed according to at least one or any combination of the following features: a) the connecting elements are in an axial to the central axis Direction parallel to one another, b) the connecting elements are oriented at an angle to one another in a direction axial to the central axis, c) the connecting elements are oriented at an angle to the clamping surface segment and / or the support surface segment in a direction axial to the central axis.
Parallel zueinander orientierte Verbindungselemente, die insbesondere zudem unter einem Winkel gegenüber dem Spannflächensegment und/oder dem Ab- stützflächensegment orientiert sind, sind somit in Umfangsrichtung gleichsin- nig orientiert. Abhängig von der Orientierungsrichtung der Verbindungsele- mente bzw. der Richtung des Torsionsmomentes bzw. der auf das Werkstück wirkenden Torsionskräfte oder einer Tangentialkraft, beispielsweise bei der Be- arbeitung, tritt ein Freilaufeffekt oder ein Sperreffekt auf, d.h. die Verbin- dungselemente legen sich flach oder stellen sich entgegen. Dadurch lässt sich die Spannkraft erhöhen. Das Spannflächensegment und das Verbindungselement sind dabei insbeson- dere jeweils um eine sich in einer zur zentralen Achse axialen Richtung erstre- ckende Schwenkachse um einen Schwenkwinkel zueinander schwenkbar (oder: bewegbar), wobei der Schwenkwinkel in einem gespannten Zustand des Span- nelements größer oder kleiner ist als in einem ungespannten Zustand des Spannelements. Das Abstützflächensegment und das Verbindungselement sind dabei insbesondere jeweils um eine sich in einer zur zentralen Achse axialen Richtung erstreckende Schwenkachse um einen Schwenkwinkel zueinander schwenkbar, wobei der Schwenkwinkel in einem gespannten Zustand des Span- nelements größer oder kleiner ist als in einem ungespannten Zustand des Spannelements. Connecting elements which are oriented parallel to one another and which in particular are also oriented at an angle with respect to the clamping surface segment and / or the support surface segment are thus oriented in the same direction in the circumferential direction. Depending on the direction of orientation of the connecting elements or the direction of the torsional moment or the torsional forces acting on the workpiece or a tangential force, for example during machining, a free-wheeling effect or a blocking effect occurs, ie the connecting elements lie flat or oppose. This increases the resilience. The clamping surface segment and the connecting element are in particular each swivelable (or: movable) about a swiveling axis extending in a direction axial to the central axis relative to one another by a swivel angle, the swiveling angle being greater or smaller in a tensioned state of the clamping element is than in an untensioned state of the tensioning element. The support surface segment and the connecting element are in particular each pivotable about a pivot axis extending in a direction axial to the central axis by a pivot angle to one another, the pivot angle in a tensioned state of the clamping element being greater or smaller than in an untensioned state of the tensioning element.
Mit anderen Worten: Der Verbindungsbereich zwischen Verbindungselement und Abstützflächensegment und/oder der Verbindungsbereich zwischen Verbin- dungselement und Spannflächensegment bildet eine elastische Verformungs- zone oder ein Gelenk, wodurch eine radiale Aufweitung, d.h. eine Vergröße- rung des Schwenkwinkels im gespannten Zustand, oder radiale Einschnürung, d.h. eine Verkleinerung des Schwenkwinkels im gespannten Zustand, des Spannelements erreicht werden kann, sobald eine radiale Abstützflächen- Presskraft wirkt. In other words: the connection area between the connection element and the support surface segment and / or the connection area between the connection element and the clamping surface segment forms an elastic deformation zone or a joint, which results in a radial expansion, ie an increase in the swivel angle in the clamped state, or a radial constriction , ie a reduction in the pivot angle in the clamped state, of the clamping element can be achieved as soon as a radial support surface pressing force acts.
Die Aufgabe wird ferner gelöst mit einem Spannelement gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8. Das Spannelement, insbesondere mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmalen, insbesondere eine Spannbüchse o- der Spannzange, für eine Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstücks o- der eines Werkzeugs, weist die folgenden Merkmale auf: a) das Spannelement ist um wenigstens eine zentrale Achse orientiert, b) das Spannelement weist wenigstens eine Spannfläche für das Werkstück oder Werkzeug und wenigstens eine von der Spannfläche abgewandte Ab- stützfläche zum Abstützen an einer Abstützfläche eines Spannkörpers der Spannvorrichtung auf, c) die Spannfläche des Spannelementes ist von zwei oder mehreren Spann- flächensegmenten gebildet, die in Umfangsrichtung um die zentrale Achse voneinander beabstandet sind, d) die Abstützfläche des Spannelementes ist von zwei oder mehreren Ab- stützflächensegmenten gebildet, die in Umfangsrichtung um die zentrale Achse voneinander beabstandet sind, e) die Spannflächensegmente und die Abstützflächensegmente sind in Radi- alrichtung voneinander beabstandet, f) jeweils ein Spannflächensegment ist über zwei Verbindungselemente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflächensegmenten verbun- den ist, g) wenigstens ein Spannflächensegment und wenigstens ein mit dem Spann- flächensegment über ein Verbindungselement verbundenes Abstützflä- -hensegment sind in Umfangsrichtung um einen Versatzwinkel versetzt zueinander angeordnet, wobei die Verbindungselemente in einer zur zent- ralen Achse axialen Richtung unter einem Winkel (auch Verbindungswin- kel) gegenüber dem Spannflächensegment und/oder dem Abstützflächen- segment orientiert sind. The object is also achieved with a clamping element according to the features of claim 8. The clamping element, in particular with one or more of the features described above, in particular a clamping sleeve or collet, for a clamping device for clamping a workpiece or a tool, has the following features: a) the clamping element is oriented around at least one central axis, b) the clamping element has at least one clamping surface for the workpiece or tool and at least one support surface facing away from the clamping surface for support on a support surface of a clamping body of the clamping device , c) the clamping surface of the clamping element is formed by two or more clamping surface segments which are spaced from one another in the circumferential direction around the central axis, d) the support surface of the clamping element is formed by two or more support surface segments which are circumferentially spaced around the central axis are spaced from each other, e) the clamping surface segments and the support surface segments are spaced apart in the radial direction, f) each clamping surface segment is connected via two connecting elements to two circumferentially adjacent support surface segments, g) at least one clamping surface segment and at least one with the instep Support surface segments connected via a connecting element are arranged offset from one another in the circumferential direction by an offset angle, the connecting elements in a direction axial to the central axis at an angle (also connecting angle) with respect to the clamping surface segment and / or the support surface segment are oriented.
Mit anderen Worten: Die Verbindungselemente 6, 7 stehen nicht senkrecht auf dem Spannflächensegment und/oder dem Abstützflächensegment, der Verbin- dungswinkel weist also ein von 90° verschiedenes Maß auf. Das Maß des Ver- bindungswinkels entspricht insbesondere dem des Presskraftwinkels. In other words: the connecting elements 6, 7 are not perpendicular to the clamping surface segment and / or the supporting surface segment, so the connecting angle has a dimension different from 90 °. The dimension of the connection angle corresponds in particular to that of the pressing force angle.
Vorteilhafterweise umfasst wenigstens eines der Spannflächensegmente einen sich in radialer Richtung und/oder in einer zur zentralen Achse axialen Rich- tung und/oder in Umfangsrichtung erstreckenden Spannflächenkörper, wobei eine Oberfläche des Spannflächenkörpers die Spannfläche (oder: eine Teil- Spannfläche) ausbildet und/oder wenigstens eines der Abstützflächensegmente umfasst einen sich in radialer Richtung und/oder in einer zur zentralen Achse axialen Richtung und/oder in Umfangsrichtung erstreckenden Abstützflächen- körper, wobei eine Oberfläche des Abstützflächenkörpers die Abstützfläche (o- der: eine Teil-Abstützfläche) ausbildet. Ferner ist bevorzugt, dass wenigstens zwei der Abstützflächensegmente und/o- der wenigstens zwei der Spannflächensegmente in Umfangsrichtung jeweils unter Ausbildung eines sich in einer zur zentralen Achse axialen Richtung er- streckenden Spaltes, insbesondere in Form einer zwischen dem Abstützflächen- segment bzw. dem Spannflächensegment und zwei benachbarten Verbindungs- elementen ausgebildeten Nut, voneinander beabstandet sind. Bei einem von innen gespannten Werkstück oder Werkzeug weist der Spalt aufgrund der radi- alen Aufweitung der Spannbüchse im gespannten Zustand jeweils eine größere Abmessung auf als im ungespannten Zustand, bei einem von außen gespann- ten Werkstück oder Werkzeug weist der Spalt aufgrund der radialen Einschnü- rung der Spannbüchse im gespannten Zustand jeweils eine kleinere Abmessung auf als im ungespannten Zustand. Weitere vorteilhafte Varianten des Spannelements weisen ferner wenigstens eines oder eine beliebige Kombination der folgenden Merkmale auf: a) wenigstens ein an einer Stirnseite des Spannelements angeordneter Axial-Endabschnitt des Spannflächensegments weist einen in einer zur zentralen Achse axialen Richtung und in einer zur zentralen Achse senk- rechten Richtung orientierten Spannflächenbereich auf, b) wenigstens ein an einer Stirnseite des Spannelements angeordneter Axial-Endabschnitt des Abstützflächensegments weist einen in einer zur zentralen Achse axialen Richtung und in einer zur zentralen Achse senk- rechten Richtung orientierten Abstützflächenbereich auf. Advantageously, at least one of the clamping surface segments comprises a clamping surface body extending in the radial direction and / or in a direction axial to the central axis and / or in the circumferential direction, one surface of the clamping surface body forming the clamping surface (or: a partial clamping surface) and / or At least one of the support surface segments comprises a support surface body extending in the radial direction and / or in a direction axial to the central axis and / or in the circumferential direction, one surface of the support surface body forming the support surface (or: a partial support surface). It is also preferred that at least two of the support surface segments and / or at least two of the clamping surface segments in the circumferential direction each form a gap extending in a direction axial to the central axis, in particular in the form of one between the support surface segment or the clamping surface segment and two adjacent connecting elements formed groove, are spaced from each other. In the case of an internally clamped workpiece or tool, the gap has a larger dimension in the clamped state than in the unclamped state due to the radial widening of the clamping sleeve. tion of the clamping sleeve in the clamped state in each case a smaller dimension than in the unclamped state. Further advantageous variants of the clamping element also have at least one or any combination of the following features: right direction oriented clamping surface area, b) at least one axial end portion of the support surface segment arranged on an end face of the clamping element has a support surface area oriented in a direction axial to the central axis and in a direction perpendicular to the central axis.
Mit anderen Worten: An einem ersten oder zweiten Endabschnitt - bezogen auf eine zur zentralen Achse axialen Richtung - des Spannelements, sind die Spannflächensegmente oder Abstützflächensegmente ausgehend von der ers- ten oder zweiten Stirnseite in Form einer Fase abgeschrägt. In other words: on a first or second end section of the tensioning element - in relation to a direction axial to the central axis - the tensioning surface segments or support surface segments are beveled in the form of a bevel starting from the first or second end face.
Während des Spannvorgangs werden das Spannelement und der Spannkörper gegeneinander bewegt, wobei es von Vorteil ist, wenn diese Bewegung mög- lichst reibungsfrei erfolgen kann. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform schließen ein Spannflächensegment, zwei das Spannflächensegment mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflächensegmenten verbindende Ver- bindungselemente und die zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflä- chensegmente einen Aufnahmeraum (oder: ein Reservoir) zwischen sich ein, welcher ein Schmiermittel (oder: Gleitmittel) enthält oder in welchen ein Schmiermittel einbringbar ist. Der Spalt, insbesondere die Nut bildet somit den Aufnahmeraum aus bzw. ist zumindest Teil des Aufnahmeraums. Das Spannele- ment weist somit eine integrierte Schmierung für die Spannbewegung zwischen Spannkörper und Spannelement auf, wobei als Schmiermittel, beispielsweise Schmierfette, solche zum Einsatz kommen, die gegenüber den „von außen" wirkenden Ölen oder Emulsionen der Spannmittelnutzer beständig sind. Bei der radialen Aufweitung oder Einschnürung des Spannelementes während des Spannvorgangs kommt es zu einer Art „Pumpbewegung", wodurch das Schmiermittel aus dem Aufnahmeraum in den Raum oder Spalt zwischen Spannkörper und Spannelement gefördert wird. During the tensioning process, the tensioning element and the tensioning body are moved relative to one another, it being advantageous if this movement can take place with as little friction as possible. According to an advantageous embodiment a clamping surface segment, two connecting elements connecting the clamping surface segment with two circumferentially adjacent support surface segments and the two circumferentially adjacent support surface segments enclose a receiving space (or: a reservoir) between them which contains or in which a lubricant (or: sliding agent) a lubricant can be introduced. The gap, in particular the groove, thus forms the receiving space or is at least part of the receiving space. The clamping element thus has an integrated lubrication for the clamping movement between the clamping body and the clamping element, with the lubricants used, for example lubricating greases, which are resistant to the oils or emulsions of the clamping device users acting "from the outside" or constriction of the clamping element during the clamping process leads to a kind of "pumping movement", as a result of which the lubricant is conveyed from the receiving space into the space or gap between the clamping body and the clamping element.
Zur Spannung des Werkstückes oder Werkzeuges dienen grundsätzlich die Spannflächensegmente bzw. die Spannfläche, die im gespannten Zustand an dem Werkstück oder Werkzeug anliegen. Zur Spannung von Werkstücken oder Werkzeugen mit Verzahnung, bildet vorzugsweise wenigstens eines der Verbin- dungselemente zumindest teilweise eine Spannfläche für das Werkstück oder das Werkzeug aus, die dem Werkstück oder Werkzeug zugewandt ist. Mit an- deren Worten: Zumindest ein Teil der dem Werkstück oder Werkzeug zuge- wandten Flankenfläche eines Verbindungselementes dient als zusätzliche Spannfläche zu der Spannfläche der Spannflächensegmente. Dadurch lässt sich insbesondere ein Werkstück oder Werkzeug mit Verzahnung, Innenverzahnung oder Außenverzahnung, zusätzlich verspannen, um die Spannkraft zu erhöhen. In principle, the clamping surface segments or the clamping surface, which rest against the workpiece or tool in the clamped state, are used to clamp the workpiece or tool. For clamping workpieces or tools with toothing, at least one of the connecting elements preferably at least partially forms a clamping surface for the workpiece or the tool, which faces the workpiece or tool. In other words: at least part of the flank surface of a connecting element facing the workpiece or tool serves as an additional clamping surface to the clamping surface of the clamping surface segments. As a result, a workpiece or tool with toothing, internal toothing or external toothing, in particular, can be additionally clamped in order to increase the clamping force.
Die Spannfläche zweier ein Spannflächensegment mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflächensegmenten verbindender Verbindungselemente und die Spannfläche des Spannflächensegmentes bilden vorzugsweise eine ge- meinsame, entlang eines sich in axialer Richtung erstreckenden Zylinders mit Radius orientierte Spannfläche aus oder die Spannfläche zweier ein Spannflä- chensegment mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflächenseg- menten verbindender Verbindungselemente und die Spannfläche des Spannflä- chensegmentes bilden die Form einer Evolventenverzahnung aus. The clamping surface of two connecting elements connecting a clamping surface segment with two support surface segments adjacent in the circumferential direction and the clamping surface of the clamping surface segment preferably also form a common cylinder extending along an axial direction Radius-oriented clamping surface or the clamping surface of two connecting elements connecting a clamping surface segment with two support surface segments adjacent in the circumferential direction and the clamping surface of the clamping surface segment form the shape of an involute toothing.
Mit anderen Worten: Die Spannfläche des Verbindungselementes ist insbeson- dere - bezogen auf eine Richtung senkrecht zu einer axialen Richtung - ent- lang eines Kreises und/oder entlang einer Evolventen orientiert. Durch eine solche Form lässt sich die Veränderung der Geometrie der Spannbüchse bei der radialen Aufweitung oder Einschnürung berücksichtigen, um einen Kontakt der Spannfläche des Verbindungselementes mit einer Innenfläche der Innen- verzahnung oder einer Außenfläche der Außenverzahnung des Werkstückes und somit ein Einspannen der Innenverzahnung zu gewährleisten. Die Anzahl der Spannflächensegmente oder der Teilungsabstand kann dabei in Abhängig- keit von der Anzahl der Zähne des zu spannenden Werkstücks oder Werkzeugs angepasst und beliebig variiert werden. In other words: the clamping surface of the connecting element is oriented in particular - in relation to a direction perpendicular to an axial direction - along a circle and / or along an involute. With such a shape, the change in the geometry of the clamping sleeve during the radial expansion or constriction can be taken into account in order to ensure contact of the clamping surface of the connecting element with an inner surface of the internal toothing or an external surface of the external toothing of the workpiece and thus clamping of the internal toothing. The number of clamping surface segments or the spacing can be adapted as a function of the number of teeth of the workpiece or tool to be clamped and varied as required.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist wenigstens einer der von der Spannfläche des Verbindungselementes und der Spannfläche des Spannflä- chensegmentes umgrenzten Abschnitte des Spannelementes als Hohl profi I oder Vollkörper ausgebildet ist. According to an advantageous embodiment, at least one of the sections of the clamping element delimited by the clamping surface of the connecting element and the clamping surface of the clamping surface segment is designed as a hollow profile or solid body.
Die Spannfläche des Spannelementes kann grundsätzlich verschiedene geomet- rische Formen annehmen. Insbesondere weist die Spannfläche bezogen auf ei- nen Querschnitt zur axialen Richtung die Form eines Kreises oder eines Poly- gons, z.B. mit rechtwinkligen oder abgerundeten Ecken, oder eines Vielecks, z.B. ein Dreieck oder Viereck, auf (oder: die Spannfläche ist von der Mantelflä- che eines sich in axialer Richtung erstreckenden Zylinders oder Prismas mit abgerundeten Ecken gebildet). The clamping surface of the clamping element can basically assume different geometric shapes. In particular, in relation to a cross-section to the axial direction, the clamping surface has the shape of a circle or a polygon, for example with right-angled or rounded corners, or a polygon, for example a triangle or square (or: the clamping surface is separated from the outer surface - formed surface of a cylinder or prism extending in the axial direction with rounded corners).
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform verläuft die Abstützfläche des Spannelements entlang einer Schraubenlinie oder als oder wie ein Gewindeab- schnitt mit einer vorgegebenen Steigung um die zentrale Achse und ist zu- gleich unter einem Neigungswinkel zu einer zur zentralen Achse axialen oder zu einer um die zentrale Achse verlaufenden gedachten Zylinderfläche geneigt. Die Abstützflächen können in anderen zur Definition "zu einer zur zentralen Achse axialen Richtung geneigt" alternativen Definitionen auch zu einer um die zentrale Achse als Zylinderachse verlaufenden gedachten oder geometrischen Zylinderfläche radial nach innen oder außen geneigt sein oder in jedem Schnitt entlang einer die zentrale Achse beinhaltenden Schnittebene (Längsschnitt) zu einer zur zentralen Achse parallelen Richtung geneigt sein. According to an advantageous embodiment, the support surface of the clamping element runs along a helical line or as or like a thread ab- intersects with a predetermined gradient around the central axis and is at the same time inclined at an angle of inclination to an imaginary cylinder surface which is axial to the central axis or to an imaginary cylinder surface running around the central axis. In other definitions, alternative definitions to the definition "inclined to a direction axial to the central axis", the support surfaces can also be inclined radially inwards or outwards to an imaginary or geometric cylinder surface running around the central axis as a cylinder axis or in each section along a central axis including Section plane (longitudinal section) be inclined to a direction parallel to the central axis.
