DE102007033350A1

DE102007033350A1 - Spannvorrichtung für einen Hohlschaft

Info

Publication number: DE102007033350A1
Application number: DE102007033350A
Authority: DE
Inventors: Eugen Hangleiter
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2007-07-16
Filing date: 2007-07-16
Publication date: 2009-01-22
Also published as: CN101743085A; KR101579986B1; ATE479514T1; US8556554B2; WO2009010037A1; KR20100041749A; US20100201083A1; EP2164662A1; ES2351930T3; EP2164662B1; JP5341078B2; TW200909107A; CN101743085B; DE502008001273D1; JP2010533595A; TWI438046B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Hohlschaft (1), mit Spannklauen (3), die durch einen in der Arbeitsspindel (4) axial verschieblich geführten Spannkopf (5) zwischen einer Spannstellung, in der die Spannklauen (5) in der Hohlschaftaufnahme (7) mit einer Spannstruktur (6) in Eingriff sind, und einer Offenstellung ohne Eingriff in die Spannstruktur (6) verstellbar sind. Für die Verstellung zwischen der Offenstellung und der Spannstellung sind die spannklauen (3) durch den Spannkopf (5) an ihrem einen Ende in einer ersten Schwenkbewegung und nachfolgend an dem anderen Ende in einer zweiten Schwenkbewegung in der Arbeitsspindel (4) verstellbar gelagert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Hohlschaft, insbesondere an einem Hohlschaftkegel mit einem nicht kreis-runden Außenumfang wie bei einem polygonalen Hohlschaftkegel, mit Spannklauen, die durch einen in der Arbeitsspindel axial verschieblich geführten Spannkopf zwischen einer Spannstellung, in der die Spannklauen in der Hohlschaftaufnahme mit einer Spannstruktur in Eingriff sind, und einer Offenstellung ohne Eingriff in die Spannstruktur verstellbar sind.
Eine derartige Spannvorrichtung ist aus der DE 299 22 642 U1 bekannt, bei der die Spannklauen für die Verstellung zwischen der Offenstellung und der Spannstellung mittels des Spannkopfes um eine Achse verschwenkt werden. Diese Spannvorrichtung hat sich in der Praxis gut bewährt, erfordert allerdings zur Erzeugung einer ausreichenden Spannkraft eine relativ große Verstellung des Spannkopfes in axialer Richtung, was mit einer entsprechenden großen Baulänge der Spannvorrichtung verbunden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass zum Erzielen einer hohen Spannkraft ein kurzer Verstellweg des Spannkopfes ausreichend ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass für die Verstellung zwischen der Offenstellung und der Spannstellung die Spannklauen durch den Spannkopf an ihrem einen Ende in einer ersten Schwenkbewegung und nachfolgend an dem anderen Ende in einer zweiten Schwenkbewegung in der Arbeitsspindel verstellbar gelagert sind.
Bei dieser erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist der Vorteil realisiert, dass in einer ersten Schwenkbewegung die Annäherung und Anlage der Spannklauen an die Spannstruktur erfolgen kann, während mit einer weiteren, zweiten Schwenkbewegung der Spannklauen die erforderliche Spannkraft erzeugt wird, es also nicht auf eine in axialer Richtung seriell gestaffelte Bewegung des Spannkopfes ankommt, um die erforderliche hohe Spannkraft zu erzeugen.
