DE4232282A1

DE4232282A1 - Hydraulisches Spannelement

Info

Publication number: DE4232282A1
Application number: DE19924232282
Authority: DE
Inventors: Manfred Baur
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-26
Filing date: 1992-09-26
Publication date: 1994-03-31

Description

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Spannelement zum Aufspannen eines Werkzeuges auf einen drehbar gelagerten Spanndorn. Auf den Oberbegriff von Anspruch 1 wird verwiesen.

Ein solches Spannelement ist aus DE 40 24 995 A1 bekanntgeworden. Dieses Element arbeitet wie folgt:
Zunächst wird der Spannkopf auf den Spanndorn aufgeschraubt, und zwar so lange, bis er spielfrei am Werkzeug anliegt. Sodann wird der Druckkolben mittels einer Rändelschraube in die zylindrische Druckkammer eingeschraubt; hierdurch wird ein Spanndruck in der Druckkammer erzeugt, der zum Innenraum der Ringnut übertragen wird, den Ringkolben beaufschlagt und somit das Werkzeug festspannt.

Der Ringkolben ist in der Ringnut auf einem Hydraulikpolster schwimmend gelagert. Die Reib- und Druckverhältnisse im Hydrauliksystem sowie das Passungsspiel zwischen Spanndorn und Werkzeug bzw. das Gewindespiel zwischen Spanndorn und Spannelement führen häufig zu einem ungleichmäßigen Ausfahren des Ringkolbens, d. h. zu einem Verkanten des Spannelementes, wobei die Achse des Ringkolbens mit der Achse des Spanndorns und damit des Werkzeugs nicht mehr zusammenfallen. Es kommt somit zu einem unerwünschten radialen Ausweichen der Spannung. Auch können auf das Werkzeug grobe Tangentialkräfte wirken. Dabei sind die Wirklinien der auftretenden Kräfte einmal außermittig axial in der Achse des Ringkolbens, zum anderen in Richtung des Verkantungswinkels des Spannelementes angeordnet; hieraus ergibt sich eine radiale Verschiebekraft. Dies tritt beispielsweise dann auf, wenn es sich bei dem Werkzeug um einen Fräser handelt, der infolge des Passungsspieles zwischen Spanndorn und Aufnahmebohrung mit dem Ringkolben radial verlagert wird. Somit stellen sich Rundlauffehler ein, die in höchstem Maße unerwünscht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hydraulisches Spannelement gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 derart zu gestalten, daß Rundlauffehler vermieden werden, bzw. einfach und rasch beseitigt werden können; dabei soll der Ringkolben gegen radiales Ausweichen gesichert sein, und zwar bei möglichst geringem baulichen Aufwand.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die folgende Merkmalskombination:

Zunächst wird wenigstens ein Keilelement vorgesehen, das - in einem Axialschnitt gesehen - gegen die Achse des Spanndorns geneigte Flächen aufweist.

Weiterhin werden Anlageflächen gebildet, die den Flächen des Keilelementes paarweise zugeordnet sind.

Dabei ist eine der Anlageflächen eines Anlageflächen-Paares aus dem Grundkörper gebildet, die andere aus einem Stützkörper.

Schließlich wird jeweils ein Spannorgan zum radialen Verschieben des Keilelementes vorgesehen, womit auf die Flächenpaare - nämlich jeweils eine Fläche des Keilelementes und eine dieser zugewandten Anlagefläche - ein Axialdruck aufgebracht werden kann.

Als bevorzugte Ausführungsform eines Keilelementes genügt es, einen einzigen Ring vorzusehen, der konzentrisch zum Spanndorn angeordnet ist und diesen umgibt. Er kann beispielsweise in den Grundkörper integriert sein. Wichtig ist nur, daß er an wenigstens einer Stelle aufgeschnitten ist, damit er bei Betätigen des genannten Spannorganes seinen Durchmesser verändern kann.