Bei bekannten Spannelementen wird zur Ermöglichung einer radialen Aufwei- tung ein Schlitz vorgesehen, der sich ausgehend von einer Stirnseite des Span- nelementes in axialer Richtung über einen Teil der Länge des Spannelementes erstreckt und während der radialen Aufweitung oder Einschnürung wie ein Ge- lenk wirkt. Dadurch ändern sich jedoch Steigung und/oder Neigung des Gewin- deganges während der radialen Aufweitung oder Einschnürung. Bei dem erfin- dungsgemäßen Spannelement lässt sich aufgrund der Verbindung der Abstütz- flächensegmente mit den Spannflächensegmenten über die Verbindungsele- mente der Gewindeabschnitt unabhängig von der Anzahl der Abstützflächen- segmente und Spannflächensegmente und unabhängig von dem Teilungsab- stand dimensionieren, da eine gleichmäßige radiale Aufweitung bzw. Einschnü- rung erfolgt. In known clamping elements, a slot is provided to enable radial expansion, which, starting from an end face of the clamping element, extends in the axial direction over part of the length of the clamping element and acts like a joint during the radial expansion or constriction. As a result, however, the pitch and / or inclination of the thread change during the radial expansion or constriction. In the case of the clamping element according to the invention, due to the connection of the support surface segments with the clamping surface segments via the connecting elements, the threaded section can be dimensioned independently of the number of support surface segments and clamping surface segments and independently of the spacing, since a uniform radial expansion or expansion . Constriction takes place.
Vorzugsweise ist das Spannelement ganz oder zumindest in Teilbereichen mit additiven Fertigungsverfahren, vornehmlich aus einem Metallwerkstoff wie ei- nem Metall oder einer Metalllegierung, oder aus Kunststoff, Kunstharz, Kera- mik oder auch Carbon- oder Graphitmaterialien gefertigt. The tensioning element is preferably manufactured entirely or at least in part with additive manufacturing processes, primarily from a metal material such as a metal or a metal alloy, or from plastic, synthetic resin, ceramic or also carbon or graphite materials.
Insbesondere kann eines der Fertigungsverfahren oder eine Kombination der Fertigungsverfahren verwendet werden, die aus dem Artikel C. Körner - Addi- tive manufacturing of metaiiic components by se/ective eiectron beam meiting — a review, International Materials Reviews, 61:5, 2016, Seiten 361-377, oder aus dem Artikel Lawrence E. Murr Fabrication of Meta! and Alloy Components by Additive Manufacturing: Examples of 3 D Materials Science, Journal of Mate- rials Research and Technology, Elsevier, 2012, Seiten 42 - 54 bekannt sind, oder auch bekannte 3-D-Druckprozesse, insbesondere ein selektiver Lasersin- terprozess oder ein selektiver Laserschmelzprozess oder ein Prozess zum La- serauftragssch weißen. In particular, one of the manufacturing processes or a combination of the manufacturing processes can be used from the article C. Körner - Additive manufacturing of metallic components by se / ective eiectron beam meiting - a review, International Materials Reviews, 61: 5, 2016, pages 361-377, or from the article Lawrence E. Murr Fabrication of Meta! and alloy components by Additive Manufacturing: Examples of 3 D Materials Science, Journal of Materials Research and Technology, Elsevier, 2012, pages 42-54, or also known 3-D printing processes, in particular a selective laser sintering process or a selective laser melting process or a process for laser job whitening.
Zweckmäßigerweise werden die Abstützflächensegmente und/oder Spannflä- chensegmente und/oder Verbindungselemente des Spannelementes, insbeson- dere durch einen 3D-Druckprozess, erzeugt, vorzugsweise so, dass die Ab- stützflächensegmente und/oder Spannflächensegmente und/oder Verbindungs- elemente des Spannelementes stoffschlüssig und/oder, insbesondere werk- stoffmäßig, einstückig ausgebildet sind. Dadurch wird eine hohe Festigkeit des Spannelementes sichergestellt und es können auch dünnwandige Abstützflä- chensegmente und/oder Spannflächensegmente und/oder Verbindungsele- mente hergestellt werden. The support surface segments and / or clamping surface segments and / or connecting elements of the clamping element are expediently produced, in particular by a 3D printing process, preferably in such a way that the supporting surface segments and / or clamping surface segments and / or connecting elements of the clamping element are cohesively and / or, in particular in terms of material, are formed in one piece. This ensures a high strength of the clamping element and thin-walled support surface segments and / or clamping surface segments and / or connecting elements can also be produced.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Spannkörper für eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 18. Der Spannkörper ist um wenigstens eine zentrale Achse orientiert, wobei ein Längsabschnitt des Spannkörpers auf einer Innen- oder Außenseite, die beim Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges dem Spannelement zugewandt ist und die Abstützfläche des Spannkörpers ausbildet, zwei oder mehrere, pa- rallel zur zentralen Achse in axialer Richtung verlaufende Nuten und zwei oder mehrere, zwischen den Nuten ausgebildete und parallel zur zentralen Achse in axialer Richtung verlaufende Abstützflächensegmente aufweist, welche jeweils zur Aufnahme eines Abstützflächensegmentes des Spannelementes bei einer Verschiebebewegung in axialer Richtung von Spannkörper und/oder Spannele- ment, insbesondere bei einem Aufschieben des Spannelementes auf den Spannkörper vorgesehen ist. The second-mentioned object is achieved according to the invention by a clamping body for a clamping device with the features of claim 18. The clamping body is oriented around at least one central axis, with a longitudinal section of the clamping body on an inner or outer side, which occurs when a workpiece or tool is clamped facing the clamping element and forming the support surface of the clamping body, two or more grooves running parallel to the central axis in the axial direction and two or more support surface segments formed between the grooves and running parallel to the central axis in the axial direction, each of which has to Receipt of a support surface segment of the tensioning element is provided when the tensioning body and / or tensioning element is displaced in the axial direction, in particular when the tensioning element is pushed onto the tensioning body.
Die konkrete Anzahl und Form der Nuten ist dabei variabel und ist insbeson- dere komplementär zu den Abstützflächensegmenten des Spannelementes aus- gebildet, d.h. Anzahl und Form der Nuten stimmen mit Anzahl und Form der Abstützflächensegmente des Spannelementes überein. Vorzugsweise sind die Nuten in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt. Die Abstützfläche des Spann- körpers ist somit ebenfalls von Abstützflächensegmenten gebildet, die in Um- fangsrichtung durch die Nuten voneinander beabstandet sind. Während der Verschiebebewegung des Spannelementes auf den Spannkörper gleitet jeweils ein Abstützflächensegment des Spannelements innerhalb einer Nut in axialer Richtung entlang. The specific number and shape of the grooves is variable and is in particular designed to be complementary to the support surface segments of the clamping element, ie the number and shape of the grooves match the number and shape of the Support surface segments of the clamping element match. The grooves are preferably evenly distributed in the circumferential direction. The support surface of the clamping body is thus also formed by support surface segments which are spaced apart from one another in the circumferential direction by the grooves. During the displacement movement of the tensioning element on the tensioning body, a respective support surface segment of the tensioning element slides along a groove in the axial direction.
Unter Abstützfläche des Spannkörpers ist diejenige Fläche des Spannkörpers zu verstehen, die während eines Einspannvorgangs mit der Abstützfläche bzw. Abstützflächensegmenten des Spannelementes in Kontakt gebracht wird und/o- der sich gleitend aufeinander bewegen, wodurch der Durchmesser des Spann- elementes in einer zur zentralen Achse radialen Richtung veränderbar ist, also vergrößerbar oder verkleinerbar ist, oder sich verändert, also vergrößert oder verkleinert. Im gespannten Zustand liegen die Abstützflächen bzw. Abstützflä- chensegmente des Spannkörpers und die Abstützflächen bzw. Abstützflächen- segmente des Spannelementes aneinander und es bildet sich eine radial wir- kende Abstützflächen-Presskraft zwischen der Abstützfläche des Spannkörpers und der Abstützfläche des Spannelementes aus. The support surface of the clamping body is to be understood as that surface of the clamping body which is brought into contact with the support surface or support surface segments of the clamping element during a clamping process and / or which slide on each other, whereby the diameter of the clamping element is in a central axis is changeable in the radial direction, that is to say can be enlarged or reduced, or changes, that is to say enlarged or reduced. In the clamped state, the support surfaces or support surface segments of the clamping body and the support surfaces or support surface segments of the clamping element lie against one another and a radially acting support surface pressing force is formed between the support surface of the clamping body and the support surface of the clamping element.
Die Nuten erstrecken sich in axialer Richtung vorzugsweise zumindest über denjenigen Längsabschnitt des Spannkörpers, welcher beim Einspannvorgang mit dem Spannelement zusammenwirkt (Spannbereich). Dieser Längsabschnitt wird nachfolgend auch als mittiger Längsabschnitt bezeichnet. Ein bezogen auf die axiale Richtung hinterer Längsabschnitt des Spannkörpers, weist an seiner Innen- oder Außenseite insbesondere ein Gewinde oder einen Gewindeab- schnitt auf, auf welches oder welchen ein axiales Einstell- oder Verschiebeele- ment, beispielsweise eine Schraubenmutter, aufgeschraubt werden kann, um das Spannelement in axialer Richtung zu fixieren und die einander zugewand- ten Abstützflächen von Spannkörper und Spannelement in axialer Richtung in Kontakt miteinander zu bringen und/oder aufeinander gleitend zu bewegen, wodurch der Durchmesser der Spannfläche des Spannelementes in einer zur zentralen Achse radialen Richtung veränderbar ist oder sich verändert. Das Spannelement wird also aufgespreizt, wobei dies sowohl unter gleichmäßiger Krümmung als auch ungleichmäßig erfolgen kann. Ein bezogen auf die axiale Richtung vorderer Längsabschnitt des Spannkörpers ist vorzugsweise gegen- über dem mittleren Längsabschnitt verbreitert und bildet stirnseitig eine An- schlagfläche für das Spannelement aus. The grooves extend in the axial direction preferably at least over that longitudinal section of the clamping body which interacts with the clamping element during the clamping process (clamping area). This longitudinal section is also referred to below as the central longitudinal section. A longitudinal section of the clamping body that is rearward in relation to the axial direction has on its inside or outside in particular a thread or a threaded section onto which an axial adjustment or displacement element, for example a screw nut, can be screwed to fix the clamping element in the axial direction and to bring the mutually facing support surfaces of the clamping body and clamping element in contact with each other in the axial direction and / or to slide them on each other, whereby the diameter of the clamping surface of the clamping element can be changed in a direction radial to the central axis or changes. That The clamping element is thus spread apart, and this can be done with a uniform curvature as well as unevenly. A longitudinal section of the tensioning body which is at the front in relation to the axial direction is preferably widened compared to the central longitudinal section and forms a stop surface for the tensioning element on the end face.
Ein solcher Spannkörper bietet in Kombination mit einem erfindungsgemäßen Spannelement einige Vorteile, insbesondere in Kombination mit Spannkörpern bzw. Spannelementen, welche ein Sägezahngewinde aufweisen, und das Span- nelement über die gesamte Gewindelänge auf den Spannkörper aufgeschraubt wird. Durch die Nuten kann das Spannelement in axialer Richtung auf den Spannkörper aufgeschoben werden, wodurch die Rüstzeit bei einer Umrüstung, beispielsweise auf einen anderen Spanndurchmesser oder bei einem verschlis- senen Spannelement, deutlich reduziert wird, was somit auch zu geringeren Kosten, speziell bei kleinen Stückzahlen führt. Spannkörper und Spannelement sind somit nach Art eines Bajonettverschlusses miteinander verbunden oder verbindbar, bei welchem die beiden Teile aufeinander geschoben bzw. ineinan- dergesteckt werden und durch Drehen lösbar miteinander verbunden und wie- der getrennt werden können. Aufgrund der Möglichkeit, das Spannelement mit- tels der Nuten über den gesamten Längsabschnitt auf den Spannkörper auf- schieben zu können, kann zudem bei Spannelementen und Spannkörpern mit Sägezahngewinde auf eine Gewindesteigung verzichtet werden, wodurch sich deren Produktion vereinfacht, da beispielsweise keine speziellen Schleifmaschi- nen erforderlich sind. Such a clamping body offers some advantages in combination with a clamping element according to the invention, in particular in combination with clamping bodies or clamping elements which have a buttress thread and the clamping element is screwed onto the clamping body over the entire thread length. Through the grooves, the clamping element can be pushed onto the clamping body in the axial direction, which significantly reduces the set-up time when converting, for example to a different clamping diameter or with a worn clamping element, which also results in lower costs, especially for small quantities leads. Clamping body and clamping element are thus connected or connectable to one another in the manner of a bayonet lock, in which the two parts are pushed onto one another or plugged into one another and can be releasably connected to one another and separated again by turning. Due to the possibility of being able to slide the clamping element onto the clamping body by means of the grooves over the entire longitudinal section, a thread pitch can also be dispensed with for clamping elements and clamping bodies with buttress threads, which simplifies their production, since, for example, there are no special grinding machines. are required.
Die Nut flankierende Seitenflächen können sich ausgehend von der Bodenflä- che der Nut senkrecht erstrecken oder mit der Bodenfläche einen Winkel ein- schließen, der sich von 90° unterscheidet. Ferner können die Seitenflächen und/oder die Bodenfläche zumindest abschnittsweise einen gekrümmten Ver- lauf aufweisen. Side surfaces flanking the groove can extend vertically starting from the bottom surface of the groove or enclose an angle with the bottom surface which differs from 90 °. Furthermore, the side surfaces and / or the bottom surface can have a curved course, at least in sections.
Die drittgenannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkma- len des Anspruchs 26. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Varianten ergeben sich insbesondere aus der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere den hie- rin beschriebenen Ausgestaltungen und Ausführungsformen. The third object is achieved according to the invention with the features of claim 26. Advantageous embodiments and variants result can be derived in particular from the following description, in particular the configurations and embodiments described herein.
Die Spannvorrichtung zum Spannen (oder: zum Einspannen oder Aufspannen) eines (rotierenden oder nicht rotierenden) Werkstücks oder eines Werkzeugs umfasst a) wenigstens einen Spannkörper, der insbesondere um wenigstens eine zentrale Achse orientiert ist, wobei ein Längsabschnitt des Spannkörpers auf einer Innen- oder Außenseite, die beim Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges dem Spannelement zugewandt ist, zwei oder mehrere, parallel zur zentralen Achse in axialer Richtung verlaufende Nuten und zwei oder mehrere, zwischen den Nuten ausgebildete und parallel zur zentralen Achse in axialer Richtung verlaufende Abstützflächensegmente aufweist, welche zur Aufnahme eines Abstützflächensegmentes des Span- nelementes bei einer Verschiebebewegung in axialer Richtung von Spann- körper und/oder Spannelement vorgesehen ist, und b) insbesondere wenigstens ein um eine zentrale Achse orientiertes (oder: eine zentrale Achse umlaufendes oder umgebendes) Spannelement mit wenigstens einer Spannfläche für das Werkstück oder Werkzeug und we- nigstens eine von der Spannfläche abgewandte Abstützfläche zum Abstüt- zen an einer Abstützfläche des Spannkörpers der Spannvorrichtung, c) wobei die Spannfläche des Spannelementes von zwei oder mehreren Spannflächensegmenten gebildet ist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, d) wobei die Abstützfläche des Spannelementes von zwei oder mehreren Ab- stützflächensegmenten gebildet ist, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, e) die Spannflächensegmente (4) und die Abstützflächensegmente (5) in Ra- dialrichtung (R) voneinander beabstandet sind, f) wobei jeweils ein Spannflächensegment über zwei Verbindungselemente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Abstützflächensegmenten ver- bunden ist (oder: jeweils ein Abstützflächensegment über zwei Verbin- dungselemente mit zwei in Umfangsrichtung benachbarten Spannflächen- segmenten verbunden ist), und g) wobei wenigstens ein Spannflächensegment und wenigstens ein mit dem Spannflächensegment über ein Verbindungselement verbundenes Abstütz- flächensegment in Umfangsrichtung um einen Versatzwinkel versetzt zuei- nander angeordnet sind, wodurch eine Wirkrichtung einer zwischen der Abstützfläche des Spannkörpers einerseits und dem Abstützflächenseg- ments des Spannelementes andererseits in Radialrichtung wirkenden radi- alen Abstützflächen-Presskraft und eine Wirkrichtung einer zwischen dem Spannflächensegment des Spannelementes einerseits und dem Werkzeug oder Werkstück andererseits sowohl in Radialrichtung als auch in Um- fangsrichtung wirkenden Spannflächen-Presskraft um einen Presskraftwin- kel in Umfangsrichtung und/oder eine Wirkrichtung der sowohl in Radial- richtung als auch in Umfangsrichtung wirkenden Spannflächen-Presskraft und eine Wirkrichtung einer zwischen dem Werkzeug oder Werkstück ei- nerseits und dem Spannflächensegment des Spannelementes andererseits wirkenden, resultierenden Spannkraft um einen Spannkraftwinkel in Um- fangsrichtung versetzt sind. The clamping device for clamping (or: for clamping or clamping) a (rotating or non-rotating) workpiece or a tool comprises Outside, which faces the clamping element when clamping a workpiece or tool, has two or more grooves running parallel to the central axis in the axial direction and two or more support surface segments formed between the grooves and running parallel to the central axis in the axial direction, which for A support surface segment of the clamping element is provided with a displacement movement in the axial direction of the clamping body and / or clamping element, and b) in particular at least one clamping element oriented around a central axis (or: encircling or surrounding a central axis) with at least one clamping surface e for the workpiece or tool and at least one support surface facing away from the clamping surface for support on a support surface of the clamping body of the clamping device, c) the clamping surface of the clamping element being formed by two or more clamping surface segments which are spaced apart from one another in the circumferential direction, d) wherein the support surface of the clamping element is formed by two or more support surface segments which are spaced apart from one another in the circumferential direction, e) the clamping surface segments (4) and the support surface segments (5) are spaced apart from one another in the radial direction (R), f) whereby one clamping surface segment is connected via two connecting elements with two support surface segments that are adjacent in the circumferential direction. (or: one support surface segment is connected via two connecting elements to two adjacent clamping surface segments in the circumferential direction), and g) where at least one clamping surface segment and at least one support surface segment connected to the clamping surface segment via a connecting element in the circumferential direction by an offset angle offset from one another, whereby a direction of action of a radial support surface pressing force acting in the radial direction between the support surface of the clamping body on the one hand and the support surface segment of the clamping element on the other hand, and a direction of action of a between the clamping surface segment of the clamping element on the one hand and the tool or workpiece on the other hand Clamping surface pressing force acting both in the radial direction and in the circumferential direction around a pressing force angle in the circumferential direction and / or an effective direction of the clamping surface acting both in the radial direction and in the circumferential direction en pressing force and an effective direction of a resulting clamping force acting between the tool or workpiece on the one hand and the clamping surface segment of the clamping element on the other hand are offset by a clamping force angle in the circumferential direction.
Hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Varianten des Spannelementes und des Spannkörpers der Spannvorrichtung wird auf die vorstehenden Aus- führungen verwiesen. With regard to advantageous configurations and variants of the tensioning element and the tensioning body of the tensioning device, reference is made to the above statements.
