DE4220873A1 - Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier Teile - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier Teile, wie sie beispielsweise für die lös­ bare Kupplung von Werkzeugsystemmodulen untereinander bzw. für die Ankupplung eines Werkzeugsystemmoduls, wie z. B. ei­ ner Werkzeug-Grundaufnahme, an eine Werkzeugmaschine oder eine andere Handhabungseinrichtung Verwendung findet. Bei einer derartigen Vorrichtung kommt es darauf an, die zu ver­ bindenden Teile zuverlässig und fest aneinander zu klammern, wobei über den Passungseingriff zwischen Hohlschaft und Auf­ nahmeabschnitt eine exakte Lagefixierung der zu verbindenden Teile zueinander sichergestellt wird. Die Anklammerung er­ folgt dadurch, daß der Hohlschaft beim Anlegen der Spannkör­ per gegen die hinterschnittene Spannschulter des Hohlschaf­ tes in das Aufnahmeteil gezogen wird. Dabei kann über eine Radialringflächenpaarung zwischen den zu verbindenden Teilen eine Abstützung der Klammerkraft erfolgen, so daß die beiden aneinandergeklammerten Teile eine exakte axiale Lagefixie­ rung erhalten.

In jüngerer Zeit hat sich zunehmend das sogenannte "Hohl­ schaft"-Spannsystem durchgesetzt, bei dem der Hohlschaft entweder zylindrisch oder konisch ausgeführt ist. Im zusam­ mengefügten Zustand der beiden zu kuppelnden Teile können die zur Anklammerung der Teile an einander dienenden Spann­ körper nicht nur dafür sorgen, daß eine ausreichende axiale Anpreßkraft erzeugt wird, sondern es wird darüberhinaus durch die innenliegenden Spannkörper beim Anklammern zusätz­ lich dafür gesorgt, daß der Hohlschaft eine gewisse radiale Aufweitung erfährt, wodurch die Passungsgenauigkeit zwischen Hohlschaft und Aufnahmeabschnitt zusätzlich verbessert wird.

Es wurde bereits eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen, die auf dem Prinzip der An­ klammerung beruht, wie es beispielsweise in der DE-PS 38 07 140 beschrieben ist. Die Betätigung der Spannkörper er­ folgt durch ein senkrecht zur Achse des Hohlschafts radial von außen eingeführtes Werkzeug, in Form eines Imbus-Schlüs­ sels, der quer zur Achse des Hohlschaftes durch einen Durch­ bruch im Aufnahmeabschnitt einerseits und im Hohlschaft an­ dererseits in eine Gewindespindel eingeführt werden kann, welche mit zwei gegensinnigen Gewindeabschnitten ausgestat­ tet ist. Jeder Gewindeabschnitt steht in Funktionseingriff mit einem Spannkörper, der die Form einer verhältnismäßig dünnwandigen Halbzylinderschale hat, die jeweils in einer Ringnut des Klammerkörpers radial gleitend verschiebbar und geführt aufgenommen ist. Die Ringnut ist tief genug, um die Spannkörper zum Lösen der beiden Teile vollständig aufzuneh­ men. Um den Klammerkörper, über den die axiale Anpreßkraft übertragen werden muß, möglichst wenig zu schwächen, ist der Spannkörper im Querschnitt verhältnismäßig flach ausgebil­ det. Damit reduziert sich allerdings die Gewindeeingriffs­ strecke zwischen Gewindespindel und Spannkörper gerade in den Zuständen, in denen die größten Kräfte übertragen werden müssen, auf einen Bruchteil der ohnehin bereits kleinen ra­ dialen Erstreckung der Spannkörper, wodurch die Belastbar­ keit der Kupplungsvorrichtung sinkt. Darüberhinaus erweist es sich bei der vorgeschlagenen Kupplungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 als schwierig, beim manuellen Lösen der Kupplung sicherzustellen, daß die Ver­ spannung zwischen den gekuppelten Teilen, die insbesondere im Bereich der konischen Passungsflächen zwischen Hohlschaft und Aufnahmeabschnitt auftritt, ohne Verspannungen oder Ver­ kantingen der Teile aufgehoben werden kann. Mit einem außer­ mittig angeordneten Auswerferstift wäre es zwar grundsätz­ lich möglich, nach dem Einfahren der schalenförmigen Spann­ körper nachfolgend einen der Spannkörper weiter so zu bewe­ gen, daß der Auswerferstift ausgefahren wird. Abgesehen von einem größeren Zeitaufwand für das Auswerfen sind hierbei allerdings die Beanspruchungen der Bauteile und der Pas­ sungsflächen höher und es ergeben sich Probleme bei der Ab­ dichtung der Kühlmittel-Versorgung durch den Klammerkörper hindurch.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung zur lösbaren Verbindung zweier Teile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die einer­ seits eine formstabile Kupplung zwischen den Teilen und an­ dererseits ohne die Gefahr von Überbeanspruchungen und Ver­ spannungen oder Verkantungen in einer Komponente ein zuver­ lässiges Lösen der gekuppelten Teile ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Zwangsbewegung der Spannkörper beim Lösen des Klammereingriffs zwischen Spannkörper und hinter­ schnittener Spannschulter dazu genutzt, eine axial gerich­ tete und in der Summe zentrisch auf die zu trennenden Kompo­ nenten wirkende Abdrückkraft zwischen den gekuppelten Teilen zu erzeugen. Erfindungsgemäß gelingt dies dadurch, daß die Spannkörper im wesentlichen in radialer Richtung orientiert werden, so daß sie beim Nach-Innen-Wandern mit zumindest ei­ nem, vorzugsweise einem einzigen, zentralen Abdrückbolzen in Funktionskontakt gelangen und damit gleichzeitig bzw. syn­ chron zum Bestandteil eines Keilgetriebes werden, mit dem nach dem Lösen der Klammer eine zunehmende Kraft auf den zu­ mindest einen Abdrückbolzen übertragen werden kann, der sich an einer Stützfläche des den Hohlschaft tragenden Teils ab­ stützt. Wegen der zentrischen Resultierenden der Abdrück­ kraft sind Verspannungen und Verkantungen ausgeschlossen. Dabei ergibt sich durch die erfindungsgemäße, radiale Orien­ tierung der Abdrückkörper der zusätzliche Vorteil, daß eine größere radiale Strecke des Querschnitts zur Einleitung der Bewegungskräfte auch die Spannkörper zur Verfügung gestellt wird. Die Erfindung eignet sich deshalb insbesondere für eine Betätigung der Spannkörper mittels einer Stellspindel mit zwei gegensinnigen Gewindeabschnitten, die mit entspre­ chenden Gewindebohrungen der Spannkörper in Eingriff stehen. Es ist erfindungsgemäß sogar möglich, die Spannkörper so auszubilden, daß sie sich im vollständig eingefahrenen Zu­ stand im Zentrum des Klammerkörpers berühren. Im vollständig radial nach außen gefahrenen Zustand der Spannkörper wird auf diese Weise die Gewindeeingriffsstrecke gegenüber dem vollständig eingefahrenen Zustand prozentual nur geringfügig verkleinert, mit der Folge, daß nicht nur im Spannzustand, sondern auch beim Abdrücken der Teile voneinander große Kräfte aufgebracht werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Es hat sich gezeigt, daß es bereits mit einem sehr einfachen Getriebe gemäß Patentanspruch 2 gelingt, eine ausreichend grobe Abdrückkraft zwischen den Teilen zu erzeugen, so daß auch eine Verbindung mit konischen Passungsflächen zuverläs­ sig und automatisch beim Lösen der Klammerung aufgehoben werden kann.

