DE102022001272A1

DE102022001272A1 - Spannhülse

Info

Publication number: DE102022001272A1
Application number: DE102022001272.3A
Authority: DE
Inventors: Eugen Belz
Original assignee: Schlenker Spannwerkzeuge & Co Kg GmbH
Current assignee: Schlenker Spannwerkzeuge & Co Kg GmbH
Priority date: 2022-04-13
Filing date: 2022-04-13
Publication date: 2023-10-19

Abstract

Spannhülse 1, bestehend aus Kunststoff-Material, welche weitgehend hohlzylindrisch ausgebildet ist und eine Öffnung 45 zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks aufweist, mit einem Verbindungsbereich 22 zur Verbindung mit einer Werkzeugmaschine, mit sich axial erstreckenden Spannfingern 12, welche durch Schlitze 30 voneinander getrennt sind, wobei die Spannfinger 12 einen Spannbereich 10 zum Spannen eines zu bearbeitenden Werkstücks sowie einem darüber hinausgehenden Federbereich 20 aufweisen, in welchem die Spannfinger 12 elastisch verformbar sind, um das Werkstück zu spannen, und wobei am Außenumfang der Spannfinger 12 eine umfänglich verlaufende Vertiefung 80 angeordnet ist, innerhalb welcher sich mehrere nebeneinander angeordnete Ringfeder-Elemente 90 befinden, welche die Spannhülse 1 entlang des Außenumfangs umfassen und eine radial nach innen wirkende Vorspannkraft auf die Spannfinger 12 ausüben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannhülse zur Aufnahme sowie Klemmung von vorzugsweise runden Werkstücken in einer bzw. in eine Bearbeitungsmaschine. Die Werkstücke liegen dabei oftmals in Form von Stangenmaterial vor. Die Spannhülse ist dabei beispielsweise verbunden mit einer Lagereinheit gemäß der DE 10 2014 012 243 Al. Derartige Spannhülsen werden oftmals für Lademagazine verwendet und dienen der Beförderung von stangenförmigem Profilmaterial in eine Werkzeugmaschine, wobei die Spannhülse mittels der Lagereinheit drehend gelagert ist.
Bisherige Spannhülsen gemäß dem Stand der Technik zur Aufnahme von Stangenmaterial bestehen üblicherweise aus Stahl, oftmals aus dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.2826. Dieser Werkstoff ist unter dem Kurznamen 60MnSiCr4 auch als Spannzangenstahl bekannt.
Nachteilig bei bisherigen Spannhülsen ist allerdings, dass von metallenen Spannhülsen gehaltene bzw. geführte Werkstücke oftmals zerkratzen und/oder dass Metallpartikel der Spannhülse an den Werkstücken anhaften und diese so kontaminieren, was insbesondere bei Werkstücken für die Medizintechnik oder bei Werkstücken mit besonderen Anforderungen an die Materialreinheit ein Problem darstellt.
Ferner sind bereits Spannwerkzeuge bekannt, die gänzlich aus Kunststoff bestehen. So ist beispielsweise aus der DE 1 870 270 U eine Spannzange bekannt, welche aus Polyamid (PA) besteht. Allerdings erfüllen Kunststoff-Materialien nicht die hohen erforderlichen Haltekräfte, die auf die Werkstoffe wirken müssen, um diese zuverlässig auch während einer Bearbeitung in einer Werkzeugmaschine festzuhalten.
Es ist somit die Aufgabe der Erfindung, eine Spannhülse anzugeben, welche ein Zerkratzen oder eine Kontamination eines gehaltenen oder geführten Werkstücks vermeidet und zugleich das Werkstück zuverlässig klemmt bzw. festhält.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spannhülse mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Spannhülse besteht gänzlich oder weitgehend aus einem Kunststoff-Material, etwa einem Polyamid, wie etwa PA6 oder aus einem Polyoxymethylen (POM) oder aus Polyetheretherketon (PEEK) oder anderen Hochleistungs-Kunststoffen, wie Polyamidemid (PAI) oder Polyetherimide (PEI). Im Falle von thermoplastischen Kunststoffen können die Spannhülsen bevorzugt per Spritzdruckverfahren hergestellt werden oder alternativ gegossen und/oder aus Rundstäben herausgearbeitet werden unter der Nutzung von Dreh-, Fräs-, Bohr- und/oder Säge-Prozessen.
Die erfindungsgemäße Kunststoff-Spannhülse ist weitgehend hohlzylindrisch und weist eine Öffnung zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks auf und einen Verbindungsbereich zur Verbindung mit einer Werkzeugmaschine. Ferner weist die Spannhülse sich axial erstreckende Spannfinger auf, welche durch Schlitze voneinander getrennt sind. Die Spannfinger sind elastisch verformbar und bilden den Federbereich der Spannhülse. Es sind mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei Spannfinger vorgesehen. Am Außenumfang der Spannfinger ist eine umfänglich verlaufende Vertiefung angeordnet, innerhalb welcher sich Ringfeder-Elemente befinden, welche die Spannhülse entlang des Außenumfangs umfassen und eine radial nach innen gerichtete Vorspannkraft auf die Spannfinger aufweisen, um somit ein innenliegendes zu bearbeitendes Werkstück einzuspannen. Diese Ringfeder-Elemente sind beispielsweise durch mehrere nebeneinander angeordnete O-Ringe aus elastischem Gummimaterial realisiert, jedoch sind auch Lösungen aus etwa C-förmigen metallischen Federelementen denkbar, welche eine Vorspannkraft erzeugen, die radial nach Innen in Richtung zur Drehachse der Spannhülse wirkt.
Vorzugsweise weisen die Schlitze, welche zwischen den Spannfingern angeordnet sind, eine konstante Breite auf, wenn keine Ringfeder-Elemente am Außenumfang der Spannhülse im Bereich der Vertiefung montiert sind. Nach der Montage der Ringfeder-Elemente berühren sich vorzugsweise die der Öffnung benachbarten Enden der Spannfinger aufgrund der nach innen gerichteten Vorspannkraft, falls sich kein Werkstück innerhalb der Spannhülse befindet. Nach der Aufnahme eines Werkstücks innerhalb der Spannhülse weisen die Schlitze bevorzugt eine konstante Breite auf und die Innenwand der Spannhülse verläuft dann im Spannbereich hohl-zylindrisch. Die nominale Breite der Schlitze beträgt dabei zwischen 0,1 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 2 mm.
Bevorzugt sind die Ringfeder-Elemente innerhalb der Vertiefung in einer einzigen oder mehreren Lagen nebeneinander und ggf. zusätzlich übereinander derart angeordnet, dass sie nicht über den maximalen Außenumfang der Spannhülse hinausragen. Um eine Vorspannkraft auf die Spannhülse ausüben zu können, ist der Innendurchmesser der Ringfeder-Elemente im nicht-montierten Zustand kleiner als der Außendurchmesser der Spannhülse im Bereich der Vertiefung. Die Ringfeder-Elemente sind bevorzugt als O-Ringe oder als C-Ringe ausgebildet und bestehen dabei bevorzugt aus Gummi-Material oder aus Federstahl. Typische Haltekräfte der innerhalb der Spannhülsen gehaltenen Werkstücke liegen im Bereich zwischen 10 Newton und 800 Newton.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt den Schnitt durch eine erfindungsgemäße Spannhülse,
2 zeigt die Aufsicht auf die erfindungsgemäße Spannhülse,
3 zeigt eine perspektivische Schrägansicht auf die Spannhülse mit montierten Ringfeder-Elementen und
4 zeigt eine perspektivische Schrägansicht auf dieselbe Spannhülse mit demontierten Ringfeder-Elementen.

Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
Dargestellt ist in sämtlichen Zeichnungen ein einziges Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannhülse 1 in unterschiedlichen Ansichten.
Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Spannhülse 1, welche weitgehend hohlzylindrisch ausgestaltet ist und einen innenliegenden Hohlraum zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks (nicht zeichnerisch dargestellt) aufweist. Die Spannhülse weist eine Drehachse 70 und einen Verbindungsbereich 22 zur Verbindung mit einer Werkzeugmaschine auf sowie vier sich axial erstreckende Spannfinger 12, welche durch Schlitze 30 voneinander getrennt sind. Die Schlitze 30 münden jeweils in einer Entspannungs-Bohrung 40. Die Spannfinger 12 weisen einen Spannbereich 10 zum Spannen des zu bearbeitenden Werkstücks sowie einem darüber hinausgehenden Federbereich 20 auf, in welchem die Spannfinger (12) elastisch verformbar sind, um das Werkstück einerseits durchleiten und aufnehmen zu können und andererseits zu verspannen. Auf derjenigen Seite der Spannhülse 1, auf welcher sich eine Öffnung 45 zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstücks befindet, gibt es eine die Öffnung 45 begrenzende konisch verlaufende oder abgerundete Einführschräge 50. Im Verbindungsbereich 22 der Spannhülse 1 befinden sich Löcher 60 zur Aufnahme von Stiften, insbesondere Gewindestiften zwecks verdrehsicherer Verbindung der Spannhülse mit einer Werkzeugmaschine. Im Falle von Gewindestiften weisen die Löcher 60 entsprechend ein Innengewinde auf.
Am Außenumfang der Spannfinger 12 im Federbereich 20 befindet sich eine Vertiefung 80, welche Ringfeder-Elemente 90 aufnimmt, die nebeneinander einlagig (wie zeichnerisch dargestellt) oder mehrlagig (zusätzlich übereinander, nicht zeichnerisch dargestellt) angeordnet sind. Die Ringfeder-Elemente können beispielsweise O-Ringe, bestehend aus Gummi-Material oder C-Ringe, bestehend aus Federstahl sein.
Die 1 bis 3 zeigen eine Spannhülse mit montierten Ringfeder-Elementen in Form von O-Ringen. Der Schlitz 30, der die Spannfinger voneinander trennt, ist hierbei mit einer konstanten Schlitzbreite b dargestellt; dies ist in der Praxis jedoch bevorzugt nur bei einem in die Spannhülse aufgenommenen und gehaltenen Werkstück der Fall, welches hier nicht zeichnerisch dargestellt ist. Bei nicht-aufgenommenem Werkstück nimmt aufgrund der radial nach innen in Richtung zur Drehachse 70 gerichteten Vorspannkraft die Schlitzbreite in Richtung zur Öffnung 45 hin ab, so dass der Spannbereich 10 leicht konisch verläuft und nicht wie im Zustand eines aufgenommenen Werkstücks hohlzylindrisch ist.
Liste der Bezugszeichen