Die Spannfläche oder das Spannflächensegment des Spannelementes bezeich- net diejenige(n) Fläche(n) des Spannelementes, auf welche über die Verbin- dungselemente die Spannflächen-Presskraft wirkt und die während des Ein- spannvorgangs mit dem Werkstück oder Werkzeug in Kontakt gebracht werden und im gespannten Zustand an diesem anliegen. Zwischen der Spannfläche o- der dem Spannflächensegment des Spannelementes und dem Werkstück oder Werkzeug bildet sich dadurch eine der Spannflächen-Presskraft entgegenwir- kende Spannkraft aus. Gemäß der Erfindung erfolgt die Kraftübertragung von dem Spannkörper auf das Spannelement und auf das Werkstück oder das Werkzeug über einen Presskraftwinkel und nicht nur in Radialrichtung. Mit anderen Worten: Die Kraft einer auf die beiden benachbarten Abstützflächensegmente wirkenden ra- dialen Abstützflächen-Presskraft wird über die die Abstützflächensegmente mit dem Spannflächensegment verbindenden Verbindungselemente und somit über eine sowohl in Radialrichtung als auch in Umfangsrichtung wirkende Spannflä- chen-Presskraft auf das Spannflächensegment übertragen, wodurch eine radi- ale Aufweitung oder Einschnürung des Spannelementes erfolgt. The clamping surface or the clamping surface segment of the clamping element denotes that surface (s) of the clamping element on which the clamping surface pressing force acts via the connecting elements and which are brought into contact with the workpiece or tool during the clamping process and rest against this in the tensioned state. As a result, between the clamping surface or the clamping surface segment of the clamping element and the workpiece or tool, a clamping force that counteracts the clamping surface pressing force is formed. According to the invention, the force is transmitted from the clamping body to the clamping element and to the workpiece or the tool via a pressing force angle and not just in the radial direction. In other words: the force of a radial support surface pressing force acting on the two adjacent support surface segments is transmitted to the clamping surface segment via the connecting elements connecting the support surface segments to the clamping surface segment and thus via a clamping surface pressing force acting both in the radial direction and in the circumferential direction , whereby a radial expansion or constriction of the clamping element takes place.
Mit der Spannvorrichtung kann sowohl ein Werkstück oder Werkzeug gespannt werden, indem es radial von innen mittels des Spannelementes mit einer radial nach außen wirkenden Abstützflächen-Presskraft und einer nach außen wirken- den Spannflächen-Presskraft beaufschlagt wird. Die Erzeugung einer umge- kehrten, radial nach innen wirkenden Abstützflächen-Presskraft und einer um- gekehrten, nach innen wirkenden Spannflächen-Presskraft, also mittels eines das Werkstück oder Werkzeug von außen umschließenden Spannelementes, ist ebenfalls möglich. With the clamping device, both a workpiece or a tool can be clamped in that it is acted upon radially from the inside by means of the clamping element with a radially outwardly acting support surface pressing force and an outwardly acting clamping surface pressing force. The generation of a reverse, radially inwardly acting support surface pressing force and a reverse, inwardly acting clamping surface pressing force, that is, by means of a clamping element surrounding the workpiece or tool from the outside, is also possible.
Der Spannkörper ist beispielsweise zylinderförmig, wobei dieser in Zusammen- wirkung mit einem hohlzylinderförmigen Spannelement im Vergleich zu einer konusförmigen Ausführung des Spannkörpers und/oder des Spannelementes den Vorteil aufweist, dass die verwendbaren Maße des Innen- oder Außen- durchmessers des Spannelementes nicht durch die Konusform des Spannkör- pers vorgegeben sind, sondern dass Innen- oder Außendurchmesser in flexibler Weise auf die Spannaufgabe angepasst werden können. Alternativ ist möglich, dass der Spannkörper und/oder das Spannelement kegelig oder konisch ausge- bildet sind. The clamping body is, for example, cylindrical, which in cooperation with a hollow cylindrical clamping element has the advantage over a conical design of the clamping body and / or the clamping element that the usable dimensions of the inside or outside diameter of the clamping element are not due to the conical shape of the clamping body are given, but that the inside or outside diameter can be flexibly adapted to the clamping task. Alternatively, it is possible for the clamping body and / or the clamping element to be conical or conical.
Die Spannvorrichtung kann wenigstens ein axiales Einstellelement oder Ver- schiebeelement umfassen, um das Spannelement in axialer Richtung auf dem Spannkörper zu fixieren die einander zugewandten Abstützflächen von Spann- körper und Spannelement durch eine axiale Verschiebebewegung entlang eines axialen Verschiebeweges in axialer Richtung in Kontakt miteinander zu bringen und/oder aufeinander gleitend zu bewegen, wodurch der Durchmesser der Spannfläche des Spannelementes in einer zur zentralen Achse radialen Rich- tung veränderbar ist oder sich verändert (oder: vergrößerbar oder verkleiner- bar ist oder sich vergrößert oder verkleinert) oder wodurch bei an dem Werk- stück oder Werkzeug bereits anliegender Spannfläche oder bereits anliegen- dem Spannflächensegment eine Spannkraft zwischen Spannelement einerseits und Werkstück oder Werkzeug andererseits erzeugbar ist oder erzeugt wird.The tensioning device can comprise at least one axial adjusting element or displacement element in order to fix the tensioning element in the axial direction on the tensioning body by means of an axial displacement movement along one of the mutually facing support surfaces of tensioning body and tensioning element to bring axial displacement in the axial direction into contact with each other and / or to move sliding on each other, whereby the diameter of the clamping surface of the clamping element can be changed or changed in a direction radial to the central axis (or: can be enlarged or reduced or is enlarged or reduced) or whereby, when the clamping surface or clamping surface segment is already in contact with the workpiece or tool, a clamping force can be or is generated between the clamping element on the one hand and the workpiece or tool on the other.
Die Spannkraft ist eine als Reaktion auf die radiale Abstützflächen -Presskraft und die Spannflächen-Presskraft resultierende, entgegengesetzte Spannkraft, welche von dem Werkstück oder Werkzeug in Richtung des Spannelementes wirkt und eine kraftschlüssige Verbindung des Werkstückes oder Werkzeuges erzeugt. The clamping force is an opposing clamping force resulting as a reaction to the radial support surface pressing force and the clamping surface pressing force, which acts from the workpiece or tool in the direction of the clamping element and creates a non-positive connection of the workpiece or tool.
Die radiale Abstützflächen-Presskraft und/oder die Spannflächen-Presskraft lässt sich ferner alternativ oder in beliebiger Kombination auch hydraulisch o- der pneumatisch, thermisch oder auch elektromagnetisch erzeugen. The radial support surface pressing force and / or the clamping surface pressing force can also alternatively or in any combination also be generated hydraulically or pneumatically, thermally or also electromagnetically.
Ferner kann die Spannvorrichtung ein Verriegelungselement, beispielsweise eine Passfeder umfassen, welche zur Drehfixierung des Spannelements in einer Verriegelungsposition in die Nut einschiebbar ist. Furthermore, the tensioning device can comprise a locking element, for example a feather key, which can be pushed into the groove for rotationally fixing the tensioning element in a locking position.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 28. With regard to the method, the object is achieved according to the invention with the features of claim 28.
Zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges, insbesondere mit einer Spannvorrichtung mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, umfasst zu- mindest die folgenden Schritte: To clamp a workpiece or tool, in particular with a clamping device with the features described above, comprises at least the following steps:
Die zwei oder mehreren Abstützflächensegmente des Spannelementes werden jeweils in die zwei oder mehreren Nuten des Spannkörpers eingeführt und das Spannelement wird in axialer Richtung relativ zu dem Spannkörper auf diesen aufgeschoben oder in diesen Hineingeschoben bis das Spannelement eine axi- ale Endstellung erreicht. In dieser axialen Endstellung liegt das Spannelement mit einer Stirnseite insbesondere an einer Anschlagfläche des Spannkörpers an und die Abstützflächensegmente des Spannelementes sind in den Nuten ange- ordnet („Wechselposition"). The two or more support surface segments of the tensioning element are each inserted into the two or more grooves of the tensioning body and the tensioning element is on the tensioning body in the axial direction relative to the latter pushed on or pushed into this until the clamping element reaches an axial end position. In this axial end position, the clamping element rests with one end face in particular on a stop surface of the clamping body and the support surface segments of the clamping element are arranged in the grooves ("change position").
Anschließend wird das Spannelement gegenüber dem Spannkörper um die zentrale Achse gedreht, sodass oder bis die Abstützflächensegmente des Span- nelementes und die Abstützflächensegmente des Spannkörpers miteinander in Kontakt gebracht werden und/oder insbesondere in Radialrichtung hintereinan- der angeordnet sind („Verriegelungsposition"). Der Grad der Drehung ist dabei abhängig von der Anzahl und Dimension der Abstützflächensegmente in Um- fangsrichtung. The clamping element is then rotated around the central axis with respect to the clamping body, so that or until the support surface segments of the clamping element and the support surface segments of the clamping body are brought into contact with one another and / or in particular are arranged one behind the other in the radial direction ("locking position") The degree of rotation depends on the number and dimensions of the support surface segments in the circumferential direction.
Anschließend kann ein Verriegelungselement in eine oder mehrere Nuten ein- geführt werden, um das Spannelement auf dem Spannkörper während des Ein- spannvorganges zudem in Drehrichtung zu fixieren. Ein solches Verriegelungs- element kann beispielsweise eine Passfeder oder eine Art Käfig mit zwei oder mehreren, endseitig verbundenen Stäben sein, die jeweils in die zwei oder mehreren Nuten eingeführt werden. A locking element can then be inserted into one or more grooves in order to also fix the clamping element on the clamping body in the direction of rotation during the clamping process. Such a locking element can be, for example, a feather key or a type of cage with two or more rods connected at the ends, which are each inserted into the two or more grooves.
Zum anschließenden Spannen des Werkstückes oder Werkzeugs wird beispiels- weise ein axiales Einstell- oder Verschiebeelement auf den Spannkörper aufge- schraubt. For the subsequent clamping of the workpiece or tool, for example, an axial adjustment or displacement element is screwed onto the clamping body.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter er- läutert. Dabei wird auch auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen je- weils schematisch dargestellt sind: The invention is explained further below with the aid of exemplary embodiments. Reference is also made to the drawings, in each of which the following is shown schematically:
FIG 1 ein Spannelement in einer ersten Ausführungsform in einer per- spektivischen Ansicht, 1 shows a clamping element in a first embodiment in a perspective view,
FIG 2 eine Frontansicht des Spannelementes gemäß FIG 1, FIG 3 ein Spannelement in einer zweiten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht, FIG. 2 shows a front view of the clamping element according to FIG. 1, 3 shows a clamping element in a second embodiment in a perspective view,
FIG 4 eine Frontansicht des Spannelementes gemäß FIG 3, FIG 5 eine Detailansicht des Spannelementes gemäß FIG 4, FIG 6 ein Spannelement in einer dritten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht, 4 shows a front view of the clamping element according to FIG. 3, FIG. 5 shows a detailed view of the clamping element according to FIG. 4, FIG. 6 shows a clamping element in a third embodiment in a perspective view,
FIG 7 eine Frontansicht des Spannelementes gemäß FIG 6, FIG 8 eine Detailansicht des Spannelementes gemäß FIG 7, FIG 9 ein Spannelement in einer vierten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht, FIG. 7 shows a front view of the clamping element according to FIG. 6, FIG. 8 shows a detailed view of the clamping element according to FIG. 7, FIG. 9 shows a clamping element in a fourth embodiment in a perspective view,
FIG 10 eine Frontansicht des Spannelementes gemäß FIG 9, FIG 11 ein Spannelement in einer fünften Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht, FIG. 10 shows a front view of the clamping element according to FIG. 9, FIG. 11 shows a clamping element in a fifth embodiment in a perspective view,
FIG 12 eine Frontansicht des Spannelementes gemäß FIG 11, FIG 13 ein Spannelement in einer sechsten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht, FIG. 12 shows a front view of the clamping element according to FIG. 11, FIG. 13 shows a clamping element in a sixth embodiment in a perspective view,
FIG 14 eine Frontansicht des Spannelementes gemäß FIG 13, FIG 15 ein Spannelement in einer siebten Ausführungsform in einemFIG. 14 shows a front view of the clamping element according to FIG. 13, FIG. 15 shows a clamping element in a seventh embodiment in one
Querschnitt, FIG 16 ein Spannelement in einer achten Ausführungsform in einem Querschnitt, Cross section, FIG. 16 shows a clamping element in an eighth embodiment in a cross section,
FIG 17 ein Spannelement in einer neunten Ausführungsform in einem Querschnitt, 17 shows a clamping element in a ninth embodiment in a cross section,
FIG 18 ein Spannelement in einer zehnten Ausführungsform in einem Querschnitt, 18 shows a clamping element in a tenth embodiment in a cross section,
FIG 19 ein Spannelement in einer elften Ausführungsform in einem Querschnitt, 19 shows a clamping element in an eleventh embodiment in a cross section,
FIG 20 ein Spannelement in einer zwölften Ausführungsform in einem Querschnitt, FIG 21 ein Spannelement in einer dreizehnten Ausführungsform in ei nem Querschnitt, FIG. 20 shows a clamping element in a twelfth embodiment in a cross section, FIG. 21 shows a clamping element in a thirteenth embodiment in a cross section,
FIG 22 ein Spannelement in einer vierzehnten Ausführungsform in ei nem Querschnitt, FIG 23 ein Spannelement zum Spannen eines Werkstückes mit Außen- verzahnung in einem Querschnitt, 22 shows a clamping element in a fourteenth embodiment in a cross section, 23 shows a clamping element for clamping a workpiece with external toothing in a cross section,
FIG 24 ein Spannelement zum Spannen eines Werkstückes mit Innen- verzahnung in einer ersten Ausführungsform in einem Quer- schnitt, 24 shows a clamping element for clamping a workpiece with internal toothing in a first embodiment in a cross section,
FIG 25 ein Spannelement zum Spannen eines Werkstückes mit Innen- verzahnung in einer zweiten Ausführungsform in einem Quer- schnitt, 25 shows a clamping element for clamping a workpiece with internal toothing in a second embodiment in a cross section,
FIG 26 ein Spannelement zum Spannen eines Werkstückes mit Innen- verzahnung in einer dritten Ausführungsform in einem Quer- schnitt, 26 shows a clamping element for clamping a workpiece with internal toothing in a third embodiment in a cross section,
FIG 27 ein Spannelement zum Spannen eines Werkstückes mit Innen- verzahnung in einer vierten Ausführungsform in einem Quer- schnitt, FIG 28 ein in axialer Richtung gedralltes Spannelement zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges in einer perspektivischen Ansicht, 27 shows a clamping element for clamping a workpiece with internal toothing in a fourth embodiment in a cross section, FIG. 28 shows a clamping element twisted in the axial direction for clamping a workpiece or tool in a perspective view,
FIG 29 eine Frontansicht des Spannelementes gemäß FIG 28, FIG 30 eine Draufsicht auf das Spannelement gemäß FIG 28, FIG 31 ein Ausschnitt einer Spannvorrichtung in einem ungespannten Zustand in einem Längsschnitt, 29 shows a front view of the clamping element according to FIG. 28, FIG. 30 shows a plan view of the clamping element according to FIG. 28, FIG. 31 shows a detail of a clamping device in an untensioned state in a longitudinal section,
FIG32 ein Ausschnitt der Spannvorrichtung gemäß FIG 3 li n einem Querschnitt, FIG 32 shows a detail of the clamping device according to FIG 3 li n a cross section,
FIG 33 ein Ausschnitt der Spannvorrichtung in einem gespannten Zu- stand in einem Längsschnitt, 33 shows a detail of the clamping device in a clamped state in a longitudinal section,
FIG 34 ein Ausschnitt der Spannvorrichtung gemäß FIG 33 in einem Querschnitt, FIG. 34 shows a detail of the clamping device according to FIG. 33 in a cross section,
FIG 35 schematisch das Prinzip der radialen Aufweitung in einer ver- größerten Darstellung, FIG 36 schematisch das Prinzip der mechanischen Spannung in einem ungespannten Zustand in einer vergrößerten Darstellung,35 schematically shows the principle of radial expansion in an enlarged representation, FIG. 36 schematically shows the principle of mechanical tension in an untensioned state in an enlarged representation,
FIG 37 schematische Darstellung eines teilweise gespannten Zustandes in einer vergrößerten Darstellung, FIG 38 schematische Darstellung eines gespannten Zustandes in einer vergrößerten Darstellung, 37 shows a schematic representation of a partially tensioned state in an enlarged representation, 38 shows a schematic representation of a tensioned state in an enlarged representation,
FIG 39 eine Spannvorrichtung in einem Längsschnitt, FIG 40 schematisch das Prinzip der mechanischen Spannung in einerFIG. 39 shows a clamping device in a longitudinal section, FIG. 40 schematically shows the principle of mechanical tension in a
Schnittdarstellung, Sectional view,
FIG 41 einen Spannkörper in einer Seitenansicht, FIG 42 eine Schnittdarstellung des Spannkörpers aus FIG 41, FIG 43 eine Explosionsdarstellung einer Spannvorrichtung mit Spann- körper, Spannelement, Verriegelungselement und axialem Ein- stellelement, FIG. 41 shows a clamping body in a side view, FIG. 42 shows a sectional view of the clamping body from FIG. 41, FIG. 43 shows an exploded view of a tensioning device with a tensioning body, tensioning element, locking element and axial adjusting element,
FIG 44 eine Schnittdarstellung des Spannkörpers und des Spannele- mentes aus FIG 43 in Wechselposition, FIG. 44 shows a sectional view of the clamping body and the clamping element from FIG. 43 in the changing position,
FIG 45 eine Schnittdarstellung des Spannkörpers und des Spannele- mentes aus FIG 43 in Verriegelungsposition . 45 shows a sectional view of the clamping body and the clamping element from FIG. 43 in the locking position.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in den FIG 1 bis 37 mit densel- ben Bezugszeichen versehen. Corresponding parts and sizes are provided with the same reference numerals in FIGS. 1 to 37.
In FIG 1 und 2 ist ein Spannelement 1 zum Spannen eines hohlzylindrischen Werkstücks oder Werkzeuges gemäß einer ersten Ausführungsform für eineIn Figures 1 and 2, a clamping element 1 for clamping a hollow cylindrical workpiece or tool according to a first embodiment for a
Spannvorrichtung 100 gezeigt, die in FIG 39 dargestellt ist. Das Spannelement 1, vorliegend eine Spannbüchse oder Spannhülse, ist im Wesentlichen hohlzy- lindrisch ausgebildet und umläuft eine zentrale Achse M, die sich in einer axia- len Richtung Z des Spannelements 1 erstreckt. Das Spannelement 1 weist eine Spannfläche 3 und eine Abstützfläche 2 auf, wobei die Spannfläche 3 von meh- reren Spannflächensegmenten 4 und die Abstützfläche 2 von mehreren Ab- stützflächensegmenten 5 gebildet ist. Die Spannflächensegmente 4 und die Ab- stützflächensegmente 5 sind im Umfangsrichtung U um einen Versatzwinkel β gegeneinander versetzt. Die Abstützflächensegmente 5 und die Spannflächen- Segmente 4 erstrecken sich jeweils entlang eines Kreisbogens mit Radius R1 und Radius R2, also in Umfangsrichtung U, sowie in einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z. Jeweils ein Spannflächensegment 4 ist über zwei Verbin- dungselemente 6, 7 mit zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Abstützflä- chensegmenten 5 verbunden und die Spannflächensegmente 4 sind gegenüber den Abstützflächensegmenten 5 in Umfangsrichtung U um einen Versatzwinkel ß zueinander versetzt. Die Verbindungselemente 6, 7 erstrecken sich in einer sowohl eine Komponente in Radialrichtung R als auch eine Komponente in Um- fangsrichtung U aufweisenden Richtung. Mit dem Spannflächensegment 4 schließen die Verbindungselemente 6, 7 einen Verbindungswinkel μ ein, der ein von 90° abweichendes Winkelmaß aufweist Ferner schließen die Verbin- dungselemente 6, 7 einen Winkel mit dem Abstützflächensegment 5 ein. Zu- dem sind die Verbindungselemente 6, 7 vorliegend als Stege ausgebildet, die sich in einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z erstrecken. Clamping device 100 is shown, which is shown in FIG. The clamping element 1, in the present case a clamping sleeve or clamping sleeve, is designed essentially as a hollow cylinder and runs around a central axis M, which extends in an axial direction Z of the clamping element 1. The clamping element 1 has a clamping surface 3 and a support surface 2, the clamping surface 3 being formed by several clamping surface segments 4 and the supporting surface 2 by several supporting surface segments 5. The clamping surface segments 4 and the support surface segments 5 are offset from one another in the circumferential direction U by an offset angle β. The support surface segments 5 and the clamping surface segments 4 each extend along a circular arc with radius R 1 and radius R 2 , i.e. in the circumferential direction U, as well as in a direction Z which is axial to the central axis M. extension elements 6, 7 are connected to two supporting surface segments 5 adjacent in the circumferential direction U, and the clamping surface segments 4 are offset from one another in the circumferential direction U by an offset angle β relative to the supporting surface segments 5. The connecting elements 6, 7 extend in a direction having both a component in the radial direction R and a component in the circumferential direction U. With the clamping surface segment 4, the connecting elements 6, 7 enclose a connecting angle μ which has an angular dimension deviating from 90 °. Furthermore, the connecting elements 6, 7 form an angle with the support surface segment 5. In addition, the connecting elements 6, 7 are embodied here as webs which extend in a direction Z which is axial to the central axis M.