Wenn der zumindest eine Abdrückbolzen gemäß Patentanspruch 3 abgedichtet in einer Axialbohrung des Klammerkörpers aufge­ nommen ist, lädt sich in einfacher Weise über den Klammer­ körper ein Strömungsmittel, beispielsweise ein Kühlmittel für die Werkzeugschneide von einem auf das andere Teil über­ führen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, den Klammer­ körper jeweils stirnseitig mittels einer Ringdichtung abge­ dichtet in einer entsprechenden Führungsaufnahme der zu kup­ pelnden Teile auf zunehmen und über zumindest eine durchge­ hende Axialbohrung die abgedichteten, und von den Stirnsei­ ten des Klammerkörpers definierten Strömungsmittelräume mit­ einander zu verbinden. Die Abdichtung der Strömungsmittel­ räume wird insbesondere dann vereinfacht, wenn ein zentra­ ler, im Durchmesser dadurch größer auszubildender Abdrück­ bolzen verwendet wird. Die Abdichtung des Abdrückbolzens kann ferner für eine Stabilisierung des Abdrückbolzens im Einsatz des Werkzeugs genutzt werden, so daß schwingungsbe­ dingte Klappergeräusche vermieden werden.

Mit der Weiterbildung des Anspruchs 4 wird erreicht, daß der zentrale Abdrückbolzen weitgehend querkraftfrei bewegbar ist, so daß möglichst geringe Reibungskräfte auftreten. Der Wirkungsgrad des Keilgetriebes kann auf diese Art und Weise verhältnismäßig hoch gehalten werden.

Eine zusätzliche Kraftübersetzung ergibt sich mit der Wei­ terbildung des Patentanspruchs 7. Insbesondere bei dieser Art der Betätigung der Spannkörper wirkt sich die erfin­ dungsgemäße Anordnung der Spannkörper besonders vorteilhaft aus.

Eine sehr einfache Herstellbarkeit des Klammerkörpers ergibt sich mit der Weiterbildung des Anspruchs 8. Die Verdrehsi­ cherung der Spannkörper in der zylindrischen Bohrung wird dabei im Spannzustand durch den Eingriff der Spannkörper mit der hinterschnittenen Spannschulter erzielt und im nach in­ nen gefahrenen Zustand der Spannkörper durch den Flächenkon­ takt zwischen den Keilflächen der Spannkörper einerseits und den Keilflächen des Abdrückbolzens andererseits.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, für die Spannkörper Radialdurchbrüche mit Ovalquerschnitt gemäß Anspruch 9 vor­ zusehen, so daß bereits durch die Querschnittsform der Spannkörper eine Verdrehsicherung gegeben ist. Dabei ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß die Spannkörper in der Richtung des Haupt-Kraftflusses stabiler gestaltet werden können. Auch kann das Stellgetriebe für die Spannkörper steifer, insbesondere eine Gewindespindel im Durchmesser verstärkt werden.

Wenn die Achse der Gewindebohrungen bezüglich des Zentrums der zylindrischen Bohrung bzw. des Radialdurchbruchs zum Ab­ drückbolzen hin gemäß Patentanspruch 10 versetzt wird, er­ gibt sich bei vorgegebener Lage der Radialdurchbrüche im Aufnahmeabschnitt einerseits und im Hohlschaft andererseits eine reduzierte axiale Baulänge des Klammerkörpers.

Mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 11 bzw. 12 lassen sich verhältnismäßig grobe Kontakt-Keilflächen zwischen Spannkörper und Abdrückbolzen erzielen, wodurch die maximal übertragbaren Abdrückkräfte weiter gesteigert werden können. Diese Weiterbildung lädt darüberhinaus in sehr einfacher Weise eine gute Kraftumlenkung von den Spannkörpern auf den Abdrückbolzen zu.

Die Sicherung des Abdrückbolzens im Klammerkörper gemäß Pa­ tentanspruch 13 hat den Vorteil, daß neben einer einfachen Herstellbarkeit gleichzeitig eine Verdrehsicherung für den Abdrückbolzen bereitgestellt wird.