Als günstig hat es sich weiterhin erwiesen, wenn die Spannklauen als Spannhebel mit einem Klauenkopf und einem Klauenfuß gestaltet sind, und wenn am Spannkopf mit gegenseitigen axialen Abstand zwei Spannkopfwülste ausgebildet sind, von denen der erste Spannkopfwulst zur Verschwenkung des Klauenkopfes und der zweite Spannkopfwulst zur Verschwenkung des Klauenfußes ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform werden unverändert durch die axiale, lineare Verstellung des Spannkopfes die beiden unterschiedlichen Bewegungsformen für die Spannklauen erzeugt, wobei zweckmäßigerweise der axiale Abstand der Spannkopfwülste so bemessen ist, dass bei der Verstellung aus der Offenstellung in die Spannstellung durch den ersten Spannkopfwulst zuerst die Spannklauen verschwenkt und der Klauenkopf in Eingriff mit der Spannstruktur gebracht und sodann durch den zweiten Spannkopfwulst über den Klauenfuß die zweite Verschwenkung bewirkt wird. Im Ergebnis wird durch die geeignete Wahl des Abstandes der beiden Spannkopfwülste auch die zeitliche Abfolge der Schwenkbewegungen gesteuert.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Klauenfuß eine radial außen liegende erste Schrägfläche aufweist, die der Arbeitsspindel mit einer korrespondierend geneigten Anlagefläche anliegt, und dass der Klauenfuß eine radial innen liegende zweite Schrägfläche aufweist, die dem Spannkopf mit einer korrespondierend geneigten Anlagefläche am zweiten Spannkopfwulst zugeordnet ist. Durch diese beiden Schrägflächen ergibt sich durch die geeignete Wahl ihrer Orientierungen die Möglichkeit, durch eine Übersetzung eine Erhöhung der Spannkraft sowie einen Niederzugeffekt zu bewirken, wenn durch den Eingriff des Klauenkopfes in die Spannstruktur und die Verschiebung des Klauenfußes der Spannklauen an der Anlagefläche der Arbeitsspindel eine entsprechende Verstellung der Spannklauen bewirkt wird. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die erste Schrägfläche gegenüber der radialen Richtung um 15° bis 75°, vorzugsweise um 45° geneigt ist, während die zweite Schrägfläche gegenüber der axialen Richtung um 5° bis 30°, vorzugsweise um 15° geneigt ist. Mit diesen Neigungswinkeln lässt sich eine günstige Übersetzung erzielen, ohne dass die Gefahr einer Klemmung oder Selbsthemmung auftritt.
Um günstige symmetrische Spannverhältnisse zu erzielen, ist im Rahmen der Erfindung weiterhin die Gestaltung so getroffen, dass die Spannklauen mehrfach, vorzugsweise 6-fach vorgesehen und gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Um eine sichere Anlage der Klauenfüße an dem zweiten Spannkopfwulst mit reduziertem Spiel zu erzielen, sind die Klauenfüße der Spannklauen durch ein radial nach innen vorgespanntes Fehlelement beaufschlagt, was vorzugsweise durch eine Ringfeder gebildet ist.
Für die Herstellung und Montage der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist es günstig, wenn die Arbeitsspindel einen in das freie Ende einsteckbaren Spindelflansch aufweist, an dem die der ersten Schrägfläche zugeordnete Anlagefläche ausgebildet ist, da so die Möglichkeit besteht, zuerst den Spannkopf und die Spannklauen in der Arbeitsstellung zu positionieren und sodann erst den Abschluss der Arbeitsspindel mit dem Spindelflansch zu montieren.
Außerdem ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass der Spannkopf eine Durchgangsöffnung für ein Fluid aufweist, so dass durch die Durchgangsöffnung Kühl- und Schmiermittel zu dem dem Hohlschaft tragenden Werkzeug oder Werkstück gefördert werden kann.
Außerdem ist an der axial innen liegenden Seite der Spannklauen ein in der Offenstellung geöffnetes und in der Spannstellung geschlossenes Rückschlagventil angeordnet, das ein Eindringen des Kühl- und Schmiermittel in die Lagerung des Spannkopfes innerhalb der Arbeitsspindel verhindert und es zudem ermöglicht, dass durch Beaufschlagen mit Druckluft in der Offenstellung der Spannvorrichtung zu einem Wechsel des Hohlschaftes das Kühl- und Schmiermittel aus der Arbeitsspindel verdrängt wird.
Als zweckmäßig hat es sich dabei gezeigt, dass das Rückschlagventil eine von der Kraft einer Hülsenfeder beaufschlagte Ventilhülse aufweist, die in der Offenstellung einem dem Spannkopf zugeordneten Anschlag zum Öffnen des Rückschlagventils anliegt, wobei die Ventilhülse in einer Standhülse gelagert ist, die den Spannklauen anliegt und die Hülsenfeder aufnimmt.
Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung mit dem Spindelflansch,
2 eine der 1 entsprechende Darstellung ohne Abbildung des Spindelflansches,
3 die schematische Darstellung eines Längsschnitts durch die in der Arbeitsspindel angeordnete Spannvorrichtung,
4 den Schnitt IV-IV aus 3,
5 den Schnitt V-V aus 3,
6 einen Längsschnitt durch die in der Arbeitsspindel angeordnete Spannvorrichtung in der Offenstellung,
7 eine der 6 entsprechende Darstellung zum Beginn des Spannvorganges,
8 eine der 6 entsprechende Darstellung mit der Spannvorrichtung in der Spannstellung, und
9 eine der 6 entsprechende Darstellung mit der Spannvorrichtung zum Ende des Spannhubs.