Ein erster - bezogen auf die Radialrichtung R - außenliegender Endabschnitt des Verbindungselementes 6 ist mit einem Umfangs-Endabschnitt des Spann- flächensegmentes 4 und ein zweiter Endabschnitt - bezogen auf die Radialrich- tung R innenliegend - des Verbindungselementes 6 ist mit einem Umfangs- Endabschnitt des Abstützflächensegmentes 5 verbunden. Ein erster Endab- schnitt des Verbindungselementes 7 - bezogen auf die Radialrichtung R außen- liegend - ist mit einem Endabschnitt - bezogen auf die Umfangsrichtung U - des Spannflächensegmentes 4 und ein zweiter Endabschnitt - bezogen auf die Radialrichtung R innenliegend - des Verbindungselementes 7 ist mit einem Endabschnitt - bezogen auf die Umfangsrichtung U - des benachbarten Ab- stützflächensegmentes 5 verbunden. In Umfangsrichtung U sind die Abstützflä- chensegmente 5 und die Spannflächensegmente 4 unter Ausbildung von sich in einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z erstreckenden Spalten 8, 9 voneinander beabstandet. Die Spannbüchse 1 weist somit im Querschnitt eine mäanderförmige Struktur auf. A first - in relation to the radial direction R - on the outside end section of the connecting element 6 is with a circumferential end section of the clamping surface segment 4 and a second end section - in relation to the radial direction R - of the connecting element 6 is with a circumferential end section of the support surface segment 5 connected. A first end section of the connecting element 7 - lying on the outside in relation to the radial direction R - is with an end section - in relation to the circumferential direction U - of the clamping surface segment 4 and a second end section - in relation to the radial direction R inside - of the connecting element 7 is with a End section - related to the circumferential direction U - of the adjacent support surface segment 5 connected. In the circumferential direction U, the support surface segments 5 and the clamping surface segments 4 are spaced apart from one another with the formation of gaps 8, 9 extending in a direction Z which is axial to the central axis M. The clamping sleeve 1 thus has a meandering structure in cross section.
Das Spannelement 1 ist zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges von innen vorgesehen. The clamping element 1 is provided for clamping a workpiece or tool from the inside.
Während des Einspannvorganges wirkt bei aneinander liegenden Abstützflä- chen eines Spannkörpers 104 und des Spannelements 1 eine radiale Presskraft FR von dem Spannkörper auf die Abstützflächensegmente 5 des Spannelements 1. Über die Verbindungselemente 6, 7 wird diese radiale Abstützflächen-Press- kraft FR von zwei benachbarten Abstützflächensegmenten 5 über Verbindungs- elemente 6, 7 jeweils auf ein Spannflächensegment 4 übertragen, sodass auf dieses eine Spannflächen-Presskraft Fs wirkt. Eine Wirkrichtung der radialen Abstützflächen-Presskraft FA und eine Wirkrichtung der Spannflächen-Press- kraft Fs ist um einen Presskraftwinkel g in Umfangsrichtung U versetzt. During the clamping process, when the support surfaces of a clamping body 104 and the clamping element 1 lie against one another, a radial pressing force acts FR from the clamping body to the supporting surface segments 5 of the clamping element 1. Via the connecting elements 6, 7, this radial supporting surface pressing force FR is transmitted from two adjacent supporting surface segments 5 via connecting elements 6, 7 each to a clamping surface segment 4, so that on this one Clamping surface pressing force Fs is effective. An effective direction of the radial support surface pressing force FA and an effective direction of the clamping surface pressing force Fs are offset by a pressing force angle g in the circumferential direction U.
Des Weiteren umfassen die Spannflächensegmente 4 jeweils einen sich in radi- aler Richtung R, in Umfangsrichtung U und in einer zur zentralen Achse M axi- alen Richtung Z erstreckenden Spannflächenkörper 10, dessen Oberfläche (o- der: Außenseite) zumindest teilweise die Spannfläche 3 bzw. jeweils einen Teil der Spannfläche 3 ausbildet. Die Abstützflächensegmente 5 umfassen ebenfalls jeweils einen sich in radialer Richtung R und in einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z erstreckenden Abstützflächenkörper 11, dessen Oberfläche (oder: Innenseite) zumindest teilweise die Abstützfläche 2 bzw. jeweils einen Teil der Abstützfläche 2 ausbildet. Furthermore, the clamping surface segments 4 each include a clamping surface body 10 extending in the radial direction R, in the circumferential direction U and in a direction Z axially to the central axis each forms a part of the clamping surface 3. The support surface segments 5 also each include a support surface body 11 extending in the radial direction R and in a direction Z axial to the central axis M, the surface (or inside) of which at least partially forms the support surface 2 or a part of the support surface 2 in each case.
Der Stirnseite des Spannelements 1 zugewandte axiale Endabschnitte der Spannflächensegmente 4 und der Stirnseite der Spannbüchse 1 zugewandte axiale Endabschnitte der Abstützflächensegmente 5 weisen einen in einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z und in einer zur zentralen Achse M senk- rechten radialen Richtung R orientierten Spannflächenbereich 12 bzw. Abstütz- flächenbereich 13 auf, um das Einführen eines Spannkörpers in das Spannele- ment 1 und das Einführen des Spannelements 1 in ein Werkstück oder ein Werkzeug zu erleichtern. Axial end sections of the clamping surface segments 4 facing the end face of the clamping element 1 and the axial end sections of the support surface segments 5 facing the end face of the clamping sleeve 1 have a clamping surface area 12 oriented in a direction Z axial to the central axis M and in a radial direction R perpendicular to the central axis M or support surface area 13 in order to facilitate the introduction of a clamping body into the clamping element 1 and the introduction of the clamping element 1 into a workpiece or a tool.
In FIG 3 bis 5 ist ein Spannelement 1, vorliegend eine Spannbüchse oder Spannhülse, zum Spannen eines hohlzylindrischen Werkstückes gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Das Spannelement 1 gemäß der zweiten Ausführungsform weist im Wesentlichen dieselbe Ausgestaltung auf, wie das zuvor beschriebene Spannelement 1, sodass auf die hierzu gemachten Erläute- rungen Bezug genommen wird und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen, welche vorwiegend in der Art der Anordnung des Abstützflächensegmentes mit dem Verbindungselement be- steht. 3 to 5 show a clamping element 1, in the present case a clamping sleeve or clamping sleeve, for clamping a hollow cylindrical workpiece according to a second embodiment. The tensioning element 1 according to the second embodiment has essentially the same configuration as the tensioning element 1 described above, so that reference is made to the explanations made in this regard and only to the differences below between the two embodiments, which predominantly consists in the type of arrangement of the support surface segment with the connecting element.
Analog zum Spannelement 1 gemäß der ersten Ausführungsform sind ein erster - bezogen auf die Radialrichtung R - außenliegender Endabschnitt des Verbin- dungselementes 6 ist mit einem Umfangs-Endabschnitt des Spannflächenseg- mentes 4 und ein erster - bezogen auf die Radialrichtung R - außenliegender Endabschnitt des Verbindungselementes 7 mit einem Umfangs-Endabschnitt des Spannflächensegmentes 4 verbunden. Ein zweiter- bezogen auf die Radial- richtung R - innenliegender Endabschnitt des Verbindungselementes 6 ist mit einem - bezogen auf die Umfangsrichtung U - Zentralabschnitt des Abstützflä- chensegmentes 5, ein zweiter- bezogen auf die Radialrichtung R - innenlie- gender Endabschnitt des Verbindungselementes 7 ist mit einem Zentralab- schnitt - bezogen auf die Umfangsrichtung U - des benachbarten Abstützflä- chensegmentes 5 verbunden. Die Abstützflächensegmente 5 sind zudem im Vergleich zur ersten Ausführungsform in Umfangsrichtung verbreitert, der Spalt 9 weist somit eine geringere Abmessung auf. Aufgrund der vergrößerten Abstützfläche 2 wirkt eine geringere Flächenpressung bzw. Kraft pro Flächen- einheit auf einen Spannkörper, welcher während des Einspannvorgangs in das Spannelement 1 eingeführt wird, wodurch der Verschleiß des Spannkörpers und des Spannelementes 1 reduziert wird. Analogous to the clamping element 1 according to the first embodiment, a first - in relation to the radial direction R - external end portion of the connecting element 6 is with a circumferential end portion of the clamping surface segment 4 and a first - in relation to the radial direction R - external end portion of the connecting element 7 is connected to a circumferential end section of the clamping surface segment 4. A second - in relation to the radial direction R - inner end section of the connecting element 6 is with a - in relation to the circumferential direction U - central section of the support surface segment 5, a second - in relation to the radial direction R - is an inner end section of the connecting element 7 connected to a central section - based on the circumferential direction U - of the adjacent support surface segment 5. The support surface segments 5 are also widened in the circumferential direction compared to the first embodiment, the gap 9 thus has a smaller dimension. Due to the enlarged support surface 2, a lower surface pressure or force per unit area acts on a clamping body, which is inserted into the clamping element 1 during the clamping process, whereby the wear of the clamping body and the clamping element 1 is reduced.
Das Spannflächensegment 4, zwei das Spannflächensegment 4 mit zwei in Um- fangsrichtung U benachbarten Abstützflächensegmenten 5 verbindende Verbin- dungselemente 6, 7 und die zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Abstütz- flächensegmente 5 schließen zudem einen Aufnahmeraum 14 zwischen sich ein, welcher über den Spalt 9 zwischen den Abstützflächensegmenten 5 zu- gänglich ist. In den Aufnahmeraum 14 ist ein Schmiermittel einbringbar, um eine Schmierung des Spannelements 1 gegenüber dem Spannkörper während des Einspannvorgangs zu ermöglichen. Das Spannelement 1 ist wiederum zum Spannen eines Werkstückes oder Werk- zeuges von innen vorgesehen. The clamping surface segment 4, two connecting elements 6, 7 connecting the clamping surface segment 4 with two adjacent support surface segments 5 in the circumferential direction U and the two adjacent support surface segments 5 in the circumferential direction U also enclose a receiving space 14 between them, which via the gap 9 is accessible between the support surface segments 5. A lubricant can be introduced into the receiving space 14 in order to enable the clamping element 1 to be lubricated with respect to the clamping body during the clamping process. The clamping element 1 is in turn provided for clamping a workpiece or tool from the inside.
In FIG 6 bis 8 ist ein Spannelement 1, vorliegend eine Spannbüchse oder Spannhülse, zum Spannen eines hohlzylindrischen Werkzeuges gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt. Auch hier wird wieder auf die vorigen Aus- führungen zu dem Spannelement 1 gemäß der ersten Ausführungsform Bezug genommen. 6 to 8 show a clamping element 1, in the present case a clamping sleeve or clamping sleeve, for clamping a hollow cylindrical tool according to a third embodiment. Here, too, reference is made to the previous statements on the tensioning element 1 according to the first embodiment.
Bei dem Spannelement 1 gemäß der dritten Ausführungsform sind ein erster - bezogen auf die Radialrichtung R - außenliegender Endabschnitt des Verbin- dungselementes 6 mit einem Zentralabschnitt - bezogen auf die Umfangsrich- tung U - des Spannflächensegmentes 4 und ein zweiter Endabschnitt - bezo- gen auf die Radialrichtung R innenliegend - des Verbindungselementes 6 mit einem - bezogen auf die Umfangsrichtung U - Zentralabschnitt des Abstützflä- chensegmentes 5 verbunden. Ein erster Endabschnitt des Verbindungselemen- tes 7 - bezogen auf die Radialrichtung R außenliegend- ist mit einem Zentral- abschnitt - bezogen auf die Umfangsrichtung U - des Spannflächensegmentes 4 und ein zweiter Endabschnitt - bezogen auf die Radialrichtung R innenlie- gend - des Verbindungselementes 7 ist mit einem Zentralabschnitt - bezogen auf die Umfangsrichtung U - des benachbarten Abstützflächensegmentes 5 verbunden. Dadurch lässt sich die Spannfläche 3 insgesamt, insbesondere in Umfangsrichtung U verbreitern, wie in FIG 6 zu sehen und aufgrund der größe- ren Kontaktfläche zwischen Spannfläche 3 des Spannelementes 1 und dem zu spannenden Werkstück oder Werkzeug wird der Verschleiß des Spannelemen- tes 1 und des Werkstückes oder Werkzeuges reduziert. In the tensioning element 1 according to the third embodiment, a first end section of the connecting element 6, which is on the outside in relation to the radial direction R, has a central section, in relation to the circumferential direction U, of the clamping surface segment 4 and a second end section is in relation to the Radial direction R on the inside - of the connecting element 6 connected to a central section of the support surface segment 5, based on the circumferential direction U. A first end section of the connecting element 7 - on the outside in relation to the radial direction R - is connected to a central section - in relation to the circumferential direction U - of the clamping surface segment 4 and a second end section - on the inside in relation to the radial direction R - of the connecting element 7 connected to a central section - based on the circumferential direction U - of the adjacent support surface segment 5. As a result, the clamping surface 3 can be widened overall, in particular in the circumferential direction U, as can be seen in FIG Workpiece or tool reduced.
Das Spannelement 1 ist wiederum zum Spannen eines Werkstückes oder Werk- zeuges von innen vorgesehen und weist einen Aufnahmeraum oder ein Reser- voir 14 für ein Schmiermittel auf. The clamping element 1 is in turn provided for clamping a workpiece or tool from the inside and has a receiving space or a reservoir 14 for a lubricant.
In den FIG 9 und 10 ist ein Spannelement 1 zum Spannen eines zylindrischen Werkstücks oder Werkzeuges gemäß einer vierten Ausführungsform gezeigt, das zum Spannen eines Werkstückes von außen dient. Die Abstützfläche 2 bzw. die Abstützflächensegmente 5 sind somit auf einer Außenseite des Spann- elements 1 ausgebildet, die Spannfläche 3 bzw. die Spannflächensegmente 4 an einer Innenseite des Spannelements 1. Eine während des Einspannvorgangs auf die Abstützfläche 2 bzw. die Abstützflächensegmente 5 wirkende Abstütz- flächen-Presskraft FA wirkt radial nach innen. Auch die über die Verbindungs- elemente 6, 7 auf die Spannfläche 3 bzw. die Spannflächensegmente 4 wir- kende Spannflächen-Presskraft Fs ist nach innen gerichtet. Im Übrigen sei auf die vorstehend gemachten Ausführungen verwiesen. FIGS. 9 and 10 show a clamping element 1 for clamping a cylindrical workpiece or tool according to a fourth embodiment, which is used to clamp a workpiece from the outside. The support surface 2 or the support surface segments 5 are thus formed on an outside of the clamping element 1, the clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 on an inside of the clamping element 1. A support that acts on the support surface 2 or the support surface segments 5 during the clamping process - surface pressing force F A acts radially inwards. The clamping surface pressing force Fs acting on the clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 via the connecting elements 6, 7 is also directed inwards. For the rest, reference is made to the statements made above.
In den FIG 11 und 12 sowie in den FIG 13 und 14 sind als Spannzange ausge- bildete Spannelemente 1 zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges gemäß einer fünften bzw. sechsten Ausführungsform gezeigt. Unter dem Be- griff Spannzange werden allgemein z.B. Spannelemente gemäß DIN ISO 15488 verstanden. Die Spannzangen weisen eine geringere Abmessung in einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z auf als die zuvor beschriebenen Spann- hülsen. Das Spannelement 1 gemäß FIG 11 und 12 ist zum Spannen eines Werkstückes, insbesondere hohlzylindrischen Werkstückes, von innen, das Spannelement 1 gemäß FIG 13 und 14 zum Spannen eines Werkstückes, insbe- sondere zylindrischen Werkstückes, von außen ausgebildet. Die Abstützflächen 2 sind vorliegend im Längsschnitt keilförmig ausgebildet, eine Abmessung des Abstützflächenkörpers 11 in Radialrichtung R nimmt also von einer Stirnseite des Spannelements 1 zu der anderen Stirnseite des Spannelementes 1 hin zu. Im Übrigen sei auf die vorstehend gemachten Ausführungen verwiesen. In FIGS. 11 and 12 and in FIGS. 13 and 14, clamping elements 1 designed as collet chucks for clamping a workpiece or tool according to a fifth or sixth embodiment are shown. The term collet generally means, for example, clamping elements according to DIN ISO 15488. The collets have a smaller dimension in a direction Z, which is axial to the central axis M, than the previously described clamping sleeves. The clamping element 1 according to FIGS. 11 and 12 is designed for clamping a workpiece, in particular a hollow cylindrical workpiece, from the inside, the clamping element 1 according to FIGS. 13 and 14 for clamping a workpiece, especially a cylindrical workpiece, from the outside. In the present case, the support surfaces 2 are wedge-shaped in longitudinal section, so a dimension of the support surface body 11 in the radial direction R increases from one end face of the clamping element 1 to the other end face of the clamping element 1. For the rest, reference is made to the statements made above.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Verbindungs- elemente 6, 7 unter einem Winkel zueinander und gegensinnig orientiert, d.h. bei einer in Umfangsrichtung U erzeugten oder auftretenden Kraft stellt sich eines der Verbindungselemente 6, 7 auf, das andere legt sich flach. Ferner sind die Verbindungselemente 6, 7 unter einem Winkel m gegenüber den Spannflächensegmenten 4 und den Abstützflächensegmenten 5 orientiert. In FIG 15 bis 22 sind weitere Ausführungsformen eines Spannelementes 1 in einem Querschnitt dargestellt. In the embodiments described above, the connecting elements 6, 7 are oriented at an angle to one another and in opposite directions, ie when a force is generated or occurring in the circumferential direction U, one of the connecting elements 6, 7 stands up, the other lies flat. Furthermore, the connecting elements 6, 7 are oriented at an angle m with respect to the clamping surface segments 4 and the supporting surface segments 5. In FIGS. 15 to 22, further embodiments of a clamping element 1 are shown in cross section.