Mit der Weiterbildung des Patentanspruchs 14 wird sicherge­ stellt, daß der Klammerkörper im eingehängten Zustand zuver­ lässig mit einer solchen Drehlage bezüglich des Aufnahmeab­ schnitts positioniert ist, daß die Spannkörper mit Sicher­ heit durch den radialen Durchbruch im Aufnahmeabschnitt für die Betätigung zugänglich sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Indexierbolzen zusätzlich dazu genutzt werden kann, den Klammerkörper in axialer Richtung zu sichern, was Gegenstand des Anspruchs 15 ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der üb­ rigen Unteransprüche.

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele dieser Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt - teilweise aufge­ brochen - der Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweiter Teile gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 2 die Ansicht des bei der Ausführungsform nach Fig. 1 verwendeten Klammerkörpers bei einer Ansicht ent­ sprechend II in Fig. 1;

Fig. 3 die Ansicht des Klammerkörpers bei einer Blickrich­ tung entsprechend "III" in Fig. 1;

Fig. 4 die Ansicht des Klammerkörpers der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bei einer Blickrichtung entsprechend "IV" in Fig. 1;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Spannkörpers der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 1 bis 4;

Fig. 6 die Draufsicht des Spannkörpers entsprechend "VI" in Fig. 5;

Fig. 7 die Ansicht des Spannkörpers gemäß Fig. 5 und 6 bei einer Blickrichtung entsprechend "VII" in Fig. 5;

Fig. 8 eine Draufsicht des bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 7 verwendeten Abdrückbolzens;

Fig. 9 die Ansicht entsprechend "IX" in Fig. 8;

Fig. 10 die Ansicht entsprechend "X" in Fig. 8;

Fig. 11 im verkleinerten Maßstab einen schematischen Längsschnitt des Klammerkörpers - teilweise ver­ dreht dargestellte Bohrung - ohne Abdrückbolzen und ohne Spannkörper;

Fig. 12 einen Horizontal-Längsschnitt, wobei allerdings die Längs-Durchgangsbohrungen um 10° verdreht gezeichnet sind;

Fig. 13 bis 15 die Schnitte entsprechend "XIII-XIII" bzw. "XIV-XIV" bzw. "XV-XV" in Fig. 11;

Fig. 16 eine Draufsicht des bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 15 verwendeten Indexierbol­ zens;

Fig. 17 die Ansicht entsprechend "XVII" in Fig. 16;

Fig. 18 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Kupplungsvorrichtung; und

Fig. 19 eine Ansicht des Klammerkörpers der Ausführungs­ form gemäß Fig. 18 bei einer Blickrichtung ent­ sprechend "XIX" in Fig. 18.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 20 ein Werkzeug und mit dem Bezugszeichen 22 eine Werkzeugaufnahme bezeichnet, die beispielsweise von einem Werkzeugsystemmodul wie z. B. einer Werkzeug-Grundaufnahme gebildet sein kann. Es sei jedoch be­ reits an dieser Stelle hervorgehoben, daß die nachfolgend näher zu beschreibende Kupplungsvorrichtung für alle Anwen­ dungsgebiete in Frage kommt, in denen es darum geht, zwei Teile zentriert und lösbar miteinander zu verbinden.

Mit strichpunktierter Linie sind die Teile 20 und 22 im Spannzustand gezeigt, in denen eine Radialringfläche 24 des Werkzeugs gegen eine Radialringfläche 26 der Werkzeugauf­ nahme gepreßt wird, während gleichzeitig ein mit 28 bezeich­ neter Hohlschaft zentriert in einer entsprechenden Ausneh­ mung 30 eines Aufnahmeabschnitts 32 aufgenommen ist. Im ge­ zeigten Ausführungsbeispiel sind die Passungsflächen von Ko­ nusflächen gebildet. Es ist jedoch gleichermaßen möglich, die Zentrierung über Zylinderflächen vorzunehmen.

Nicht näher dargestellt ist eine Verdrehsicherung zwischen den Teilen 20 und 22, die beispielsweise durch zumindest einen Mitnehmerstein gebildet sein kann, der in eine Stirn­ ausnehmung entweder des Hohlschafts oder des Aufnahmeab­ schnitts eingreift.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die zu kuppelnden Teile 20, 22 ebenso wie der Hohlschaft rotations­ symmetrisch gestaltet. Es ist jedoch hervorzuheben, daß die Erfindung auch nicht auf eine solche Konstruktion beschränkt ist.

Fig. 1 zeigt den Zustand, in dem die Teile 20, 22 fest an­ einander gespannt sind, d. h. die Spannposition. Zu diesem Zweck dient eine Spannklammeranordnung, die nachfolgend nä­ her beschrieben werden soll:

Der Hohlschaft 28 ist radial innenliegend mit einer hinter­ schnittenen Spannschulter 34 ausgestattet, gegen die sich Keilflächen 36 zweier Spannkörper 38 legen können, um vor­ zugsweise mit Kraftübersetzung eine Anklammerung der Teile 20, 22 zu bewirken. Die Spannkörper 38 stützen sich anderer­ seits in einem Klammerkörper 40 ab, der im wesentlichen die Form eines Zylinders hat und mit Halteabschnitten 42, 44 in eine hinterschnittene Ausnehmung 46 der Werkzeugaufnahme 22 einhängbar ist. Die Halteabschnitte 42′ 44 sind am besten in Fig. 4 gezeigt und man erkennt, daß sie von zwei diametral einander gegenüberliegenden, radial vorstehenden Schulterab­ schnitten gebildet sind. Mit strichpunktierten Linien ist die Lage der Halteabschnitte 42, 44 in dem Zustand gezeigt, in dem der Klammerkörper 40 axial in eine entsprechende Aus­ nehmung (130) der Werkzeugaufnahme 22 eingesetzt werden kann. Die Halteabschnitte 42, 44 sind demnach Bestandteil einer bajonettartigen Verankerung des Klammerkörpers 40 am Teil 22. Hierzu gehört auch die hinterschnittene Ausnehmung 47 im Teil 22.