Ein Keilelement kann auch in mehrere Keilelemente aufgeteilt sein, denen jeweils ein eigenes Spannorgan zugeordnet ist. Als Spannorgan kommen Schrauben in Betracht. Dabei ist es zu bevorzugen, daß sich das Keilelement gegen den Außenumfang hin verjüngt. Sind die Spannorgane aus Schrauben gebildet, so muß man zum Zwecke des Versteifens des gesamten Spannelementes diese Schrauben in radialer Richtung einschrauben, womit das Keilelement nach außen aufgeweitet wird. Hierdurch lassen sich erhebliche Axialkräfte auf die miteinander zusammenarbeitenden Flächenpaare aufbringen. Je nach der Kraft, die mittels des Spannorganes aufgebracht wird, läßt sich jede gewünschte Steifigkeit des Spannelementes erzeugen, womit die Nachteile der schwimmenden Lagerung des Ringkolbens aufgehoben werden.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt ein hydraulisches Spannelement mit Werkzeug in aufgespanntem Zustand.

Fig. 2 zeigt das hydraulische Spannelement in einem achssenkrechten Schnitt gemäß der Schnittlinie A-A bei ungespanntem Keilring.

Fig. 3 zeigt den Gegenstand von Fig. 2 bei gespanntem Keilring.

Die Fig. 4 und 5 sind Schnittansichten ähnlich jenen gemäß der Fig. 2 und 3 mit jeweils unterschiedlichen Ring-Konfigurationen.

Die Fig. 6, 7 sowie 8, 9 zeigen zwei weitere Ausführungsformen von ringförmigen Keilelementen, jeweils in einem Axialschnitt und einem Radialschnitt und veranschaulichen das Funktionsprinzip der Erfindung.

In Fig. 1 erkennt man im einzelnen das hydraulische Spannelement 1, das dem Aufspannen eines Werkzeuges 2 auf einen Spanndorn 3 dient. Das Spannelement 1 umfaßt einen zylindrischen Grundkörper 4, der auf den Spanndorn 3 aufgeschraubt ist. Der Grundkörper 4 weist eine Ringnut 5 auf, die gegen das Werkzeug 2 hin offen ist. Man erkennt ferner einen Ringkolben 6. Dieser taucht in den Innenraum der Ringnut 5 ein. Dabei ist ein Nutring 7 in die Ringnut 5 eingelegt, wobei sie an der Stirnfläche des Ringkolbens 6 anliegt. Der Grundkörper ist ferner mit einer zylindrischen Druckkammer 8 versehen, in der sich ein Druckmedium befindet. Ein Kolben 9 ist mit einer Druckschraube 10 in die zylindrische Druckkammer 8 einschraubbar. Die Druckkammer 8 steht mit der Ringnut 5 über einen Kanal 11 in leitender Verbindung.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 1, 2 und 3 ist als Keilelement ein einziger Keilring 20 vorgesehen. Dieser ist koaxial zum Spanndorn 3 angeordnet und im Umfangsbereich des Grundkörpers 1 in diesen eingelassen. Dabei weist der Keilring an seinen beiden Stirnseiten jeweils eine Keilfläche auf. Jede Keilfläche liegt an einer Anlagefläche an. Die eine Anlagefläche 21 ist aus dem Grundkörper 1 gebildet, die andere Keilfläche 22 aus einem Stellring 3.

Man erkennt ferner eine Anzahl von Einstellschrauben 23.1, 23.2, 23.3 und 23.4. Wie man aus den Fig. 2 und 3 erkennt, sind diese über den Umfang in einer bestimmten Weise verteilt angeordnet. Diese Einstellschrauben dienen als Spannorgane zum Spannen des Keilringes 20.

Die unterschiedlichen Spannungszustände des Keilringes 20 erkennt man aus dem Vergleich der Fig. 2 und 3. In Fig. 2 ist ein Spalt 24.1 vorhanden, der viel kleiner ist als der Spalt 24.2 in Fig. 3.

Weiterhin erkennt man in Fig. 1 einen Sicherungsring 12. Dieser ist am Grundkörper 1 befestigt, z. B. durch Kleben. Ringkolben 6 weist auf seiner Innenfläche einen Absatz auf. Sicherungsring 12 liegt an diesem Absatz an.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 und 5 sind drei Keilelemente 20.1, 20.2 und 20.3 vorgesehen. Jedem Keilelement sind jeweils zwei Schrauben 23.1-23.6 zugeordnet.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 6 und 7 ist als Keilelement wiederum ein einziger Keilring 20 vorgesehen. Dieser ist in einen Zentrierring 30.1 sowie einen Stellring 30.2 eingebettet. Auch hier sind wiederum Einstellschrauben 23.1-23.4 als Spannorgane für den Keilring 20 vorgesehen.