FIG 15 und FIG 16 zeigen Spannelemente 1 bei dem jeweils die zwei ein Spannflächensegment 4 mit zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Abstütz- flächensegmenten 5 verbindenden Verbindungselemente 6, 7 parallel zueinan- der orientiert sind. Das Spannelement 1 gemäß einer siebten Ausführungsform in FIG 15 weist eine Teilung von 20, das Spannelement 1 gemäß einer achten Ausführungsform in FIG 16 weist eine Teilung von 30 auf. 15 and 16 show clamping elements 1 in which the two connecting elements 6, 7 connecting a clamping surface segment 4 with two connecting elements 6, 7 connecting adjacent support surface segments 5 in the circumferential direction U are oriented parallel to one another. The clamping element 1 according to a seventh embodiment in FIG. 15 has a division of 20, the clamping element 1 according to an eighth embodiment in FIG. 16 has a division of 30.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen weisen die Verbin- dungselemente 6, 7 jeweils einen geradlinigen Verlauf auf. Das Spannelement 1 in einer neunten Ausführungsform gemäß FIG 17 umfasst nun Verbindungs- elemente 6, 7, die zwischen dem zwischen dem Abstützflächensegment 5 und dem Spannflächensegment 4 einen gekrümmten Verlauf aufweisen. In the embodiments described above, the connecting elements 6, 7 each have a straight course. The clamping element 1 in a ninth embodiment according to FIG. 17 now comprises connecting elements 6, 7 which have a curved course between the support surface segment 5 and the clamping surface segment 4.
FIG 18 und 19 zeigt weitere Spannelemente 1 gemäß einer zehnten und elften Ausführungsform, bei welchen die Verbindungselemente 6, 7 unter einem Win- kel zueinander, vorliegend - ausgehend von den Abstützflächensegmenten 5 unter Ausbildung eines spitzen Winkels in Radialrichtung R nach außen - und unter Ausbildung eines Winkels m gegenüber den Abstützflächensegmenten 5 orientiert sind, vorliegend jeweils unter einem Winkel von 4,5° bzw. 18° ge- genüber dem Abstützflächensegment 5. Durch eine solche, im Querschnitt tra- pezförmige Ausrichtung der Verbindungselemente 6, 7 lässt sich die Spann- kraft während des Einspannvorgangs und einer nachfolgenden Bearbeitung er- höhen, da sich die Verbindungselemente 6, 7 aufrichten und somit der wirken- den Kraft entgegenstellen. 18 and 19 show further clamping elements 1 according to a tenth and eleventh embodiment, in which the connecting elements 6, 7 at an angle to one another, in the present case - starting from the support surface segments 5 with the formation of an acute angle in the radial direction R outwards - and under formation of an angle m with respect to the support surface segments 5, in the present case each at an angle of 4.5 ° or 18 ° with respect to the support surface segment 5 - Increase the force during the clamping process and a subsequent processing, since the connecting elements 6, 7 straighten up and thus oppose the acting force.
Bei dem in FIG 20 gezeigten Spannelement 1 (zwölfte Ausführungsform) sind die Verbindungselemente 6, 7 parallel zueinander und jeweils unter einem Winkel gegenüber den Abstützflächensegmenten 5 und den Spannflächenseg- menten 4 orientiert. Sofern während des Einspannvorganges oder insbeson- dere während der Bearbeitung eines mit dem Spannelement 1 gespannten Werkstückes eine Kraft in Umfangsrichtung U erzeugt wird oder auftritt, stellen sich beide Verbindungselemente 6, 7 auf und spannen, vorliegend bei einer gegen den Uhrzeigersinn und somit in Neigungsrichtung wirkenden Kraft oder Drehung, oder legen sich flach und spannen nicht, vorliegend bei einer Kraft oder Drehung im Uhrzeigersinn und somit entgegen der Neigungsrichtung. In the clamping element 1 (twelfth embodiment) shown in FIG. 20, the connecting elements 6, 7 are oriented parallel to one another and each at an angle with respect to the support surface segments 5 and the clamping surface segments 4. If during the clamping process or in particular during the machining of a clamped with the clamping element 1 Workpiece a force is generated or occurs in the circumferential direction U, both connecting elements 6, 7 stand up and tension, in this case with a counterclockwise force or rotation acting in the direction of inclination, or lie flat and do not tension, in this case with a force or Clockwise rotation and thus counter to the direction of inclination.
FIG 21 zeigt ein Spannelement zum Spannen eines Werkstückes von innen ge- mäß einer dreizehnten Ausführungsform, bei welchem die Spannfläche 3 im Querschnitt die Form eines Polygons, vorliegend eines Dreiecks mit abgerunde- ten Ecken, aufweist. Mit einem solchen Spannelement 1 lassen sich Werkstü- cke spannen, die eine von einer hohlzylindrischen Form abweichende Innenflä- che aufweisen. 21 shows a clamping element for clamping a workpiece from the inside according to a thirteenth embodiment, in which the clamping surface 3 has the shape of a polygon in cross section, in the present case a triangle with rounded corners. With such a clamping element 1, workpieces can be clamped which have an inner surface deviating from a hollow cylindrical shape.
FIG 22 zeigt ein Spannelement zum Spannen eines Werkstückes von außen ge- mäß einer vierzehnten Ausführungsform bei welchem die Spannfläche 3 im Querschnitt die Form eines Polygons, vorliegend eines Quadrats aufweist. Mit einem solchen Spannelement 1 lassen sich Werkstücke spannen, die eine Au- ßenfläche in Form eines Vierkants aufweisen. 22 shows a clamping element for clamping a workpiece from the outside according to a fourteenth embodiment, in which the clamping surface 3 has the shape of a polygon, in the present case a square, in cross section. With such a clamping element 1, workpieces can be clamped which have an outer surface in the form of a square.
FIG 23 bis 27 zeigen Spannelemente 1 gemäß einer fünfzehnten bis neunzehn- ten Ausführungsform zum Spannen eines Werkstückes mit Außenverzahnung (FIG 23) oder Innenverzahnung (FIG 24 bis 27). Hierbei bilden in vorteilhafter Weise die Außenseiten der Verbindungselemente 6, 7 zumindest teilweise eine weitere Spannfläche 15 aus, die dem Werkstück zugewandt ist. Während des Einspannvorgangs verformt sich die Spannbüchse derart, dass die Spannfläche 15 in die Innenverzahnung des Werkstückes eingreift und im gespannten Zu- stand eine zusätzliche Verspannung nicht nur entgegen bzw. in Radialrichtung R, sondern auch in Umfangsrichtung U erzeugt wird. Durch die voneinander beabstandeten Abstützflächensegmente 5, die einen Spalt 9 zwischen sich aus- bilden, erlaubt eine Geometrie der Spannfläche 15, beispielsweise eine Orien- tierung entlang eines Kreises mit Radius R3 oder auch entlang einer Evolven- ten, eine Aufweitung des Spannelements 1 bzw. der Verbindungselemente 6, 7 nicht nur in Radialrichtung R, sondern auch in Umfangsrichtung U, sodass die Spannfläche 15 und eine Innenverzahnung des Werkstückes miteinander in Kontakt bringbar sind. 23 to 27 show clamping elements 1 according to a fifteenth to nineteenth embodiment for clamping a workpiece with external toothing (FIG. 23) or internal toothing (FIGS. 24 to 27). In this case, the outer sides of the connecting elements 6, 7 advantageously at least partially form a further clamping surface 15 which faces the workpiece. During the clamping process, the clamping sleeve deforms in such a way that the clamping surface 15 engages in the internal toothing of the workpiece and, in the clamped state, additional clamping is generated not only in the opposite direction or in the radial direction R, but also in the circumferential direction U. Due to the spaced-apart support surface segments 5, which form a gap 9 between them, a geometry of the clamping surface 15, for example an orientation along a circle with a radius R 3 or also along an involute, allows an expansion of the clamping element 1 or . of the connecting elements 6, 7 not only in the radial direction R, but also in the circumferential direction U, so that the Clamping surface 15 and an internal toothing of the workpiece can be brought into contact with one another.
FIG 23 zeigt ein Spannelement 1 zur Spannung eines Werkstückes 101 mit Au- ßenverzahnung von außen. Die Spannfläche 15 zweier ein Spannflächenseg- ment 4 mit zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Abstützflächensegmenten 5 verbindender Verbindungselemente 6, 7 und die Spannfläche 3 des Spannflä- chensegmentes 4 bilden eine gemeinsame, entlang eines sich in axialer Rich- tung Z erstreckenden Zylinders mit Radius R3 orientierte Spannfläche aus, die jeweils in die Verzahnung des Werkstückes 101 eingreift. Ein von der Spannflä- che 15 der Verbindungselemente 6, 7 und der Spannfläche 3 des Spannflä- chensegmentes 4 umgrenzter Abschnitt des Spannelementes 1 ist vorliegend als Vollkörper ausgebildet, wodurch die Stabilität des Spannelementes 1 erhöht wird. 23 shows a clamping element 1 for clamping a workpiece 101 with external teeth from the outside. The clamping surface 15 of two connecting elements 6, 7 connecting a clamping surface segment 4 with two supporting surface segments 5 adjacent in the circumferential direction U and the clamping surface 3 of the clamping surface segment 4 form a common cylinder with a radius R 3 extending in the axial direction Z oriented clamping surface that engages in the toothing of the workpiece 101. A section of the clamping element 1 delimited by the clamping surface 15 of the connecting elements 6, 7 and the clamping surface 3 of the clamping surface segment 4 is in the present case designed as a solid body, whereby the stability of the clamping element 1 is increased.
Die in den FIG 24 und 25 gezeigten Spannelemente 1 dienen zur Spannung ei- nes Werkstückes 101 mit Innenverzahnung von innen. Auch hier bilden die Spannfläche 15 zweier ein Spannflächensegment 4 mit zwei in Umfangsrich- tung U benachbarten Abstützflächensegmenten 5 verbindender Verbindungs- elemente 6, 7 und die Spannfläche 3 des Spannflächensegmentes 4 eine ge- meinsame, entlang eines sich in axialer Richtung Z erstreckenden Zylinders mit Radius R3 orientierte Spannfläche aus, die jeweils in die Verzahnung des Werk- stückes 101 eingreift. Gemäß FIG 25 ist ein von der Spannfläche 15 der Ver- bindungselemente 6, 7 und der Spannfläche 3 des Spannflächensegmentes 4 umgrenzter Abschnitt des Spannelementes 1 nur teilweise gefüllt bzw. als Hohl profi I ausgebildet, gemäß FIG 24 ist der umgrenzte Abschnitt als Vollkör- per ausgebildet. Dadurch ist das Spannelement 1 gemäß FIG 25 gegenüber dem Spannelement 1 gemäß FIG 24 weicher bzw. wirkt einer Verformung wäh- rend des Einspannvorgangs weniger stark entgegen. The clamping elements 1 shown in FIGS. 24 and 25 serve to clamp a workpiece 101 with internal toothing from the inside. Here, too, the clamping surface 15 of two connecting elements 6, 7 connecting a clamping surface segment 4 with two supporting surface segments 5 adjacent in the circumferential direction U and the clamping surface 3 of the clamping surface segment 4 form a common cylinder with a radius extending in the axial direction Z R 3 oriented clamping surface which engages in the toothing of the workpiece 101. According to FIG. 25, a section of the clamping element 1 bounded by the clamping surface 15 of the connecting elements 6, 7 and the clamping surface 3 of the clamping surface segment 4 is only partially filled or designed as a hollow profile, according to FIG. 24 the bounded section is a solid body educated. As a result, the clamping element 1 according to FIG. 25 is softer than the clamping element 1 according to FIG. 24 or counteracts a deformation during the clamping process less strongly.
FIG 26 und 27 zeigen Spannelemente 1 zur Spannung eines Werkstückes 101 mit Innenverzahnung von innen, wobei die Spannflächen 15 der Verbindungs- elemente 6, 7, welche in die Verzahnung des Werkstückes 101 eingreift die Form einer Evolventen aufweisen. Der von den Spannflächen 15 benachbarter Verbindungselemente 6, 7 und der Spannfläche 3 des Spannflächensegmentes umgrenzte Abschnitt kann wiederum als Vollkörper ausgebildet (FIG 26) oder nur teilweise gefüllt sein (FIG 27). FIGS. 26 and 27 show clamping elements 1 for clamping a workpiece 101 with internal toothing from the inside, the clamping surfaces 15 of the connecting elements 6, 7 which engage in the toothing of the workpiece 101 Have the shape of an involute. The section delimited by the clamping surfaces 15 of adjacent connecting elements 6, 7 and the clamping surface 3 of the clamping surface segment can in turn be designed as a solid body (FIG. 26) or only partially filled (FIG. 27).
FIG 28 bis FIG 30 zeigen als weitere, zwanzigste Ausführungsform ein Spann- element 1, welches in axialer Richtung Z gedrallt ist. Die in axialer Richtung voneinander beabstandeten Axial-Endabschnitte der Spannflächensegmente 4, in axialer Richtung Z voneinander beabstandete Axial-Endabschnitte der Ab- stützflächensegmentes 5 und in axialer Richtung Z voneinander beabstandete Axial-Endabschnitte der Verbindungselements 6,7 sind bezüglich der Mittellän- gsachse bzw. zentralen Achse M in Umfangsrichtung U um einen Drallwinkel o gegeninander versetzt sind. FIG. 28 to FIG. 30 show, as a further, twentieth embodiment, a clamping element 1 which is twisted in the axial direction Z. The axial end sections of the clamping surface segments 4 spaced apart from one another in the axial direction, the axial end sections of the support surface segments 5 spaced apart from one another in the axial direction Z and the axial end sections of the connecting element 6, 7 spaced apart in the axial direction Z are relative to the central longitudinal axis or central axis M are offset from one another in the circumferential direction U by a twist angle o.
Die FIG 31 bis 34 zeigen schematisch eine Spannvorrichtung 100 mit einem als Spannzange ausgebildeten Spannelement 1 gemäß FIG 11 und 12 in einem un- gespannten Zustand (FIG 31 und 32) sowie in einem gespannten Zustand (FIG 33 und 34) zum Spannen (oder: kraftschlüssigen Ha Iten) eines Werkstücks 101, vorliegend zum Spannen eines Werkstückes 101 von innen. Die Spannvor- richtung 100 umfasst ferner einen Spannkörper 104 mit einer an einer Außen- fläche oder Mantelfläche oder Außenwandung des Spannkörpers 104 ausgebil- deten Abstützfläche 106. FIGS. 31 to 34 schematically show a clamping device 100 with a clamping element 1 designed as a collet chuck according to FIGS. 11 and 12 in an unclamped state (FIGS. 31 and 32) and in a clamped state (FIGS. 33 and 34) for clamping (or: non-positive holding) of a workpiece 101, in the present case for clamping a workpiece 101 from the inside. The clamping device 100 further comprises a clamping body 104 with a support surface 106 formed on an outer surface or jacket surface or outer wall of the clamping body 104.
Die Spannfläche 3 zum kraftschlüssigen Verbinden oder Spannen an einer Ge- genspannfläche 103 des Werkstücks 101 ist von mehreren Spannflächenseg- menten 4 an einer Außenfläche oder Mantelfläche oder Außenwandung des Spannelements 1 ausgebildet. Im ungespannten Zustand (FIG 31, 32) sind die Spannfläche 3 bzw. die Spannflächensegmente 4 von der Gegenspannfläche 103 beabstandet. The clamping surface 3 for frictional connection or clamping on a counter-clamping surface 103 of the workpiece 101 is formed by several clamping surface segments 4 on an outer surface or jacket surface or outer wall of the clamping element 1. In the unstressed state (FIGS. 31, 32), the clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 are spaced apart from the counter-clamping surface 103.
Mittels eines Verschiebeelementes (nicht dargestellt) wird das Spannelement 1 mittels einer Einschubkraft FES, welche in Z-Richtung oder axial zur zentralen Achse M wirkt, axial bewegt und dadurch zugleich radial nach außen verformt oder gespannt. Während dieser axialen Bewegung gleiten die Abstützflächen 2 des Spannelements 1 auf der Abstützfläche 106 des Spannkörpers 104 was zu einer Aufweitung des Spannelements 1 führt bis deren Spannfläche 3 bzw. die Spannflächensegmente 4 an der Gegenspannfläche 103 des Werkstücks 101 anliegen und dann über eine radiale Abstützflächen-Presskraft FA zwischen der Abstützfläche 106 und den Abstützflächensegmenten 5 eine auf die Spannflä- chensegmente 4 wirkende Spannflächen-Presskraft Fs erzeugt wird. Daraus wiederum resultiert im gespannten Zustand (FIG 33, 34) eine Spannkraft FR, die sich zwischen der Gegenspannfläche 103 und den zwei oder mehreren Spannflächensegmenten 4 aufbaut. By means of a displacement element (not shown), the clamping element 1 is moved axially by means of an insertion force FES, which acts in the Z direction or axially to the central axis M, and is thereby simultaneously deformed radially outward or excited. During this axial movement, the support surfaces 2 of the clamping element 1 slide on the support surface 106 of the clamping body 104, which leads to an expansion of the clamping element 1 until its clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 rest on the counter-clamping surface 103 of the workpiece 101 and then via a radial support surface. Pressing force FA between the support surface 106 and the support surface segments 5, a clamping surface pressing force Fs acting on the clamping surface segments 4 is generated. This in turn results in the tensioned state (FIGS. 33, 34) in a tension force FR, which builds up between the counter tension surface 103 and the two or more tension surface segments 4.
Um die radiale Aufweitung des Spannelements 1 während des Einspannvor- gangs beim Spannen eines Werkstückes zu ermöglichen, sind das Spannflä- chensegment 4 und das Verbindungselement 6 bzw. das Spannflächensegment 4 und das Verbindungselement 7 jeweils um eine sich in einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z erstreckende Schwenkachse S um einen Schwenk- winkel zueinander schwenkbar, wie in FIG 32 dargestellt. Der Schwenkwinkel En ist in einem gespannten Zustand II (durchgezogene Linie) des Spannele- -ents 1 größer als der Schwenkwinkel ei in einem ungespannten Zustand I (gestrichelte Linie) des Spannelements 1. In order to enable the radial expansion of the clamping element 1 during the clamping process when clamping a workpiece, the clamping surface segment 4 and the connecting element 6 or the clamping surface segment 4 and the connecting element 7 are each about a direction that is axial to the central axis M Z-extending pivot axis S pivotable to one another by a pivot angle, as shown in FIG. The pivot angle En is greater in a tensioned state II (solid line) of the clamping element 1 than the pivot angle ei in an untensioned state I (dashed line) of the tensioning element 1.
Auch das Abstützflächensegment 5 und das Verbindungselement 6 bzw. das Abstützflächensegment 5 und das Verbindungselement 7 sind jeweils um eine sich in einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z erstreckende Schwenk achse S um einen Schwenkwinkel zueinander schwenkbar, wobei der Schwenk- winkel hp vorliegend in einem gespannten Zustand II des Spannelements 1 größer ist als der Schwenkwinkel hi in einem ungespannten Zustand I des Spannelements 1. The support surface segment 5 and the connecting element 6 or the support surface segment 5 and the connecting element 7 are each pivotable about a pivot axis S extending in a direction Z axially to the central axis M by a pivot angle, the pivot angle hp in the present case in one The tensioned state II of the tensioning element 1 is greater than the pivot angle hi in an untensioned state I of the tensioning element 1.
Beim Spannen eines Werkstückes von außen (nicht gezeigt) ist der Schwenk- winkel zwischen dem Spannflächensegment 4 und dem Verbindungselement 6 bzw. dem Spannflächensegment 4 und dem Verbindungselement 7 in einem gespannten Zustand des Spannelements 1 kleiner als der Schwenkwinkel in ei- nem ungespannten Zustand des Spannelements 1. Analog ist der Schwenkwin- kel zwischen dem Abstützflächensegment 5 und dem Verbindungselement 6 bzw. dem Abstützflächensegment 5 und dem Verbindungselement 7 in einem gespannten Zustand des Spannelements 1 kleiner als der Schwenkwinkel in ei- -em ungespannten Zustand des Spannelements 1. When a workpiece is clamped from the outside (not shown), the pivot angle between the clamping surface segment 4 and the connecting element 6 or the clamping surface segment 4 and the connecting element 7 is in one The tensioned state of the tensioning element 1 is smaller than the pivot angle in an untensioned condition of the tensioning element 1. Similarly, the pivoting angle between the support surface segment 5 and the connecting element 6 or the support surface segment 5 and the connecting element 7 in a tensioned state of the tensioning element 1 is smaller than the pivot angle in an untensioned state of the tensioning element 1.