Mit dem Bezugszeichen 46 ist ein Indexierbolzen bezeichnet, der in einer Bohrung 48 geführt aufgenommen ist und sich an einer radial innenliegenden Feder 50 abstützt. Den Fig. 16 und 17 ist die genaue Formgebung des Indexierbolzens ent­ nehmbar. Er besitzt eine zylindrisch gerundete Kappe 52, die zur Hälfte weggefräst ist, so daß einen Stufe 54 entsteht (vgl. Fig. 17). Auf diese Weise ist es möglich, die Achse 56 des Idexierbolzens 46 soweit zum Hohlschaft 28 hin zu verla­ gern, daß die Fläche 58 bei getrennten Teilen 20, 22 mittels eines Werkzeugs zugänglich und dementsprechend der Indexier­ bolzen 46 zur Verdrehung des Klammerkörpers und damit zur Lösung der Bajonettverankerung radial nach innen gedrückt werden kann.

Mit der zylinderförmigen Kappe 52 greift der Indexierbolzen im eingehängten Zustand des Klammerkörpers in eine nicht nä­ her dargestellte im wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmung 60 formschlüssig ein. Der Indexierbolzen 46 fixiert dement­ sprechend den Klammerkörper 40 sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung, indem sich die Fläche 62 gegen den Grund der Ausnehmung 60 anlegt.

Die Ausnehmung 60 wird derart an die Orientierung der Achse 56 und an die Lage eines Führungsdurchbruchs 64 zur Aufnahme der Spannkörper 38 abgestimmt, daß letztere im zusammenge­ fügten Zustand der Teile 20, 22 radial von außen über einen Durchbruch 66 im Aufnahmeabschnitt und einen Durchbruch 68 im Hohlschaft 28 betätigt werden können. Selbstverständlich ist durch geeignete Maßnahmen sicherzustellen, daß die Teile 20 und 22 nur derart zusammengefügt werden können, daß die Durchbrüche 66 und 68 im wesentlichen miteinander fluchten.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform der Kupplungs­ vorrichtung ist der Führungsdurchbruch 64 von einer Diame­ tralbohrung gebildet, in der mit Passung die von Zylinder­ körpern gebildeten Spannkörper 38 gleitend verschiebbar und geführt aufgenommen sind.

In der in Fig. 1 gezeigten Spannposition drücken sich die Spannkörper 38 über die Keilflächen 36 an den Spannschulter­ flächen 34 ab, wobei sie sich gegenseitig über eine Gewinde­ spindel 70 abstützen. Die Gewindespindel hat zwei gegensin­ nige Gewindeabschnitte 72, 74 die jeweils in eine Gewinde­ bohrung 76 bzw. 78 der Spannkörper 38 eingreifen. Mit 80 in eine Innen-Sechskant-Ausnehmung bezeichnet, über die mittels eines durch die Durchbrüche 66, 68 eingeführten Werkzeugs die Gewindespindel 70 verdreht werden kann. Bei dieser Ver­ drehbewegung werden die Spannkörper 38 gegensinnig entweder voneinander weg radial nach außen oder aufeinander zu radial nach innen synchron bewegt, wodurch entweder eine Spannkraft aufgebaut oder aber die Verspannung gelöst werden kann. Über den Gewindeeingriff und über die Anordnung der Keilflächen 34, 36 kann dabei eine mehrfache Kraftübersetzung bereitge­ stellt werden, so daß sich auch manuell hohe Klemmkräfte er­ zeugen lassen.

Die Darstellung gemäß Fig. 1 läßt erkennen, daß die Haupter­ streckung der Spannkörper 38 in radialer Richtung verläuft und die Anordnung so getroffen ist, daß die Spannkörper 38 radial so weit nach innen bewegt werden können, bis sie sich berühren. Auf diese Weise ergibt sich in der vollständig eingefahrenen Lage der Spannkörper 38 ein Maximum an Gewin­ deeingriffsstrecke SGE, die auch in der Spannposition gemäß Fig. 1 eine beträchtliche Länge hat, wodurch die übertragba­ ren Kräfte sehr hoch gehalten werden können. Beim Spannen bewirkt der Keilkontakt zwischen den Flächen 34 und 36, daß der Hohlschaft 28 tendenziell aufgeweitet wird, wodurch der Passungskontakt zwischen dem Hohlschaft 28 und der Ausneh­ mung 30 noch inniger und die Zentrierung der Teile 20, 22 aneinander noch verbessert wird.

Fig. 1 läßt desweiteren erkennen, daß die Achse 82 der Ge­ windespindel zum einen im wesentlichen mit den Achsen der Durchbrüche 66, 68 fluchtet und zum anderen um das Maß V zur Mittelachse 84 der Querbohrung 64 nach vorne, d. h. zum Teil 20 hin versetzt ist. Durch diese Maßnahme wird bei vorgege­ bener Lage der Durchbrüche 66 und 68 die axiale Baulänge des Klammerkörpers 40 trotz Integration der nachfolgend näher zu beschreibenden automatischen Abdrückvorrichtung möglichst klein gehalten.

Wesentlicher Bestandteil der Abdrückvorrichtung ist ein im Zentrum des Klammerkörpers 40 gleitend verschiebbar und ge­ führt gelagerter Abdrückbolzen 86, der mit einem Führungs- und Dichtabschnitt 90 in einer Zentralbohrung 88 abgedichtet geführt ist. Zu diesem Zweck ist eine Ringnut 92 vorgesehen, in der ein Dichtring 94 aufgenommen ist.