In der 2 der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung zusammen mit einem zu spannenden Hohlschaft 1 gezeigt, wobei bemerkenswert an dem dargestellten Hohlschaft 1 ist, dass dieser als polygonaler Hohlschaftkegel 2 gestaltet ist mit einem nicht kreis- runden Außenumfang, so dass durch diese Form des Außenumfanges des Hohlschaftkegels 2 zugleich auch eine Übertragung eines Drehmomentes möglich ist, ohne dafür auf komplexere Strukturen wie Nuten zurückgreifen zu müssen. Für die Anpassung an den Außenumfang des polygonalen Hohlschaftkegels 2 weist die Arbeitsspindel 4 auch einen in der 1 gegenüber der 2 zusätzlich gezeigten Spindelflansch 18 auf, dessen Innenumfang mit dem Außenumfang des Hohlschaftkegels 2 korrespondiert, wie insbesondere auch den 4 und 5 gemäß den Schnittlinien aus 3 entnommen werden kann.
Die Spannvorrichtung umfasst weiterhin Spannklauen 3 (vergl. 6 bis 9), die durch einen in der Arbeitsspindel 4 axial verschieblich geführten Spannkopf 5 zwischen einer Spannstellung, in der die Spannklauen 3 in der Hohlschaftaufnahme 7 mit einer Spannstruktur 6 in Eingriff sind, und einer Offenstellung ohne Eingriff in die Spannstruktur 6 verstellbar sind. Die Spannklauen 3 sind als Spannhebel mit einem Klauenkopf 8 und einem Klauenfuß 9 gestaltet, wobei am Spannkopf 5 mit gegenseitigem axialen Abstand zwei Spannkopfwülste 10, 11 ausgebildet sind, von denen der erste Spannkopfwulst 10 zur Verschwenkung des Klauenkopfes 8 und der zweite Spannkopfwulst 11 zur Verschwenkung des Klauenfußes 9 ausgebildet ist. Dabei ist der axiale Abstand der Spannkopfwülste 10, 11 so bemessen, dass bei der Verstellung aus der Offenstellung in die Spannstellung durch den ersten Spannkopfwulst 10 zuerst die Spannklauen 3 in einer ersten Schwenkbewegung verschwenkt und der Klauenkopf 8 in Eingriff mit der Spannstruktur 6 gebracht und sodann durch den zweiten Spannkopfwulst 11 über den Klauenfuß 9 die zweite Verschwenkung bewirkt wird, die der Erhöhung der Spannkraft dient.
Weiter ist aus der 6 ersichtlich, dass der Klauenfuß 9 eine radial außen liegende erste Schrägfläche 12 aufweist, die der Arbeitsspindel 4, nämlich dem Spindelflansch 18 mit einer korrespondierend geneigten Anlagefläche 13 anliegt. Weiterhin besitzt der Klauenfuß 9 eine radial innen liegende zweite Schrägfläche 14, die dem Spannkopf 5 mit einer korrespondierenden Anlagefläche 15 am zweiten Spannkopfwulst 11 anliegt. Die erste Schrägfläche 12 ist gegenüber der radialen Richtung um 15° bis 75°, vorzugsweise um 45° geneigt, während die zweite Schrägfläche 14 gegenüber der axialen Richtung um 5° bis 30°, vorzugsweise um 15° geneigt ist, so dass durch die geeignete Wahl der Orientierung der Schrägflächen 12, 14 mit den korrespondierenden Anlageflächen 13, 15 eine Kraftverstärkung sowie ein Niederzugeffekt erzielt wird, der zu einer sicheren Spannung des Hohlschaftes 1 führt.