In den FIG 36 bis 38 sind eine Spannfläche 3 bzw. ein Spannflächensegment 4, zwei Verbindungselemente 6, 7 sowie zwei Abstützflächen 2 bzw. Abstützflä chensegmente 5 sowie die wirkenden Kräfte für ein von innen gespanntes Werkstück nochmals separat in einer Querschnittsdarstellung gezeigt. Eine Wirkrichtung der radialen Abstützflächen-Presskraft FA und eine Wirkrichtung der Spannflächen-Presskraft Fs ist um einen Presskraftwinkel g in Umfangsrich- tung U versetzt. Eine Wirkrichtung der radialen Abstützflächen-Presskraft FA sowie eine Wirkrichtung der daraus resultierende Spannkraft FR beim Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges sind um einen Spannkraftwinkel d in Um- fangsrichtung U versetzt. Die Spannfläche 3 bzw. das Spannflächensegment 4 weisen exemplarisch eine konvexe Krümmung auf. Denkbar ist jedoch auch, dass die Krümmung der Spannfläche 3 bzw. des Spannflächensegments 4 über deren Breite in Umfangsrichtung variabel oder veränderbar ist und die Spann- fläche 3 bzw. das Spannflächensegment 4 beispielsweise konvex und konkav gekrümmte Abschnitte aufweist, also einen „wellenförmigen" Verlauf zeigt. 36 to 38, a clamping surface 3 or a clamping surface segment 4, two connecting elements 6, 7 and two support surfaces 2 or Abstützflä chensegmente 5 and the forces acting for a workpiece clamped from the inside are shown again separately in a cross-sectional view. An effective direction of the radial support surface pressing force FA and an effective direction of the clamping surface pressing force Fs are offset by a pressing force angle g in the circumferential direction U. An effective direction of the radial support surface pressing force FA and an effective direction of the resulting clamping force FR when clamping a workpiece or tool are offset by a clamping force angle d in the circumferential direction U. The clamping surface 3 or the clamping surface segment 4 have, for example, a convex curvature. However, it is also conceivable that the curvature of the clamping surface 3 or the clamping surface segment 4 is variable or changeable over its width in the circumferential direction and the clamping surface 3 or the clamping surface segment 4 has, for example, convex and concave curved sections, i.e. a "wave-shaped" course shows.
Anhand von FIG 39, die einen Längsschnitt einer Spannvorrichtung 100 zum Spannen (oder: kraftschlüssigen Ha Iten) eines durch punktgestrichelte Linien angedeuteten Werkstücks 101, wird das Prinzip des Einspannvorgangs erläu- tert für Spannelemente 1, die ein Sägezahngewinde aufweisen. 39, which shows a longitudinal section of a clamping device 100 for clamping (or: frictional holding) a workpiece 101 indicated by dashed dotted lines, the principle of the clamping process is explained for clamping elements 1 that have a buttress thread.
Die Spannvorrichtung 100 umfasst in einem Spannbereich 102, in dem die Spannkräfte für die Spannung des Werkstücks 101 zur Verfügung gestellt oder erzeugt werden, ein Spannelement 1 mit einer in Radialrichtung R nach außen gerichteten oder zeigenden bzw. eine an einer Außenfläche oder Mantelfläche oder Außenwandung angeordneten Spannfläche 3, die zum kraftschlüssigen Verbinden oder Spannen an einer Gegenspannfläche 103 des Werkstücks 101 anliegt, und mit einem Spannkörper 104 zum Spannen des Spannelements 1 durch Ausüben einer Spannkraft an Spannfläche 3 und Gegenspannfläche 103. Das Spannelement 1, vorliegend eine hülsenförmige Spannbüchse, ist bezüg- lich einer gemeinsamen Mittellängsachse oder zentralen Achse M der Spann- vorrichtung 100 und koaxial zum Spannkörper 104 um diesen herum oder die- sen umschließend angeordnet. The clamping device 100 comprises, in a clamping area 102 in which the clamping forces for clamping the workpiece 101 are made available or generated, a clamping element 1 with a clamping element 1 with one that is directed or pointing outward in the radial direction R or is arranged on an outer surface or jacket surface or outer wall Clamping surface 3, which is used for the frictional Connecting or clamping rests against a counter-clamping surface 103 of the workpiece 101, and with a clamping body 104 for clamping the clamping element 1 by exerting a clamping force on the clamping surface 3 and counter-clamping surface 103 central axis M of the tensioning device 100 and arranged coaxially to the tensioning body 104 around it or surrounding it.
Ferner umfasst die Spannvorrichtung 100 ein Schaftteil 105 zum Verbinden o- der Koppeln mit einer nicht gezeigten Antriebseinheit in an sich bekannter Weise. Furthermore, the clamping device 100 comprises a shaft part 105 for connecting or coupling to a drive unit (not shown) in a manner known per se.
Das Erzeugen der Spannkraft erfolgt mittels wenigstens eines Abstützelements oder einer Abstützfläche 106 an einer Außenfläche oder Mantelfläche oder Au- ßenwandung des Spannkörpers 104 und wenigstens eines korrespondierenden oder zusammenwirkenden Abstützelements oder einer Abstützfläche 2 oder zwei oder mehreren Abstützflächensegmenten 5 an einer Innenfläche oder ra- dial nach innen gerichteten Innenwandung des Spannelements 1. The clamping force is generated by means of at least one support element or a support surface 106 on an outer surface or jacket surface or outer wall of the clamping body 104 and at least one corresponding or interacting support element or a support surface 2 or two or more support surface segments 5 on an inner surface or radially inwardly directed inner wall of the clamping element 1.
Die Abstützflächen 106 und Abstützflächensegmente 5 weisen zu der Mittellän- gsachse M der Spannvorrichtung 100 bzw. des Spannkörpers 104 und des Spannelements 1 keilförmig oder sägezahnartig geneigte Teilflächen auf. The support surfaces 106 and support surface segments 5 have partial surfaces inclined in a wedge-shaped or sawtooth-like manner to the central longitudinal axis M of the clamping device 100 or the clamping body 104 and the clamping element 1.
Ein mechanisches Einspannelement 108 kann, beispielsweise über einen Ge- windestift 109, in einer Einspannbewegungsrichtung ES parallel zur Mittellän- gsachse M in Z-Richtung axial oder linear verschoben werden, so dass es über Flächenkontakt oder nach Anschlag einer stirnseitigen Schubfläche 110 mit ei- ner Stirnfläche 111 des Spannelements 1 das Spannelement 1 linear in der Ein- spannbewegungsrichtung ES mit verschiebt. Das Einspannelement 108 und der Gewindestift 109 bilden gemeinsam ein Beispiel für ein Verschiebeelement. A mechanical clamping element 108 can be displaced axially or linearly in a clamping movement direction ES parallel to the central longitudinal axis M in the Z direction, for example via a threaded pin 109, so that it can be moved axially or linearly via surface contact or after stopping an end-face thrust surface 110 The end face 111 of the clamping element 1 also moves the clamping element 1 linearly in the clamping movement direction ES. The clamping element 108 and the threaded pin 109 together form an example of a displacement element.
Das um das Spannelement 1 herum angeordnete Werkstück 101 wird von ei- nem Anschlag an einem Ringkörper 112 axial in Position gehalten. Wird das Spannelement 1 nun linear in der Einspannbewegungsrichtung ES verschoben, so gleitet oder gleiten das oder die Abstützflächen 2 bzw. Abstützflächenseg- mente 5 des Spannelements 1 auf dem oder den Abstützelement(en) oder Ab- stützflächen 106 des Spannkörpers 104. Dies führt zu einer Aufweitung des Spannelements 1 bis zu einem Maß, bei dem ihre Spannfläche 3 bzw. die Spannflächensegmente 4 an der Gegenspannfläche 103 des Werkstücks 101 anschlägt und sich dann über eine radiale Abstützflächen-Presskraft FA zwi- schen den Abstützflächen 106 und den Abstützflächensegmenten 5 eine auf die Spannflächensegmente 4 wirkende Spannflächen-Presskraft Fs erzeugt wird. Daraus wiederum resultiert eine Spannkraft FR, die sich zwischen der Gegen- spannfläche 103 und den zwei oder mehreren Spannflächensegmenten 4 auf- baut und welche von dem Werkstück 101 in Richtung des Spannelementes 1 wirkt und eine kraftschlüssige Verbindung des Werkstückes 101 erzeugt. The workpiece 101 arranged around the clamping element 1 is held axially in position by a stop on an annular body 112. It will Clamping element 1 is now linearly displaced in the clamping movement direction ES, so the support surface or surfaces 2 or support surface segments 5 of the clamping element 1 slide or slide on the support element (s) or support surfaces 106 of the clamping body 104. This leads to an expansion of the clamping element 1 to a level at which its clamping surface 3 or the clamping surface segments 4 abut against the counter-clamping surface 103 of the workpiece 101 and then via a radial support surface pressing force F A between the support surfaces 106 and the support surface segments 5 on the Clamping surface segments 4 acting clamping surface pressing force Fs is generated. This in turn results in a clamping force F R , which builds up between the counter-clamping surface 103 and the two or more clamping surface segments 4 and which acts from the workpiece 101 in the direction of the clamping element 1 and creates a non-positive connection of the workpiece 101.
Alternativ kann auch der Spannkörper 104 mittels des Einspannelements 108 axial relativ zum Spannelement 1 verschoben werden. Alternatively, the clamping body 104 can also be displaced axially relative to the clamping element 1 by means of the clamping element 108.
Die Abstützflächen 2 des Spannelements 1 weisen ein Sägezahngewinde auf, wie dies auch in FIG 40 vergrößert gezeigt ist. Die Abstützflächen 2 sind also entlang einer Schraubenlinie oder als oder wie ein Gewindeabschnitt, der mit einer vorgegebenen Steigung PSG um die zentrale Achse verläuft und zugleich unter einem Neigungswinkel a zu einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z oder zu einer um die zentrale Achse M verlaufenden gedachten Zylinderflä- che geneigt ist. Eine Abstützfläche 106 des Spannkörpers 104 ist ebenfalls ent- lang einer Schraubenlinie oder als oder wie ein Gewindeabschnitt, der mit ei- ner vorgegebenen Steigung PSG um die zentrale Achse M verläuft und zugleich unter einem Neigungswinkel a zu einer zur zentralen Achse M axialen Richtung Z geneigt ist, ausgebildet. The support surfaces 2 of the clamping element 1 have a buttress thread, as is also shown enlarged in FIG. The support surfaces 2 are thus along a helical line or as or like a thread section which runs with a predetermined pitch P SG around the central axis and at the same time at an angle of inclination a to a direction Z axial to the central axis M or to a direction Z about the central axis M. running imaginary cylinder surface is inclined. A support surface 106 of the clamping body 104 is also along a helical line or as or like a thread section which runs with a predetermined pitch P SG around the central axis M and at the same time at an angle of inclination α to a direction Z which is axial to the central axis M is inclined, formed.
Die- Funktionsweise der sägezahnförmigen Abstützflächen 106, 2 wird im Fol- genden anhand von FIG 40 weiter erläutert, die in einem Längsschnitt in axia- ler Richtung das Prinzip der Spannung oder Flalterung nach Art eines Säge- zahngewindes zeigt, welches Prinzip auch auf alle weiteren Ausführungsformen gemäß der Erfindung übertragbar oder anwendbar ist. Im Beispiel der FIG 40 wird ein Werkstück 101 gespannt, indem es von innen mittels einer Spann- büchse 1 durch eine Spannflächen-Presskraft Fs, beaufschlagt wird, analog zu einem Spanndorn. Die umgekehrte Spannung von außen nach innen durch eine das Werkstück oder Werkzeug von außen umschließende Spannbüchse ist na- türlich ebenfalls möglich, insbesondere als Spannfutter. The mode of operation of the sawtooth-shaped support surfaces 106, 2 is further explained below with reference to FIG. 40, which shows the principle of tension or flattening in the manner of a sawtooth thread in a longitudinal section in the axial direction, which principle also applies to all others Embodiments is transferable or applicable according to the invention. In the example in FIG. 40, a workpiece 101 is clamped by being acted upon from the inside by means of a clamping sleeve 1 by a clamping surface pressing force Fs, analogous to a clamping mandrel. The reverse clamping from the outside to the inside by means of a clamping sleeve surrounding the workpiece or tool from the outside is of course also possible, in particular as a chuck.
Das Spannelement 1 wird mittels einer Einschubkraft FES, welche in Z-Richtung oder axial zur zentralen Achse M wirkt, axial bewegt und dadurch zugleich ra- dial nach außen verformt oder gespannt. Dazu sind im Längsschnitt eine oder mehrere keilförmige Abstützflächenabschnitte 112A von einem oder mehreren Abstützflächensegmenten 5 des Spannelements 1, welche unter einem Nei- gungswinkel a zur axialen Richtung oder parallel zur zentralen Achse M gerich- tet sind, auf einer oder mehreren entsprechend unter dem Neigungswinkel a geneigten Abstützfläche(n)abschnitten 113A der Abstützfläche 106 des Spann- körpers 104 abgestützt und gleiten auf diesem oder diesen unter dem Nei- gungswinkel a entlang. In einem Ruhezustand oder gelösten oder ungespann- ten Zustand können die radial oder annähernd radial verlaufende(n) Endflä- che(n) 112B des oder der Abstützfläche oder der Abstützflächensegmente 5 mit Endfläche(n) 113B des oder der benachbarten Abstützfläche 106 aneinan- derschlagen und die Abstützflächen 112A und 113A auch noch leicht beab- standet sein, also nicht aufeinanderliegen oder mit Spiel zueinander angeord- net sein. Im dargestellten Zustand sind die Endflächen 112B von den entspre- chenden Endflächen 113B jedoch durch die Einwirkung der Einspannkraft FES um einen Verschiebeweg ΔZ in Z-Richtung gegeneinander verschoben und auf- grund der Neigung um den Neigungswinkel a sind das oder die Abstützflächen 2 bzw. Abstützflächensegmente 5 auf dem oder den Abstützelement(en) 106 radial nach außen um den radialen Weg (oder: Auslenkung) ΔR gewandert o- der gedrängt worden, wobei der radiale Weg ΔR dem axialen Weg ΔZ zugeord- net ist abhängig von dem Neigungswinkel a entsprechend ΔR = ΔZ tan a.The tensioning element 1 is moved axially by means of an insertion force F ES , which acts in the Z direction or axially to the central axis M, and is thereby at the same time deformed or tensioned radially outward. For this purpose, one or more wedge-shaped support surface sections 112A of one or more support surface segments 5 of the clamping element 1, which are directed at an angle of inclination a to the axial direction or parallel to the central axis M, are on one or more correspondingly at the angle of inclination a in longitudinal section inclined support surface (s) sections 113A of the support surface 106 of the clamping body 104 and slide along this or it at the angle of inclination α. In a rest state or in a released or unstressed state, the radially or approximately radially extending end surface (s) 112B of the support surface or segments 5 can abut with end surface (s) 113B of the adjacent support surface 106 and the support surfaces 112A and 113A also be slightly spaced apart, that is, they do not lie on top of one another or be arranged with play to one another. In the state shown, however, the end surfaces 112B are displaced from the corresponding end surfaces 113B by the action of the clamping force FES by a displacement path ΔZ in the Z direction and, due to the inclination by the inclination angle α, the support surface or surfaces are 2 or support surface segments 5 wandered or pushed on the support element (s) 106 radially outward by the radial path (or: deflection) ΔR, the radial path ΔR being assigned to the axial path ΔZ depending on the angle of inclination a corresponding to ΔR = ΔZ tan a.
Durch diese radiale Bewegung oder Auslenkung oder Ausdehnung um den radi- alen Weg ΔR nach außen wird das ganze Spannelement 1 um ΔR nach außen gespannt oder ausgelenkt oder ausgedehnt und übt dadurch die Spannflächen- Presskraft Fs aus, die schließlich als Spannkraft FR zwischen dem Werkstück 101 an den einander gegenüberliegenden Spannflächen 3 bzw. Spannflächen- segmenten 4 und der Gegenspannfläche 103 wirkt, die sich physikalisch infolge der Verformung und elastischen Rückstellkräfte zwischen Spannelement 1 und Werkstück 101 und dem Gesetz actio = reactio aufbaut. Zugleich wird eine axi- ale Kraftkomponente Fz ausgeübt, die das übertragbare Drehmoment und Stei- figkeit vergrößert. As a result of this radial movement or deflection or expansion by the radial path ΔR outwards, the entire clamping element 1 is tensioned or deflected or expanded outwards by ΔR and thereby exercises the clamping surface Pressing force F s , which finally acts as a clamping force F R between the workpiece 101 on the opposing clamping surfaces 3 or clamping surface segments 4 and the counter-clamping surface 103, which physically as a result of the deformation and elastic restoring forces between the clamping element 1 and workpiece 101 and the Act actio = reactio builds up. At the same time, an axial force component F z is exerted, which increases the torque and rigidity that can be transmitted.
Damit das Spannelement 1 einfach ohne Verformung oder zwei- oder mehrtei- lige Konstruktion auf dem Spannkörper 104 montiert werden kann und dabei die Abstützflächen 2 bzw. Abstützflächensegmente 5 über die Abstützfläche 106 hinweg in Z-Richtung positioniert werden können, sind in einer bevorzug- ten Ausführungsform die Abstützelemente bzw. Abstützflächen 106, 2 jeweils in Form eines Gewindes oder entlang einer Schraubenlinie oder Helix verlau- fend ausgebildet oder angeordnet, dessen Steigung PSG den Abständen der Ab- stützelemente bzw. Abstützflächen 106, 2 im Längsschnitt der FIG 39 ent- spricht. Neben der keilförmigen oder sägezahnartigen Gestalt der Abstützflä- che(n) sind auch abweichende Formen möglich, insbesondere auch gekrümmte oder mit mehreren ebenen Flächen versehene Abstützelemente oder Abstütz- flächen. So that the clamping element 1 can be easily mounted on the clamping body 104 without deformation or a two-part or multi-part construction and the support surfaces 2 or support surface segments 5 can be positioned over the support surface 106 in the Z-direction Embodiment, the support elements or support surfaces 106, 2 are each designed or arranged in the form of a thread or along a helical line or helix, the pitch P SG of which corresponds to the distances between the support elements or support surfaces 106, 2 in the longitudinal section of FIG. speaks. In addition to the wedge-shaped or sawtooth-like shape of the support surface (s), different shapes are also possible, in particular also support elements or support surfaces that are curved or provided with several flat surfaces.