Der Führungs- und Dichtabschnitt 90 geht über eine Radial­ schulter in den eigentlichen Abdrückabschnitt 96 über, des­ sen Durchmesser größer ist als der Durchmesser einer Kühlka­ nalbohrung 98 im Werkzeug 20. Der Abdrückbolzen 86 kann sich über seine Stirnfläche 100 an der mit 102 bezeichneten Grundfläche der als Bohrung ausgeführten Führungsausnehmung 104 im Werkzeug 20 abstützen.

Im Abdrückabschnitt 96 und im ersten Bereich des Führungs- und Dichtabschnitts 90 ist ein diametraler Längsschlitz 106 vorgesehen, durch den mit Spielpassung ein Sicherungsstift 108 greift, der so im Führungsabschnitt 110 des Klammerkör­ pers 40 befestigt ist, daß seine Achse die Mittelachse 112 des Klammerkörpers 40 und des Abdrückbolzens 86 schneidet. Der Längsschlitz ist ausreichend tief, um den Abdrückbolzen ausreichend weit ausfahren zu können.

Auf der anderen Seite der Dichtung 94, d. h. auf der der Ge­ windespindel 70 zugewandten Seite, weist der Führungs- und Dichtabschnitt 90 zwei Keilflächen 114, 116 auf, die um je­ weils einen gleichen Winkel BETA/2 zur Horizontal-Symmetrie­ ebene 118 geneigt sind, welche mit der Mittelachse 112 des Klammerkörpers 40 zusammenfällt. Die Keilflächen 114, 116 laufen dementsprechend auf der dem Sicherungsstift 108 abge­ wandten Seite aufeinander zu und treffen sich in der Hori­ zontal-Symmetrieebene 118.

Darüberhinaus ist der Führungs- und Dichtabschnitt 90 auf der dem Abdrückabschnitt 96 abgewandten Seite mit einer Ein­ fräsung 120 versehen, dessen Breite B und Tiefe T groß genug ist, damit während des gesamten Bewegungshubes des Abdrück­ bolzens 86 keine Zwängungen mit der Gewindespindel 70 auf­ treten. Durch die Einfräsung 120 wird ein großer Teil der Fläche der Keilflächen 114, 116 weggeschnitten und es ver­ bleiben Abstützflächenabschnitte 122, 124, die symmetrisch und seitlich neben der Gewindespindel 70 liegen.

Diese Flächenabschnitte 122, 124 wirken beim Nach-Innen-Fah­ ren der Spannkörper 38 mit keilförmigen Gegenflächen 126 an den Spannkörpern 38 zusammen (vgl. Fig. 1 und Fig. 5), die in der Position gemäß Fig. 1 um den gleichen Winkel BETA/2 zur Horizontal-Symmetrieebene 118 angestellt sind. Damit er­ gibt sich folgende Funktionsweise der Abdrückvorrichtung:
Wenn die Gewindespindel 70 zum Lösen der Verbindung gedreht wird, bewegen sich die Spannkörper 38 gleichmäßig und syn­ chron unter Vergrößerung der Gewindeeingriffsstrecke SGE ra­ dial nach innen. Der Funktionskontakt zwischen den Keilflä­ chen 36 und der Spannschulterfläche 34 wird allmählich auf­ gehoben, während sich gleichzeitig die Abstütz-Gegenflächen 126 an den Spannkörpern 38 den Abstützflächenabschnitten 122, 124 immer weiter nähern. Wenn die Spannkörper weit ge­ nug nach innen und aus den Bereich der Hinterschneidung der Spannschulter 34 gelangt sind, laufen die Flächen 126 auf die Abstützflächenabschnitte 122, 124 gleichzeitig auf.

Durch Weiterdrehen der Gewindespindel 70 wird die von der Gewindespindel auf die Spannkörper 38 aufgebrachte, radial gerichtete Kraft in eine auf den Abdrückbolzen 86 wirkende, axiale Abdrückkraft FA umgewandelt. Die Spannkörper 38 wer­ den damit synchron zum Bestandteil eines Keilgetriebes, mit dem der Hohlschaft 28 aus dem Aufnahmeabschnitt 32 durch die Abstützung des Abdruckabschnitts 96 an der Stützfläche 102 herausgedrückt werden kann. Da der Abdrückbolzen 86 zentral angeordnet ist, lassen sich sehr einfach symmetrische Kraft­ verhältnisse für den Abdrückvorgang realisieren, so daß selbst bei innigster Haftung zwischen konisch ausgebildeten Zentrierflächen auf der Außenfläche des Hohlschafts einer­ seits und auf Seiten der Ausnehmung 30 des Aufnahmeab­ schnitts 32 andererseits eine zuverlässige Trennung der bei­ den Teile 20, 122 bewirkt werden kann. Durch das Zusammen­ wirken der Flächen 126 und 122 und 124 werden die Spannkör­ per 38 auch bei kreiszylinderförmiger Ausbildung drehlage­ mäßig stabilisiert, wodurch Kantenpressungen weitestgehend vermieden werden.

Im getrennten Zustand der Teile 20, 22 kann der Klammerkör­ per 40 aus der Werkzeugaufnahme 22 wie folgt entfernt wer­ den:
Durch ein geeignetes Werkzeug wird über die Fläche 58 der Indexierbolzen 46 gegen die Kraft der Feder 50 nach innen gedrückt, so daß die Kappe 52 des Indexierbolzens 46 aus der Ausnehmung 60 der Werkzeugaufnahme 22 herausbewegt wird. In der Folge läßt sich der Klammerkörper 40 um den Winkel PHI (vgl. Fig. 4) verdrehen, so daß die Halteabschnitte 42, 44 in Fluchtung mit einer entsprechend gestalteten, und in Fig. 4 lediglich mit doppel-strichpunktierten Linien angedeuteten Axialausnehmung 130 in der Werkzeugaufnahme 22 gelangen. Der Klammerkörper 40 kann dann in Axialrichtung kraftlos heraus­ gezogen werden.