1: Spannhülse
10: Spannbereich
12: Spannfinger
20: Federbereich
22: Verbindungsbereich
30: Schlitz
40: Entspannungs-Bohrung
45: Öffnung
50: Einlaufschräge
60: Loch für Gewindestift
70: Drehachse
80: Vertiefung
90: Ringfeder-Elemente
b: Schlitzbreite

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014012243 [0001]
DE 1870270 U [0004]

Claims

Spannhülse (1), bestehend aus Kunststoff-Material, welche weitgehend hohlzylindrisch ausgebildet ist und eine Öffnung (45) zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Werkstücks aufweist, mit einem Verbindungsbereich (22) zur Verbindung mit einer Werkzeugmaschine, mit sich axial erstreckenden Spannfingern (12), welche durch Schlitze (30) voneinander getrennt sind, wobei die Spannfinger (12) einen Spannbereich (10) zum Spannen eines zu bearbeitenden Werkstücks sowie einen darüber hinausgehenden Federbereich (20) aufweisen, in welchem die Spannfinger (12) elastisch verformbar sind, um das Werkstück zu spannen, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang der Spannfinger (12) eine umfänglich verlaufende Vertiefung (80) angeordnet ist, innerhalb welcher sich mehrere nebeneinander angeordnete Ringfeder-Elemente (90) befinden, welche die Spannhülse (1) entlang des Außenumfangs umfassen und eine radial nach innen wirkende Vorspannkraft auf die Spannfinger (12) ausüben.
Spannhülse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (30) in Entspannungs-Bohrungen (40) münden.
Spannhülse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (30) eine konstante Breite (b) aufweisen, falls sich ein Werkstück innerhalb der Spannhülse (1) befindet.
Spannhülse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Öffnung (45) benachbarten Enden der Spannfinger (12) sich berühren, falls sich kein Werkstück innerhalb der Spannhülse (1) befindet.
Spannhülse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (80) eine derartige Tiefe aufweist, so dass die Ringfeder-Elemente (90) nicht über den maximalen Außenumfang der Spannhülse (1) hinausragen.
Spannhülse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder-Elemente (90) im nicht-montierten Zustand einen geringeren Innendurchmesser aufweisen als der Außendurchmesser der Spannhülse (1) im Bereich der Vertiefung (80) beträgt.
Spannhülse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder-Elemente (90) in Form von O-Ringen oder C-Ringen ausgebildet sind.
Spannhülse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder-Elemente (90) aus Gummi oder Federstahl bestehen.
Spannhülse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbereich (10) konisch verläuft, falls sich kein Werkstück innerhalb der Spannhülse (1) befindet.
Spannhülse (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannbereich (10) hohlzylindrisch verläuft, falls sich ein Werkstück innerhalb der Spannhülse (1) befindet.