In den anhand von FIG 39 und 40 gezeigten und beschriebenen Ausführungs- formen ist das Werkstück 101 von innen gespannt, d.h. die Spannvorrichtung 100 ragt durch das Werkstück 101. Man nennt eine solche Spannvorrichtung auch Spanndorn. Alternativ kann auch ein Werkstück oder Werkzeug von au- ßen gespannt werden, d.h. die Spannvorrichtung umgibt das Werkstück oder Werkzeug. Eine solche Spannvorrichtung nennt man auch Spannfutter. Hier werden die Spannflächen und Abstützelemente im Vergleich zu einem Spann- dorn gemäß FIG 39 und FIG 40 in ihrer Reihenfolge in radialer Richtung umge- kehrt, d.h. aus der Reihenfolge von außen nach innen wird nunmehr die Rei- henfolge von innen nach außen. In FIG 41 und 42 ist ein Spannkörper 204 gezeigt, der vorliegend zum Span- nen eines Werkstückes oder Werkzeuges von innen vorgesehen ist. Eine beim Einspannvorgang dem Spannelement 1 zugewandte Abstützfläche ist somit auf der Außenseite des Spannkörpers 204 und in einem mittleren Längsabschnitt 202 (Spannbereich) ausgebildet. Der mittlere Längsabschnitt 202 weist meh- rere, in axialer Richtung Z verlaufende und zueinander parallele Nuten 214 zur Aufnahme mehrerer Abstützflächensegmente 5 eines Spannelementes 1 und mehrere, in axialer Richtung Z verlaufende und zueinander parallele Abstütz- flächensegmente 206 auf, die sich jeweils über den gesamten mittleren Längs- abschnitt 202 erstrecken. Die Nuten 214 sind in Umfangsrichtung U gleichmä- ßig verteilt und die Nuten 214 jeweils flankierende Seitenflächen erstrecken sich ausgehend von der Bodenfläche in einem von 90° unterschiedlichen Win- kel. Die Abstützflächensegmente 206 weisen zu der Mittellängsachse M des Spannkörpers 104 und keilförmig oder sägezahnartig geneigte Teilflächen auf. In Umfangsrichtung U jeweils benachbarte, sägezahnartige Teilflächen sind so- mit in axialer Richtung Z auf demselben Axialabschnitt angeordnet. Ein vorde- rer Längsabschnitt 215 des Spannkörpers 204 weist eine Anschlagfläche 216 für das Spannelement 1 auf. Ein hinterer Längsabschnitt 217 weist ein Ge- winde 218 auf, auf welches ein axiales Einstellelement oder Verschiebeelement 208 aufgeschraubt werden kann. In the embodiments shown and described with reference to FIGS. 39 and 40, the workpiece 101 is clamped from the inside, ie the clamping device 100 protrudes through the workpiece 101. Such a clamping device is also called a clamping mandrel. Alternatively, a workpiece or tool can also be clamped from the outside, ie the clamping device surrounds the workpiece or tool. Such a clamping device is also called a chuck. Here the clamping surfaces and support elements are reversed in their order in the radial direction compared to a clamping mandrel according to FIG. 39 and FIG. 40, ie the order from outside to inside now becomes the order from inside to outside. A clamping body 204 is shown in FIGS. 41 and 42, which in the present case is provided for clamping a workpiece or tool from the inside. A support surface facing the clamping element 1 during the clamping process is thus formed on the outside of the clamping body 204 and in a central longitudinal section 202 (clamping area). The middle longitudinal section 202 has several grooves 214 running in the axial direction Z and parallel to one another for receiving several support surface segments 5 of a clamping element 1 and several support surface segments 206 running in the axial direction Z and parallel to one another, each extending over the entire central longitudinal section 202 extend. The grooves 214 are evenly distributed in the circumferential direction U and the side surfaces flanking the grooves 214 in each case extend, starting from the bottom surface, at an angle different from 90 °. The support surface segments 206 have partial surfaces inclined in a wedge-shaped or sawtooth-like manner to the central longitudinal axis M of the clamping body 104. In the circumferential direction U in each case neighboring, sawtooth-like partial surfaces are thus arranged in the axial direction Z on the same axial section. A front longitudinal section 215 of the clamping body 204 has a stop surface 216 for the clamping element 1. A rear longitudinal section 217 has a thread 218 onto which an axial adjusting element or displacement element 208 can be screwed.
FIG 43 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Spannvorrichtung 200 mit dem zuvor beschriebenen Spannkörper 204, einem Spannelement 1 der zuvor be- schriebenen Ausführungsformen, beispielsweise dem Spannelement 1 nach FIG 1 und 2, einem Verriegelungselement 210, vorliegend eine Passfeder, und ei- nem axialem Einstellelement 208. Die Spannvorrichtung 200 kann weitere Komponenten, beispielsweise ein Schaftteil zum Verbinden oder Koppeln mit einer an sich bekannten Antriebseinheit umfassen, die hier nicht explizit dar- gestellt sind. 43 shows an exploded view of a clamping device 200 with the previously described clamping body 204, a clamping element 1 of the previously described embodiments, for example the clamping element 1 according to FIGS. 1 and 2, a locking element 210, in this case a feather key, and an axial adjusting element 208 The tensioning device 200 can comprise further components, for example a shaft part for connecting or coupling to a drive unit known per se, which are not explicitly shown here.
Zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges wird das Spannelement 1 zunächst in axialer Richtung Z auf den Spannkörper 204 aufgeschoben, wobei die Abstützflächensegmente 5 in die Nuten 214 eingeführt sind und in diesen entlang gleiten bis das Spannelement 1 in einer axialen Endstellung mit seiner Stirnseite vorderseitig an der Anschlagfläche 216 des vorderen Längsabschnit- tes 215 anliegt. Während dieses Einschiebevorgangs (Wechselposition - FIG 44) sind die Abstützflächensegmente 5 in den komplementär ausgebildeten Nu- ten 214 angeordnet und in axialer Richtung Z verschiebbar. Die Abstützflä- chensegmente 206 des Spannkörpers 204 sind während des Einschiebevorgan- ges innerhalb des zwischen Verbindungselementen 6,7 und Spannflächenseg- ment 4 des Spannelementes 1 gebildeten Spaltes 9 geführt. Anschließend er- folgt eine Drehung des Spannelementes 1 um die Mittellängsachse M in Rich- tung des Pfeiles D, vorliegend um einen Winkelbereich von etwa 10 bis 15°, sodass die Abstützflächensegmente 5 des Spannelementes 1 und die Abstütz- flächensegmente 206 des Spannkörpers 204 miteinander in Kontakt gebracht werden und in Radialrichtung R hintereinander angeordnet sind. In einem nächsten Schritt wird das Verriegelungselement 210 als Drehsiche- rung in eine der Nuten 214 eingeführt (Verriegelungsposition - FIG 45). Um das Spannelement 1 in axialer Richtung einzustellen und zu fixieren, wird an- schließend das axiale Einstellelement 208 auf das Gewinde 218 des hinteren Längsabschnittes 217 aufgeschraubt und das Werkstück oder Werkzeug kann gespannt werden. To clamp a workpiece or tool, the clamping element 1 is first pushed onto the clamping body 204 in the axial direction Z, the support surface segments 5 being inserted into and into the grooves 214 slide along until the tensioning element 1 is in an axial end position with its front side in contact with the stop surface 216 of the front longitudinal section 215. During this insertion process (change position - FIG. 44), the support surface segments 5 are arranged in the complementary grooves 214 and are displaceable in the axial direction Z. The support surface segments 206 of the clamping body 204 are guided within the gap 9 formed between the connecting elements 6, 7 and the clamping surface segment 4 of the clamping element 1 during the insertion device. The clamping element 1 is then rotated about the central longitudinal axis M in the direction of the arrow D, in this case by an angular range of approximately 10 to 15 °, so that the support surface segments 5 of the clamping element 1 and the support surface segments 206 of the clamping body 204 fit together Are brought into contact and are arranged one behind the other in the radial direction R. In a next step, the locking element 210 is inserted into one of the grooves 214 as a rotation lock (locking position - FIG. 45). In order to adjust and fix the clamping element 1 in the axial direction, the axial adjusting element 208 is then screwed onto the thread 218 of the rear longitudinal section 217 and the workpiece or tool can be clamped.
Bezugszeichen liste List of reference symbols
1 Spannelement 1 clamping element
2 Abstützfläche 2 support surface
3 Spannfläche 3 clamping surface
4 Spannflächenseg ment 4 clamping surface segment
5 Abstützflächensegment 5 support surface segment
6 Verbindungselement 6 connecting element
7 Verbindungselement 7 connecting element
8 Spalt 8 gap
9 Spalt 9 gap
10 Spannflächenkörper 10 clamping flat bodies
11 Abstützflächenkörper 11 support planes
12 Spannflächen bereich 12 clamping surface area
13 Abstützflächenbereich 13 Support surface area
14 Reservoir 14 reservoir
15 Spannfläche des Verbindungselementes 15 Clamping surface of the connecting element
100 Spannvorrichtung 100 jig
101 Werkstück 101 workpiece
102 Spannbereich 102 Clamping range
103 Gegenspannfläche des Werkstückes103 Counter-clamping surface of the workpiece
104 Spannkörper 104 clamping body
105 Schaftteil 105 shaft part
106 Abstützfläche des Spannkörpers 106 Support surface of the clamping body
108 Einspannelement 108 clamping element
109 Gewindestift 109 grub screw
110 Schubfläche 110 thrust area
111 Stirnseite des Spannelementes 111 face of the clamping element
112A keilförmiger Abstützflächenabschnitt112A wedge-shaped support surface section
112B Endfläche der Abstützfläche 112B end face of the support surface
113A keilförmiger Spannflächenabschnitt113A wedge-shaped clamping surface section
113B Endfläche der Spannfläche 200 Spannvorrichtung 113B End face of the clamping surface 200 jig
202 Spannbereich 202 clamping range
204 Spannkörper 204 clamping body
206 Abstützflächensegmente des Spannkörpers206 support surface segments of the clamping body
208 Einspannelement 208 clamping element
210 Verriegelungselement 210 locking element
214 Nut 214 groove
215 vorderer Längsabschnitt 215 anterior longitudinal section
216 Anschlagfläche 216 stop surface
217 hinterer Längsabschnitt 217 rear longitudinal section
218 Gewinde 218 thread
U Umfangsrichtung U circumferential direction
FA radiale Abstützflächen-Presskraft F A radial support surface pressing force
FS Spannflächen-Presskraft F S clamping surface pressing force
FR resultierende Spannkraft F R resulting clamping force
FES Einschubkraft F ES insertion force
Fz axiale Kraftkomponente Fz axial force component
M Mittellängsachse M central longitudinal axis
ES Einspannbewegungsrichtung ES direction of clamping movement
R Radialrichtung R radial direction
Z axiale Richtung Z axial direction
PSG Steigung P SG slope
ΔZ Verschiebeweg ΔZ displacement
ΔR radialer Weg α Neigungswinkel β Versatzwinkel ΔR radial path α angle of inclination β angle of offset
Υ Presskraftwinkel δ Spannkraftwinkel Υ pressing force angle δ clamping force angle
S Schwenkachse ε Schwenkwinkel η Schwenkwinkel μ Winkel zwischen Verbindungselementen 6, 7 und Abstützflächen segment σ Drallwinkel S swivel axis ε swivel angle η swivel angle μ Angle between connecting elements 6, 7 and support surfaces segment σ angle of twist
R1, 2, R3 Radius R 1 , 2 , R 3 radius

Claims

Patentansprüche Claims
1. Spannelement (1), insbesondere Spannbüchse oder Spannzange, für eine Spannvorrichtung (100) zum Spannen eines Werkstücks (101) oder eines Werkzeugs, wobei a) das Spannelement (1) um wenigstens eine zentrale Achse (M) orientiert ist, b) das Spannelement (1) wenigstens eine Spannfläche (3) für das Werkstück (101) oder Werkzeug und wenigstens eine von der Spannfläche (3) abge- wandte Abstützfläche (2) zum Abstützen an einer Abstützfläche (106) ei- nes Spannkörpers (104) der Spannvorrichtung (100) aufweist, c) die Spannfläche (3) des Spannelementes (1) von zwei oder mehreren1. Clamping element (1), in particular clamping sleeve or collet, for a clamping device (100) for clamping a workpiece (101) or a tool, wherein a) the clamping element (1) is oriented around at least one central axis (M), b) the clamping element (1) has at least one clamping surface (3) for the workpiece (101) or tool and at least one support surface (2) facing away from the clamping surface (3) for supporting on a support surface (106) of a clamping body (104) the clamping device (100), c) the clamping surface (3) of the clamping element (1) of two or more
Spannflächensegmenten (4) gebildet ist, die in Umfangsrichtung (U) um die zentrale Achse (M) voneinander beabstandet sind, d) die Abstützfläche (2) des Spannelementes (1) von zwei oder mehreren Abstützflächensegmenten (5) gebildet ist, die in Umfangsrichtung (U) um die zentrale Achse (M) voneinander beabstandet sind, e) die Spannflächensegmente (4) und die Abstützflächensegmente (5) in Ra- dialrichtung (R) voneinander beabstandet sind, f) jeweils ein Spannflächensegment (4) über zwei Verbindungselemente (6, 7) mit zwei in Umfangsrichtung (U) benachbarten Abstützflächensegmen- ten (5) verbunden ist, und g) wenigstens ein Spannflächensegment (4) und wenigstens ein mit dem Spannflächensegment (4) über ein Verbindungselement (6,7) verbunde- nes Abstützflächensegment (5) in Umfangsrichtung (U) um einen Versatz- winkel (ß) versetzt zueinander angeordnet sind, wodurch eine Wirkrich- tung einer auf das Abstützflächensegment (5) des Spannelementes (1) inClamping surface segments (4) are formed which are spaced from one another in the circumferential direction (U) around the central axis (M), d) the support surface (2) of the clamping element (1) is formed by two or more support surface segments (5) which are in the circumferential direction (U) are spaced apart from one another around the central axis (M), e) the clamping surface segments (4) and the support surface segments (5) are spaced apart in the radial direction (R), f) each one clamping surface segment (4) via two connecting elements ( 6, 7) is connected to two supporting surface segments (5) adjacent in the circumferential direction (U), and g) at least one clamping surface segment (4) and at least one connected to the clamping surface segment (4) via a connecting element (6, 7) Support surface segment (5) are arranged offset from one another in the circumferential direction (U) by an offset angle (β), whereby an effective direction of a on the support surface segment (5) of the clamping element (1) in
Radialrichtung (R) wirkenden radialen Abstützflächen-Presskraft (FA) und eine Wirkrichtung einer auf das Spannflächensegment (4) des Spannele- mentes (1) sowohl in Radialrichtung (R) als auch in Umfangsrichtung (U) wirkenden Spannflächen-Presskraft (FS) um einen Presskraftwinkel (g) und/oder eine Wirkrichtung der sowohl in Radialrichtung (R) als auch in Radial support surface pressing force (F A ) acting in the radial direction (R) and a direction of action of a clamping surface pressing force (F S ) acting on the clamping surface segment (4) of the clamping element (1) both in the radial direction (R) and in the circumferential direction (U) ) by a pressing force angle (g) and / or an effective direction of both in the radial direction (R) and in
Umfangsrichtung (U) wirkenden Spannflächen-Presskraft (FS) und eine Wirkrichtung einer auf das Spannflächensegment (4) des Spannelementes (1) wirkenden Spannkraft (FR) um einen Spannkraftwinkel (d) in Um- fangsrichtung (U) versetzt sind. Circumferential direction (U) acting clamping surface pressing force (F S ) and a The effective direction of a clamping force (F R ) acting on the clamping surface segment (4) of the clamping element (1) are offset by a clamping force angle (d) in the circumferential direction (U).
Spannelement (1) nach Anspruch 1, mit wenigstens einem oder einer Kombination der folgenden Merkmale: a) wenigstens eines der zwei oder mehreren, in Umfangsrichtung vonei- nander beabstandeten Abstützflächensegmente (5) des Spannelements (1) erstreckt sich in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) und/oder in Umfangsrichtung (U), b) wenigstens eines der zwei oder mehreren, in Umfangsrichtung (U) voneinander beabstandeten Spannflächensegmente (4) des Spannele- ments (1) erstreckt sich jeweils in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) und/oder in Umfangsrichtung (U). Clamping element (1) according to claim 1, with at least one or a combination of the following features: M) in the axial direction (Z) and / or in the circumferential direction (U), b) at least one of the two or more clamping surface segments (4) of the clamping element (1), which are spaced apart in the circumferential direction (U), each extends in one direction to the central Axis (M) in the axial direction (Z) and / or in the circumferential direction (U).
Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungselemente (6, 7) als Stege ausgebildet sind, die sich in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) erstrecken, und wobei je- weils ein Spannflächensegment (4) über zwei Stege mit zwei in Umfangs- richtung (U) benachbarten Abstützflächensegmenten (5) verbunden ist. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, wherein the connecting elements (6, 7) are designed as webs which extend in a direction (Z) which is axial to the central axis (M), and wherein in each case a clamping surface segment (4) is connected via two webs with two adjacent support surface segments (5) in the circumferential direction (U).
Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit we- nigstens einem oder einer beliebigen Kombination der folgenden Merk- male: a) ein erster, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselemen- tes (6, 7) ist mit einem Umfangs-Endabschnitt des Spannflächensegmen- tes (4) und ein zweiter, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbin- dungselementes (6, 7) ist mit einem Umfangs-Endabschnitt des Abstütz- flächensegmentes (5) verbunden, b) ein erster, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselemen- tes (6, 7) ist mit einem Umfangs-Endabschnitt des Spannflächensegmen- tes (4) und ein zweiter, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbin- dungselementes (6, 7) ist einem Zentralabschnitt des Abstützflächenseg- mentes (5) verbunden, c) ein erster, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselemen- tes (6, 7) ist mit einem Zentralabschnitt des Spannflächensegmentes (4) und ein zweiter, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungsele- mentes (6, 7) ist einem Umfangs-Endabschnitt des Abstützflächenseg- mentes (5) verbunden, d) ein erster, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselements (6, 7) ist mit einem Zentralabschnitt des Spannflächensegmentes (4) und ein zweiter, äußerer oder innerer Endabschnitt des Verbindungselementes (6, 7) ist einem Zentralabschnitt des Abstützflächensegmentes (5) ver- bunden. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, with at least one or any combination of the following features: a) a first, outer or inner end section of the connecting element (6, 7) is connected to a peripheral end section of the Clamping surface segment (4) and a second, outer or inner end section of the connecting element (6, 7) is connected to a peripheral end section of the support surface segment (5), b) a first, outer or inner end section of the connecting element tes (6, 7) is with a peripheral end portion of the clamping surface segment tes (4) and a second, outer or inner end section of the connecting element (6, 7) is connected to a central section of the support surface segment (5), c) a first, outer or inner end section of the connecting element (6, 7) ) is connected to a central section of the clamping surface segment (4) and a second, outer or inner end section of the connecting element (6, 7) is connected to a peripheral end section of the support surface segment (5), d) a first, outer or inner end section of the connecting element (6, 7) is connected to a central section of the clamping surface segment (4) and a second, outer or inner end section of the connecting element (6, 7) is connected to a central section of the supporting surface segment (5).
Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei we- nigstens eines der Verbindungselemente (6, 7) bezogen auf einen Quer- schnitt zur axialen Richtung (Z) zwischen dem Abstützflächensemgent (5) und dem Spannflächensegment (4) einen geradlinigen Verlauf oder einen zumindest teilweise gekrümmten Verlauf aufweist. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the connecting elements (6, 7) has a straight course relative to a cross section to the axial direction (Z) between the support surface segment (5) and the clamping surface segment (4) has an at least partially curved course.
Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in axialer Richtung (Z) voneinander beabstandete Axial-Endabschnitte eines Spannflächensegmentes (4) und/oder in axialer Richtung (Z) voneinander beabstandete Axial-Endabschnitte eines Abstützflächensegmentes (5) und/oder in axialer Richtung (Z) voneinander beabstandete Axial-Endab- schnitte eines Verbindungselements (6,7) bezüglich der zentralen Achse (M) in Umfangsrichtung (U) um einen Drallwinkel (o) gegeninander ver- setzt sind. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, wherein in the axial direction (Z) spaced apart axial end sections of a clamping surface segment (4) and / or in the axial direction (Z) spaced apart axial end sections of a support surface segment (5) and / or in Axial end sections of a connecting element (6, 7) spaced apart from one another in the axial direction (Z) are offset from one another by an angle of twist (o) in the circumferential direction (U) with respect to the central axis (M).
Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei we- nigstens zwei der ein Spannflächensegment (4) mit zwei in Umfangsrich- tung (U) benachbarten Abstützflächensegmenten (5) verbindenden Ver- bindungselemente (6, 7) gemäß wenigstens einem oder einer beliebigen Kombination der folgenden Merkmale ausgebildet sind: a) die Verbindungselemente (6, 7) sind in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) parallel zueinander orientiert, b) die Verbindungselemente (6, 7) sind in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) unter einem Winkel zueinander orientiert, c) die Verbindungselemente (6, 7) sind in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) unter einem Winkel (m) gegenüber dem Spannflä- chensegment (4) und/oder dem Abstützflächensegment (5) orientiert. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, wherein at least two of the one clamping surface segment (4) with two in the circumferential direction device (U) adjacent support surface segments (5) connecting connecting elements (6, 7) are designed according to at least one or any combination of the following features: a) the connecting elements (6, 7) are in an axial to the central axis (M) Direction (Z) oriented parallel to one another, b) the connecting elements (6, 7) are oriented at an angle to one another in a direction (Z) which is axial to the central axis (M), c) the connecting elements (6, 7) are oriented in one direction central axis (M) in the axial direction (Z) at an angle (m) with respect to the clamping surface segment (4) and / or the support surface segment (5).
8. Spannelement (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, insbesondere Spannbüchse oder Spannzange, für eine Spannvorrich- tung (100) zum Spannen eines Werkstücks (101) oder eines Werkzeugs, wobei a) das Spannelement (1) um wenigstens eine zentrale Achse (M) orientiert ist, b) das Spannelement (1) wenigstens eine Spannfläche (3) für das Werkstück (101) oder Werkzeug und wenigstens eine von der Spannfläche (3) abge- wandte Abstützfläche (2) zum Abstützen an einer Abstützfläche (106) ei- nes Spannkörpers (104) der Spannvorrichtung (100) aufweist, c) die Spannfläche (3) des Spannelementes (1) von zwei oder mehreren Spannflächensegmenten (4) gebildet ist, die in Umfangsrichtung (U) um die zentrale Achse (M) voneinander beabstandet sind, d) die Abstützfläche (2) des Spannelementes (1) von zwei oder mehreren Abstützflächensegmenten (5) gebildet ist, die in Umfangsrichtung (U) um die zentrale Achse (M) voneinander beabstandet sind, e) die Spannflächensegmente (4) und die Abstützflächensegmente (5) in Ra- dialrichtung (R) voneinander beabstandet sind, f) jeweils ein Spannflächensegment (4) über zwei Verbindungselemente (6, 7) mit zwei in Umfangsrichtung (U) benachbarten Abstützflächensegmen- ten (5) verbunden ist, g) wenigstens ein Spannflächensegment (4) und wenigstens ein mit dem Spannflächensegment (4) über ein Verbindungselement (6,7) verbunde- nes Abstützflächensegment (5) in Umfangsrichtung (U) um einen Versatz- winkel (ß) versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die Verbindungs- elemente (6, 7) in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) un- ter einem Winkel (p) gegenüber dem Spannflächensegment (4) und/oder dem Abstützflächensegment (5) orientiert sind. 8. Clamping element (1), in particular according to one of the preceding claims, in particular clamping sleeve or collet, for a clamping device (100) for clamping a workpiece (101) or a tool, wherein a) the clamping element (1) by at least a central axis (M) is oriented, b) the clamping element (1) has at least one clamping surface (3) for the workpiece (101) or tool and at least one support surface (2) facing away from the clamping surface (3) for supporting on a Has support surface (106) of a clamping body (104) of the clamping device (100), c) the clamping surface (3) of the clamping element (1) is formed by two or more clamping surface segments (4), which in the circumferential direction (U) around the central Axis (M) are spaced from one another, d) the support surface (2) of the clamping element (1) is formed by two or more support surface segments (5) which are spaced from one another in the circumferential direction (U) around the central axis (M), e) the clamping surface segments (4) and the Ab support surface segments (5) are spaced apart from one another in the radial direction (R), f) each clamping surface segment (4) is connected via two connecting elements (6, 7) to two support surface segments (5) adjacent in the circumferential direction (U), g) at least one clamping surface segment (4) and at least one supporting surface segment (5) connected to the clamping surface segment (4) via a connecting element (6, 7) are arranged offset from one another in the circumferential direction (U) by an offset angle (β), wherein the connecting elements (6, 7) are oriented in a direction (Z) which is axial to the central axis (M) at an angle (p) with respect to the clamping surface segment (4) and / or the support surface segment (5).
9. Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit we- nigstens einem oder einer beliebigen Kombination der folgenden Merk- male: a) wenigstens eines der Spannflächensegmente (4) umfasst einen sich in radialer Richtung (R) und/oder in einer zur zentralen Achse (M) und/oder in Umfangsrichtung (U) axialen Richtung (Z) erstreckenden Spannflächen- körper (10), wobei eine Oberfläche des Spannflächenkörpers (10) die Spannfläche (3) ausbildet, b) wenigstens eines der Abstützflächensegmente (5) umfasst einen sich in radialer Richtung und/oder in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) und/oder in Umfangsrichtung (U) erstreckenden Abstützflä- chenkörper (11), wobei eine Oberfläche des Abstützflächenkörpers (11) die Abstützfläche (2) ausbildet. 9. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, with at least one or any combination of the following features: a) at least one of the clamping surface segments (4) comprises one in the radial direction (R) and / or in one to the central axis (M) and / or in the circumferential direction (U) axial direction (Z) extending clamping surface body (10), wherein one surface of the clamping surface body (10) forms the clamping surface (3), b) at least one of the support surface segments (5 ) comprises a support surface body (11) extending in the radial direction and / or in a direction (Z) axial to the central axis (M) and / or in the circumferential direction (U), one surface of the support surface body (11) being the support surface ( 2) trains.
10. Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei we- nigstens zwei der Abstützflächensegmente (5) und/oder wenigstens zwei der Spannflächensegmente (4) in Umfangsrichtung (U) jeweils unter Aus- bildung eines sich in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) erstreckenden Spaltes (8, 9) voneinander beabstandet sind. 10. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, wherein at least two of the support surface segments (5) and / or at least two of the clamping surface segments (4) in the circumferential direction (U) each with the formation of one in a central axis ( M) the gap (8, 9) extending in the axial direction (Z) are spaced apart from one another.
11. Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit wenigs- tens einem oder einer beliebigen Kombination der folgenden Merkmale: a) wenigstens ein an einer Stirnseite des Spannelements (1) angeordne- ter Axial-Endabschnitt des Spannflächensegments weist einen in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) und in einer zur zentralen Achse (M) senkrechten Richtung (R) orientierten Spannflächenbereich (12) auf, b) wenigstens ein an einer Stirnseite des Spannelements (1) angeordne- ter Axial-Endabschnitt des Abstützflächensegments weist einen in einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) und in einer zur zentralen Achse (M) senkrechten Richtung (R) orientierten Abstützflächenbereich (13) auf. 11. Clamping element (1) according to one of the preceding claims with at least one or any combination of the following features: a) at least one on one end face of the clamping element (1) arranged axial end section of the clamping surface segment has one in one to central axis (M) axial direction (Z) and in a direction (R) perpendicular to the central axis (M) oriented clamping surface area (12), b) at least one on one end face of the clamping element (1) arranged axial end section of the The support surface segment has a support surface region (13) oriented in a direction (Z) which is axial to the central axis (M) and in a direction (R) perpendicular to the central axis (M).
12. Spannelement (1), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, wobei ein Spannflächensegment (4), zwei das Spannflächensegment (4) mit zwei in Umfangsrichtung (U) benachbarten Abstützflächensegmen- ten (5) verbindende Verbindungselemente (6, 7) und die zwei in Um- fangsrichtung (U) benachbarten Abstützflächensegmente (5) einen Auf- nahmeraum (14) zwischen sich einschließen, welcher ein Schmiermittel enthält oder in welchen ein Schmiermittel einbringbar ist. 12. Clamping element (1), in particular according to one of the preceding claims, wherein one clamping surface segment (4), two connecting elements (6, 7) connecting the clamping surface segment (4) with two supporting surface segments (5) adjacent in the circumferential direction (U) and the two support surface segments (5) adjacent in the circumferential direction (U) enclose a receiving space (14) between them which contains a lubricant or into which a lubricant can be introduced.
13. Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei we- nigstens eines der Verbindungselemente (6, 7) zumindest teilweise eine dem Werkstück (101) oder Werkzeug zugewandte Spannfläche (15) für das Werkstück (101) oder das Werkzeug ausbildet. 13. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one of the connecting elements (6, 7) at least partially forms a clamping surface (15) facing the workpiece (101) or tool for the workpiece (101) or the tool.
14. Spannelement (1) nach Anspruch 13, wobei die Spannfläche (15) zweier ein Spannflächensegment (4) mit zwei in Umfangsrichtung (U) benachbar- ten Abstützflächensegmenten (5) verbindender Verbindungselemente (6, 7) und die Spannfläche (3) des Spannflächensegmentes (4) eine gemein- same, entlang eines sich in axialer Richtung (Z) erstreckenden Zylinders mit Radius (R3) orientierte Spannfläche ausbilden oder wobei die Spann- fläche (15) zweier ein Spannflächensegment (4) mit zwei in Umfangsrich- tung (U) benachbarten Abstützflächensegmenten (5) verbindender Ver- bindungselemente (6, 7) und die Spannfläche (3) des Spannflächenseg- mentes (4) die Form einer Evolventenverzahnung ausbilden. 14. Clamping element (1) according to claim 13, wherein the clamping surface (15) of two connecting elements (6, 7) and the clamping surface (3) of the connecting elements (6, 7) connecting a clamping surface segment (4) with two in the circumferential direction (U) adjacent support surface segments (5) Clamping surface segment (4) form a common clamping surface oriented along a cylinder with a radius (R 3 ) extending in the axial direction (Z), or the clamping surface (15) of two one clamping surface segment (4) with two in the circumferential direction (U) connecting elements (6, 7) connecting adjacent support surface segments (5) and the clamping surface (3) of the clamping surface segment (4) form the shape of an involute toothing.
15. Spannelement (1) nach Anspruch 14, wobei wenigstens einer der von der Spannfläche (15) der Verbindungselemente (6, 7) und der Spannfläche (3) des Spannflächensegmentes (4) umgrenzten Abschnitte des Spannele- mentes (1) als Hohlprofil oder Vollkörper ausgebildet ist. 15. Clamping element (1) according to claim 14, wherein at least one of the clamping surface (15) of the connecting elements (6, 7) and the clamping surface (3) of the clamping surface segment (4) delimited sections of the clamping element (1) as a hollow profile or Solid body is formed.
16. Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Spannfläche (3) bezogen auf einen Querschnitt zur axialen Richtung (Z) die Form eines Kreises oder eines Polygons oder eines Vielecks aufweist. 16. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, wherein the clamping surface (3) has the shape of a circle or a polygon or a polygon relative to a cross section to the axial direction (Z).
17. Spannelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abstützfläche (2) des Spannelements (1) entlang einer Schraubenlinie o- der als oder wie ein Gewindeabschnitt mit einer vorgegebenen Steigung (PSG) um die zentrale Achse (M) verläuft und zugleich unter einem Nei- gungswinkel (a) zu einer zur zentralen Achse (M) axialen Richtung (Z) o- der zu einer um die zentrale Achse (M) verlaufenden gedachten Zylinder- fläche geneigt ist. 17. Clamping element (1) according to one of the preceding claims, wherein the support surface (2) of the clamping element (1) runs along a helical line or as or like a threaded section with a predetermined pitch (P SG ) around the central axis (M) and at the same time is inclined at an angle of inclination (a) to a direction (Z) which is axial to the central axis (M) or to an imaginary cylinder surface running around the central axis (M).
18. Spannkörper (104, 204) für eine Spannvorrichtung (100, 200), wobei der Spannkörper (104, 204) um wenigstens eine zentrale Achse (M) orientiert ist, und wobei ein Längsabschnitt (202) des Spannkörpers (104, 204) auf einer Innen- oder Außenfläche zwei oder mehrere, parallel zur zentralen Achse (M) in axialer Richtung (Z) verlaufende Nuten (214) und zwei oder mehrere, zwischen den Nuten (214) ausgebildete und parallel zur zentra- len Achse (M) in axialer Richtung (Z) verlaufende Abstützflächensegmente (206) aufweist, wobei die Nuten (214) zur Aufnahme eines Abstützflä- chensegmentes (5) des Spannelementes (1) bei einer Verschiebebewe- gung in axialer Richtung (Z) von Spannkörper (104, 204) und/oder Span- nelement (1) vorgesehen ist. 18. Clamping body (104, 204) for a clamping device (100, 200), wherein the clamping body (104, 204) is oriented around at least one central axis (M), and wherein a longitudinal section (202) of the clamping body (104, 204) on an inner or outer surface two or more grooves (214) running parallel to the central axis (M) in the axial direction (Z) and two or more grooves (214) formed between the grooves (214) and parallel to the central axis (M) has support surface segments (206) running in the axial direction (Z), the grooves (214) for receiving a support surface segment (5) of the clamping element (1) when the clamping body (104, 204) moves in the axial direction (Z) ) and / or clamping element (1) is provided.
19. Spannkörper (104, 204) nach Anspruch 18, wobei sich die Nuten (214) zumindest über denjenigen Längsabschnitt (202) des Spannkörpers (104, 204) erstrecken, welcher beim Einspannvorgang mit dem Spannelement (1) zusammenwirkt. 19. Clamping body (104, 204) according to claim 18, wherein the grooves (214) extend at least over that longitudinal section (202) of the clamping body (104, 204) which cooperates with the clamping element (1) during the clamping process.
20. Spannkörper (104, 204) nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei eine Anzahl und Form der Nuten (214) komplementär zu einer Anzahl und Form der Abstützflächensegmente (5) des Spannelementes (1) ausgebil- det sind . 20. Clamping body (104, 204) according to one of claims 18 or 19, the number and shape of the grooves (214) being designed to be complementary to a number and shape of the support surface segments (5) of the clamping element (1).
21. Spannkörper (104, 204) nach einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Nuten (214) in Umfangsrichtung (U) gleichmäßig verteilt sind. 22. Spannkörper (104, 204) nach einem der Ansprüche 18 bis 21, wobei der Längsabschnitt (202) ein mittlerer Längsabschnitt des Spannkörpers (104, 204) ist. 21. Clamping body (104, 204) according to one of claims 18 to 20, wherein the grooves (214) are evenly distributed in the circumferential direction (U). 22. Clamping body (104, 204) according to one of claims 18 to 21, wherein the longitudinal section (202) is a central longitudinal section of the clamping body (104, 204).
23. Spannkörper (104, 204) nach einem der Ansprüche 18 bis 22, wobei ein in axialer Richtung (Z) vorderer Längsabschnitt (215) des Spannkörpers23. Clamping body (104, 204) according to one of claims 18 to 22, wherein a in the axial direction (Z) front longitudinal section (215) of the clamping body
(104, 204) in Radialrichtung (R) gegenüber dem mittleren Längsabschnitt (202) verbreitert ist und eine Anschlagfläche (216) für das Spannelement (1) ausbildet. 24. Spannkörper (104, 204) nach einem der Ansprüche 18 bis 23, wobei ein in axialer Richtung (Z) hinterer Längsabschnitt (217) des Spannkörpers (104, 204) an einer Innen-oder Außenseite ein Gewinde oder einen Ge- windeabschnitt (218) zum Aufschrauben eines axialen Einstell- oder Ver- schiebeelementes (208) aufweist. (104, 204) is widened in the radial direction (R) with respect to the central longitudinal section (202) and forms a stop surface (216) for the tensioning element (1). 24. Clamping body (104, 204) according to one of claims 18 to 23, wherein a longitudinal section (217) of the clamping body (104, 204) at the rear in the axial direction (Z) has a thread or a thread section ( 218) for screwing on an axial adjusting or sliding element (208).
25. Spannkörper (104, 204) nach einem der Ansprüche 18 bis 24, wobei sich die Nut (214) flankierende Seitenflächen ausgehend von der Bodenfläche der Nut senkrecht erstrecken oder einen Winkel mit der Bodenfläche ein- schließen. 25. Clamping body (104, 204) according to one of claims 18 to 24, wherein side surfaces flanking the groove (214) extend perpendicularly starting from the bottom surface of the groove or form an angle with the bottom surface.
26. Spannvorrichtung (100, 200) zum Spannen eines Werkstücks (101) oder eines Werkzeugs umfassend a) wenigstens einen Spannkörper (104, 204), insbesondere nach einem der Ansprüche 18 bis 25, b) wenigstens ein Spannelement (1), insbesondere nach einem der Ansprü- che 1 bis 17. 26. A clamping device (100, 200) for clamping a workpiece (101) or a tool comprising a) at least one clamping body (104, 204), in particular according to one of claims 18 to 25, b) at least one clamping element (1), in particular according to one of claims 1 to 17.
27. Spannvorrichtung (100, 200) nach Anspruch 26, umfassend ein Verriege- lungselement (210), welches zur Drehfixierung des Spannelementes (1) in eine Nut (214) des Spannkörpers (104, 204) einschiebbar ist. 28. Verfahren zum Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges, mit einem Spannelement (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und mit einem Spannkörper (104, 204), insbesondere nach einem der Ansprü- che 18 bis 25, und insbesondere mit einer Spannvorrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 26 oder 27, umfassend wenigstens die folgen- den Schritte: 27. Clamping device (100, 200) according to claim 26, comprising a locking element (210) which can be pushed into a groove (214) of the clamping body (104, 204) for the rotational fixing of the clamping element (1). 28. A method for clamping a workpiece or tool, with a clamping element (1), in particular according to one of claims 1 to 17 and with a clamping body (104, 204), in particular according to one of claims 18 to 25, and in particular with a Clamping device (100, 200) according to one of claims 26 or 27, comprising at least the following steps:
- Einführen der zwei oder mehreren Abstützflächensegmente (5) des Spannelementes (1) in die zwei oder mehreren Nuten (214) des Spann- körpers (104, 204) und Aufschieben oder Hineinschieben des Spannele- mentes (1) relativ zu dem Spannkörper (104, 204) in axialer Richtung (Z) bis zu einer axialen Endstellung, - Introducing the two or more support surface segments (5) of the tensioning element (1) into the two or more grooves (214) of the tensioning body (104, 204) and pushing on or pushing in the tensioning element (1) relative to the tensioning body (104) , 204) in the axial direction (Z) up to an axial end position,
- Drehen des Spannelements (1) gegenüber dem Spannkörper (104, 204) um die zentrale Achse (M), sodass die Abstützflächensegmente (5) des Spannelementes (1) und die Abstützflächensegmente (106, 206) des Spannkörpers (104, 204) miteinander in Kontakt gebracht werden und/o- der insbesondere in Radialrichtung (R) hintereinander angeordnet sind,- Rotation of the clamping element (1) relative to the clamping body (104, 204) about the central axis (M), so that the support surface segments (5) of the clamping element (1) and the support surface segments (106, 206) of the clamping body (104, 204) with one another are brought into contact and / or are arranged one behind the other, in particular in the radial direction (R),
- Spannen des Werkstückes oder Werkzeuges. - Clamping the workpiece or tool.
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei nach der Drehung des Spannelementes (1) ein Verriegelungselement (210) in zumindest eine der Nuten (214) ein- geführt wird, um das Spannelement (1) in Drehrichtung auf dem Spann- körper (104, 204) zu fixieren. 29. The method according to claim 28, wherein after the rotation of the clamping element (1) a locking element (210) is introduced into at least one of the grooves (214) in order to rotate the clamping element (1) on the clamping body (104, 204) to be fixed.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 oder 29, wobei vor dem und/oder zum Spannen des Werkstückes oder Werkzeuges ein axiales Einstell- oder Verschiebeelement (208) auf den Spannkörper (104, 204) aufgeschraubt wird. 30. The method according to any one of claims 28 or 29, wherein an axial adjustment or displacement element (208) is screwed onto the clamping body (104, 204) before and / or for clamping the workpiece or tool.
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