Beim Einführen des Klammerkörpers 40 in das Teil 22 geht man in der umgekehrten Reihenfolge vor. Der Indexierbolzen 46 erfüllt dabei die Funktion, den Klammerkörper 40 in Axial­ richtung zu sichern, wenn im Teil 22 die Ausnehmungsschulter 134 fehlen sollte. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Klammerkörper 40 in einen Vorsatzflansch eingesetzt wird, der dann von hinten, d. h. von der in Fig. 1 rechten Seite bei nach innen gedrücktem Indexierbolzen 46 eingescho­ ben werden kann. Nach dem Einrasten des Indexierbolzens 46 mit der Kappe 52 in die Ausnehmung 60 ist der Klammerkörper 40 axial und in Umfangsrichtung fixiert.

Nun kann das Teil 20, d. h. das Werkzeug mit dem Hohlschaft in den Aufnahmeabschnitt eingeführt werden. Im Fügezustand berühren sich dabei die Radialringflächen 26 und 24 noch nicht. Die Durchbrüche 66 und 68 sind jedoch bereits soweit in Fluchtung gebracht, daß ein Werkzeug in Form eines Imbus- Schlüssels radial von außen eingesteckt und die Innen-Sechs­ kant-Ausnehmung 80 erreichen kann. Während des Fügens der beiden Teile 20, 22 kann der Abdrückbolzen 86 gegen eine ge­ ringe Reibkraft im Bereich der Ringdichtung 94 beim Auf­ stoßen auf die Stützfläche 102 frei axial verschoben werden.

Durch Drehen der Gewindespindel 70 wandern die Spannkörper 38 radial synchron nach außen und nähern sich mit den Keil­ flächen 36 der Spannschulter 34. Es wird damit eine zuneh­ mende und durch die Keilfläche verstärkte axiale Spannkraft FS auf den Hohlschaft 28 übertragen, der damit immer weiter in den Aufnahmeabschnitt eingezogen wird, bis die Radial­ ringflächen 26 und 24 satt aneinander anliegen. Durch den Flächenkontakt zwischen der Spannschulter 34 und den Teil­ flächen 36 werden die Spannkörper 38 auch beim Spannen gegen Verdrehen gesichert, wodurch sich eine gleichmäßige und zwängungsfreie Krafteinleitung auf den Hohlschaft ergibt.

Während des Einsatzes des Werkzeugs 20, d. h. beispielsweise während schneller Drehbewegungen des Bohrwerkzeugs bleibt der Abdrückbolzen 86 durch das Zusammenwirken des Längs­ schlitzes 106 mit dem Sicherungsstift 108 verdrehsicher in der Zentralbohrung 88 gehalten, so daß beim erneuten Lösen der Kupplung sichergestellt ist, daß die Keilflächen 126 auf die Abstützflächenabschnitte 122 und 124 treffen. Die Dich­ tung 80 sorgt dafür, daß der Abdrückbolzen 86 lagemäßig zu­ sätzlich stabilisiert wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kupplungsvorrichtung er­ öffnet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, durch den Klammerkörper 40 hindurch Strömungsmittel vom Teil 22 auf das Teil 20, d. h. von einer Werkzeughalterung zum Werkzeug 20 hin zu übertragen. Zu diesem Zweck ist der Klammerkörper 40 auch auf der dem Abdrückbolzen 86 abgewandten Seite mit einem Führungszapfen 136 ausgestattet, der mit Spiel in ei­ ner Ausnehmung 138 des Teils 22 aufgenommen ist. Im Grund der Führungsausnehmung 104 ebenso wie der Ausnehmung 138 kann eine Ringdichtung 140 bzw. 142 angeordnet werden, die gegen den Außenumfang der Führungsabschnitte 110 und 136 an­ liegt. Die Stirnseiten des Klammerkörpers 40 sind jeweils mit Senkungen 144, 146 versehen, so daß Strömungsmittel-Ver­ teilerräume 148, 150 entstehen, die in Strömungsmittelver­ bindung einerseits zur Kühlkanalbohrung 98 und andererseits zu einer Versorgungsbohrung 152 in der Werkzeugaufnahme 22 stehen. Aufgrund des Längsschlitzes 106 im Abdrückbolzen 86 ist diese Strömungsmittelverbindung auch dann gegeben, wenn der Abdrückabschnitt 96 an der Stützfläche 102 anliegt.

Die Strömungsmittelverteilerräume 148, 150 sind untereinan­ der über Längsbohrungen 154, 156 verbunden, so daß das von der Versorgungsbohrung 152 kommende Kühl- oder Schmiermittel ohne größere Druckverluste durch den Klammerkörper 40 hin­ durch zum Werkzeug 20 geleitet werden kann. Die Dichtung 94 im Abdrückbolzen 86 stellt sicher, daß selbst dann, wenn der Kühlmitteldruck sehr hoch sein sollte, kein Strömungsmittel aus dem Bereich der Spannmimik austreten kann.

In den Fig. 2 bis 15 sind Details der Ausführungsform der Klammer- und Abdrückvorrichtung gezeigt. Die Darstellungen nach den Fig. 8 bis 10 weichen insoweit von der Vorrich­ tung nach Fig. 1 ab, als der Längsschlitz 106 in Bezug zu den Keilflächen 114, 116 anders orientiert ist. Es sei je­ doch an dieser Stelle hervorgehoben, daß es lediglich darauf ankommt, den Schlitz 106 so auf die Lage des Sicherungsstif­ tes 108 abzustimmen, daß die Keilflächen 114, 116 mit den Flächenabschnitten 122, 124 beim Nach-Innen-Wandern der Spannkörper 38 mit den dortigen Gegenflächen 126 keilgetrie­ bemäßig zusammenwirken können.