Wie den 4 und 5 zu entnehmen ist, sind die Spannklauen 3 mehrfach, nämlich sechsfach vorgesehen und gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die Klauenfüße 9 sind durch ein radial nach innen vorgespanntes Federelement 16, nämlich eine Ringfeder 17 beaufschlagt (6). Der Spannkopf 5 weist eine axiale Durchgangsöffnung 19 für ein Fluid, nämlich ein Kühl- und Schmiermittel auf, durch das der vom Spindelflansch 18 eingeschlossene Raum mit dem Hohlschaft 1 geflutet werden kann, wobei an der axial innen liegenden Seite der Spannklauen 3 ein in der Offenstellung geöffnetes und in der Spannstellung geschlossenes Rückschlagventil 20 angeordnet ist, dass der Abdichtung des gefluteten Raumes dient. Das Rückschlagventil 20 weist eine von der Kraft einer Hülsenfeder 21 beaufschlagte Ventilhülse 22 auf, die in der Offenstellung einem dem Spannkopf 5 zugeordnete Anschlag 23 zum Öffnen des Rückschlagventils 20 anliegt und die in einer Standhülse 24 gelagert ist, die den Spannklauen 3 anliegt und die Hülsenfeder 21 aufnimmt. Dabei liegt die Standhülse 24 nicht nur an den Spannklauen 3 an, sondern drückt diese auch an die Anlagefläche 13 und schwenkt die Spannklauen 3 in Offenstellung nach innen durch dir geneigte Anlagefläche am Klauenfuß 9 (7).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 29922642 U1 [0002]

Claims

Spannvorrichtung für einen Hohlschaft (1), insbesondere an einem Hohlschaftkegel (2) mit einem nicht kreis-runden Außenumfang wie bei einem polygonalen Hohlschaftkegel (2), mit Spannklauen (3), die durch einen in der Arbeitsspindel (4) axial verschieblich geführten Spannkopf (5) zwischen einer Spannstellung, in der die Spannklauen (5) in der Hohlschaftaufnahme (7) mit einer Spannstruktur (6) in Eingriff sind, und einer Offenstellung ohne Eingriff in die Spannstruktur (6) verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verstellung zwischen der Offenstellung und der Spannstellung die Spannklauen (3) durch den Spannkopf (5) an ihrem einen Ende in einer ersten Schwenkbewegung und nachfolgend an dem anderen Ende in einer zweiten Schwenkbewegung in der Arbeitsspindel (4) verstellbar gelagert sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannklauen (3) als Spannhebel mit einem Klauenkopf (8) und einem Klauenfuß (9) gestaltet sind, und dass am Spannkopf (5) mit gegenseitigem axialem Abstand zwei Spannkopfwülste (10, 11) ausgebildet sind, von denen der erste Spannkopfwulst (10) zur Verschwenkung des Klauenkopfes (8) und der zweite Spannkopfwulst (11) zur Verschwenkung des Klauenfußes (9) ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand der Spannkopfwülste (10, 11) so bemessen ist, dass bei der Verstellung aus der Offenstellung in die Spannstellung durch den ersten Spannkopfwulst (10) zuerst die Spannklauen (3) verschwenkt und der Klauenkopf (8) in Eingriff mit der Spannstruktur (6) gebracht und sodann durch den zweiten Spannkopfwulst (11) über den Klauenfuß (9) die zweite Verschwenkung bewirkt wird.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Klauenfuß (9) eine radial außen liegende erste Schrägfläche (12) aufweist, die der Arbeitsspindel (4) mit einer korrespondierend geneigten Anlagefläche (13) anliegt, und dass der Klauenfuß (9) eine radial innen liegende zweite Schrägfläche (14) aufweist, die dem Spannkopf (5) mit einer korrespondierend geneigten Anlagefläche (15) am zweiten Spannkopfwulst (11) zugeordnet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schrägfläche (12) gegenüber der radialen Richtung um 15° bis 75°, vorzugsweise um 45° geneigt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schrägfläche (14) gegenüber der axialen Richtung um 5° bis 30°, vorzugsweise um 15° geneigt ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannklauen (3) mehrfach, vorzugsweise 6-fach vorgesehen und gleichmässig über den Umfang verteilt angeordnet sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenfüße (9) der Spannklauen (3) durch ein radial nach innen vorgespanntes Federelement (16) beaufschlagt sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (16) durch eine Ringfeder (17) gebildet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsspindel (4) einen in das freie Ende einsteckbaren Spindelflansch (18) aufweist, an dem die der ersten Schrägfläche zugeordnete Anlagefläche ausgebildet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannkopf (5) eine Durchgangsöffnung (19) für ein Fluid aufweist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an der axial innen liegenden Seite der Spannklauen (3) ein in der Offenstellung geöffnetes und in der Spannstellung geschlossenes Rückschlagventil (20) angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (20) eine von der Kraft einer Hülsenfeder (21) beaufschlagte Ventilhülse (22) aufweist, die in der Offenstellung einem dem Spannkopf (5) zugeordneten Anschlag (23) zum Öffnen des Rückschlagventils (20) anliegt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (22) in einer Standhülse (24) gelagert ist, die den Spannklauen (3) anliegt und die Hülsenfeder (21) aufnimmt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Standhülse (24) zur Beaufschlagung der Spannklauen (3) durch die Hülsenfeder (21) und Schwenken der Spannklauen (3) nach innen in der Offenstellung durch Zusammenwirken mit der Anlagefläche (13) vorgesehen ist.