Während sich bei den bisherigen Ausführungsformen die Keilelemente 20 jeweils nach außen hin verjüngten, so ist dies bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 8 und 9 umgekehrt: Hier erweitert sich das ringförmige Keilelement 20 von innen nach außen. Hierbei sind als Spannorgan eine Anzahl von Druckstiften 35 vorgesehen. Diese sind wiederum über dem Umfang verteilt angeordnet. Will man hierbei Axialspannung einleiten, so muß man die Druckstifte 35 radial von außen nach innen verfahren.

Das hydraulische Spannelement gemäß der Erfindung wird wie folgt gehandhabt:

Zunächst wird das Spannelement 1 auf den Spanndorn 3 des Werkzeuges 2 aufgeschraubt, und zwar so weit, bis der Ringkolben 6 mit seiner Stirnfläche an der Stirnfläche des Werkzeuges 2 spielfrei anliegt. Sodann wird der Stellring 3, der ja auf Ringkolben 6 aufgeschraubt ist, derart gegen die Keilelemente 20 verschraubt, daß er mit seiner Stützfläche 22 an der betreffenden Stirnfläche des Keilelementes 20 spielfrei anliegt, und daß auch zugleich die andere Stirnfläche des Keilelementes 20 an der Stützfläche 21 des Grundkörpers 1 spielfrei anliegt. Sodann wird mittels der Druckschraube 10 der Druckkolben 9 in die Druckkammer 8 eingeschoben, bis dort, und damit auch in der Ringnut 5 der gewünschte Druck herrscht. Dieser Druck ist an einem hier nicht gezeigten Anzeigegerät ablesbar.

Nunmehr treten die eigentlichen erfindungsgemäßen Elemente in Funktion. Es werden nämlich die Spannorgane - entweder in Gestalt der Einstellschrauben 23 oder der Druckstifte 35 - in radialer Richtung eingeschraubt, um dem gesamten hydraulischen Spannelement die notwendige Steifigkeit zu verleihen und damit das schwimmend gelagerte Hydraulikpolster zu überbrücken. Dabei können Rundlauffehler ausgeglichen werden. Dies läßt sich gut anhand der Fig. 6 und 7 verdeutlichen. Dort lassen sich die Maße A und B durch unterschiedliches Einschrauben der Einstellschrauben 23.1-23.4 differenziert verändern.

Claims

1. Hydraulisches Spannelement zum Aufspannen eines Werkzeuges (2) auf einen drehbar gelagerten Spanndorn (3);

1.1 mit einem Grundkörper (1), der mit dem Spanndorn (3) drehfest verbindbar ist, und der eine zum Spanndorn (3) koaxiale Ringnut (5) aufweist;
1.2 mit einem Ringkolben (6), der in die Ringnut (5) eintaucht;
1.3 mit einer im Grundkörper (1) vorgesehenen zylindrischen Druckkammer (8), in die ein Druckkolben (9) einschiebbar ist, und die mit der Ringnut (5) zwecks Aufbringens eines Spanndruckes in leitender Verbindung steht;
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.4 es sind Keilelemente (20) vorgesehen, die - in einem Axialschnitt gesehen - gegen die Achse des Spannelementes geneigte Flächen aufweisen;
1.5 es sind Anlageflächen (21, 22) gebildet, die den Flächen der Keilelemente (20) jeweils paarweise zugeordnet sind;
1.6 es sind Spannorgane (23, 35) zum radialen Verschieben der Keilelemente (20) vorgesehen;
1.7 die Keilelemente (20) sind derart zwischen Grundkörper (1) und Ringkolben (6) angeordnet, daß bei radialem Verschieben der Keilelemente (20) im Sinne eines Spannens ein axiales Auseinanderdrücken von Grundkörper (1) und Ringkolben (2) erfolgt, wobei der Ringkolben radial fixiert wird.

2. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anlagefläche (21) eines Anlageflächen-Paares (21, 22) aus dem Grundkörper gebildet ist, die andere aus einem Stützkörper.

3. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper aus einem Stellring (3) besteht, der sich gegen den Ringkolben (6) abstützt.

4. Hydraulisches Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anlagefläche eines Anlageflächen-Paares aus dem Ringkolben (6) gebildet ist.

5. Hydraulisches Spannelement nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß als Keilelement ein einziger Ring vorgesehen ist, der aufgeschnitten ist.

6. Hydraulisches Spannelement nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Keilelementen vorgesehen ist, vorzugsweise mehr als drei Keilelemente.