Auch für die Lage der Längsbohrungen 154, 156 bestehen viele Variationsmöglichkeiten. Die Fig. 13 bis 15 zeigen, daß diese vorzugsweise so gelegt sind, daß einerseits zur Durch­ gangsbohrung 64 und andererseits zur Bohrung 48 für die Auf­ nahme des Indexierbolzens 46 ein ausreichender Seitenabstand verbleibt. Auch die Winkellage der Bohrung 48 zur Mittel­ achse 84 der Bohrung 64 kann entsprechend den jeweils vor­ liegenden Anschlußmaßen variiert werden.

In den Fig. 18 und 19 ist eine weitere Ausführungsform der Verbindungsvorrichtung gezeigt. Diese Ausführung ent­ spricht weitestgehend der vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsform. Übereinstimmende Teile sollen deshalb hier erneut nicht näher beschrieben werden. Die einzige Abweichung be­ steht im Bereich der Spannkörper 238 und der hierfür vorge­ sehenen Führungsdurchbrüche 264. Die Fig. 18 und 19 las­ sen erkennen, daß der Querschnitt des Führungsdurchbruchs 264 in diesem Fall von einem Oval gebildet ist, dessen Zen­ trum mit 258 bezeichnet ist. In diesem Führungsdurchbruch 64 sind formschlüssig zwei entsprechend gestaltete Spannkörper 238 aufgenommen, die radial außenliegend wiederum mit Keil­ flächen 236 zur Anlage an einer Spannschulter 234 und radial innenliegend mit Keilflächen 226 für das Zusammenwirken mit entsprechenden Teilflächen am Abdrückbolzen 286 ausgestattet sind.

Mit der Ausführungsform nach den Fig. 18 und 19 kann der Durchmesser der Gewindespindel 270 größer gehalten werden, wodurch die Stabilität der Spannvorrichtung zunimmt. Dar­ überhinaus wird durch den ovalen Querschnitt des Führungs­ durchbruchs 264 automatisch eine Verdrehsicherung der Spann­ körper 238 bereitgestellt.

Die Fig. 18 und 19 lassen desweiteren erkennen, daß das Zentrum 258 zur Achse 282 wiederum um ein Maß V nach vorne, d. h. auf das Werkzeug 220 zu versetzt ist, wodurch die axiale Baulänge des Klammerkörpers 240 verringert werden kann.

Die Erfindung schafft somit eine Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier Teile, die über eine Zentrierflächenpaa­ rung ineinander greifen, wobei eines der Teile einen zylin­ drischen oder konischen Hohlschaft aufweist, der mittels ei­ ner Klammeranordnung in einen entsprechend geformten Aufnah­ meabschnitt gezogen wird. Die Klammeranordnung weist einen konzentrisch zum Aufnahmeabschnitt angeordneten und darin einhängbaren Klammerkörper auf, der sich im aneinandergefüg­ ten Zustand der beiden Teile in den Hohlschaft bis nahe an eine Innenschulter hineinerstreckt und innerhalb des Hohl­ schaftes eine quer zum Hohlschaft verlaufende Ausnehmung hat, in der gleitend verschiebbar zwei Spannkörper auf genom­ men sind. Die Spankörper sind zur Anklammerung der Teile an­ einander bzw. zur Lösung der Teile voneinander mittels eines Stellteils durch einen Radialdurchbruch im Hohlschaft und im Aufnahmeabschnitt gegensinnig in und außer Eingriff mit ei­ ner hinterschnittenen Spannschulter des Hohlschaftes zwangs­ bewegbar, wobei vorzugsweise eine Kraftverstärkung vorgese­ hen ist. Um beim Lösen der Verbindung mit geringem Vorrich­ tungs- und Kraftaufwand und ohne die Gefahr von Verspannun­ gen ein gegenseitiges Abdrücken der verspannten Teile zu be­ wirken, werden die Spannkörper beim Nach-Innen-Fahren gleichzeitig zum Bestandteil eines Keilgetriebes, mit dem ein vorzugsweise zentrisch im Klammerkörper auf genommener Abdrückbolzen bei gelöstem Spannkontakt zwischen Spannkörper und Spannschulter mit zunehmender Kraft gegen eine Stützflä­ che des den Hohlschaft tragenden Teils drückbar ist. Die Ab­ drückkraft wird auf diese Weise mit einfachen Mitteln zen­ trisch aufgebracht, wobei ein im Durchmesser verhältnismäßig grob dimensionierter Abdrückbolzen Verwendung finden kann, der sicher und abgedichtet geführt im Klammerkörper auf ge­ nommen werden kann. Die Spannvorrichtung eignet sich deshalb in besonderem Male für Verbindungstechniken bei Werkzeugen mit im Schaft bzw. innenliegender Kühlmittelzufuhr.

Claims (21)

1. Vorrichtung zur lösbaren Verbindung zweier Teile, von denen eines einen vorzugsweise zylindrischen oder koni­ schen Hohlschaft aufweist, der in einem entsprechenden Aufnahmeabschnitt des anderen Teils passungsgenau auf­ genommen ist, wobei das andere Teil konzentrisch zum Aufnahmeabschnitt einen einhängbaren Klammerkörper (40; 240) aufnimmt, der sich im aneinandergefügten Zustand der beiden Teile in den Hohlschaft (28; 228) bis nahe an eine Innenschulter (102) hineinerstreckt und inner­ halb des Hohlschaftes eine quer zur zum Hohlschaft (28; 228) verlaufende Ausnehmung (64; 264) hat, in der glei­ tend verschiebbar zwei Spannkörper (38; 238) aufgenom­ men sind, die zur Anklammerung der Teile (20, 22; 220, 222) aneinander bzw. zur Lösung der Teile voneinander mittels eines Stellteils durch einen Radialdurchbruch im Hohlschaft und im Aufnahmeabschnitt gegensinnig in und außer Eingriff mit einer hinterschnittenen Spann­ schulter des Hohlschaftes zwangsbewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (38; 238) beim nach innen fahren synchron zum Bestandteil eines Keilgetrie­ bes werden, mit dem zumindest ein axialbeweglich im Klammerkörper (40; 240) aufgenommener Abdrückbolzen (86; 286) bei gelöstem Spannkontakt zwischen Spannkör­ per (36; 236) und Spannschulter (34; 234) mit zunehmen­ der Kraft gegen eine Stützfläche (102) des den Hohl­ schaft tragenden Teils (20; 220) derart drückbar ist, daß eine zentrisch wirkende, positive Abdrückkraft auf­ gebracht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (38; 238) beim nach innen fahren synchron auf eine Keilfläche (114, 116) des zumindest einen axialbeweglich im Klammerkörper (40; 240) geführt aufgenommenen Abdrückbolzens (86; 286) auflaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zumindest eine Abdrückbolzen (86; 286) abgedichtet in einer Axialausnehmung (88), vor­ zugsweise in einer Axialbohrung des Klammerkörpers (40; 240) aufgenommen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentraler Abdrückbolzen (86; 286) vorgesehen ist, der zwei gegensinnig angestellte Keilflächen (114, 116) hat, die jeweils mit einem Spannkörper (38; 238) zusammenwirken.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (38; 238) jeweils mit einer radial innenliegenden Keilfläche (126) für den Funktionskontakt mit dem zumindest einen Abdrück­ bolzen (86; 286) versehen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (38; 238) radial außenliegend jeweils mit einer Keilfläche (36; 236) ausgestattet sind, die mit einer Gegenfläche (34; 234) der hinterschnittenen Spannschulter zusammenwirken.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (38; 238) form­ schlüssig in einem diametralen Durchbruch (64; 264) des Klammerkörpers (40; 240) beweglich aufgenommen und mit gegensinnigen Gewindebohrungen (76, 78; 276, 278) aus­ gestattet sind, mit denen eine durch die Radialdurch­ brüche (66, 68) im Hohlschaft (28; 228) und im Aufnah­ meabschnitt (32; 232) betätigbare, einstückige Gewinde­ spindel (70; 270) in Funktionseingriff steht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (38) in einer zylindrischen Bohrung (64) aufgenommen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkörper (238) formschlüssig in einem Radi­ aldurchbruch (264) mit Ovalquerschnitt aufgenommen sind, dessen größere Erstreckung in Längsrichtung des Klammerkörpers (240) liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Achse (82; 282) der Gewindebohrungen bezüglich des Zentrums (84; 258) der zylindrischen Boh­ rung (64) bzw. des Radialdurchbruchs (264) zum Abdrück­ bolzen (86; 286) hin versetzt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (122, 124, 114, 116) des Abdrückbolzens (86; 286) an einem Abdrückbol­ zenabschnitt (90) ausgebildet sind, der die Gewinde­ spindel (70; 270) umgreift.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Spannkörper (38; 238) zusammenwirken­ den Keilflächen (122, 124) paarweise vorgesehen sind und äquidistant seitlich neben der Achse (82; 282) der Gewindespindel (70; 270) liegen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Abdrückbolzen (86; 286) im Klammerkörper (40) mittels eines Querstiftes (108) ge­ sichert gehalten ist, der mit Spiel einen stirnseiten Schlitz (106) im Abdrückbolzen (86) durchragt.

14. Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Klammerkörper (40) mittels einer bajonettartigen Verankerung im den Auf­ nahmeabschnitt ausbildenden Teil (22; 222) einhängbar ist und einen Indexierbolzen (46) trägt, der in einer vorbestimmten Drehlage des Klammerkörpers (40) bezüg­ lich des ihn tragenden Teils (22) mit einer Ausnehmung (60) im Aufnahmeabschnitt (32) formschlüssig verriegel­ bar ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Indexierbolzen (46) den Klammerkörper (40) in Umfangsrichtung und im Zusammenwirken mit einer Radial­ schulter (47) des den Aufnahmeabschnitt (32) tragenden Teils (22) in Axialrichtung sichert.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Indexierbolzen (46) von der Kraft ei­ ner Rückstellfeder (50) in die Verriegelungsstellung vorgespannt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Indexierbolzen (46) im gelösten Zustand der beiden Teile (20, 22) bei abgenommenem Hohlschaft (28) außer Eingriff mit der Verriegelungsausnehmung (60) drückbar ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Klammerkörper (40) im wesentli­ chen zylindrisch ausgebildet ist, mit seinen beiden En­ den (110, 136) in entsprechende Führungsausnehmungen (104, 138) der zu verbindenden Teile eingreift und am Grund der Führungsausnehmungen jeweils gegen eine Ring­ dichtung (140, 142) anliegt.

19. Vorrichtung insbesondere nach Anspruch 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stirnseiten des Klammerkörpers (40) jeweils mit einer Senkung (144, 146) ausgebildet sind, die als Verteilerkammer (148, 150) für das über ein Paar von Längsbohrungen (154, 156) durch den Klam­ merkörper (40) zu leitende Strömungsmittel, insbeson­ dere Schmier- oder Kühlmittel dient.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verbindenden Teile im ange­ klammerten Zustand mit Radialringflächen (24, 26) ge­ geneinander gepreßt werden.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Passungsflächen (30) zwischen Hohlschaft (28) und Aufnahmeabschnitt (32) von Konus­ flächen gebildet sind.