Spannbolzen und Spannvorrichtung

mit einem solchen Spannbolzen

Die Erfindung betrifft einen Spannbolzen zum Spannen eines Bauteils (z. B. Werkzeug oder Werkzeugträger) auf einem Untergrund (z. B. in einer Werkzeugmaschine).

Ein derartiger Spannbolzen 1 ist beispielsweise aus DE 101 41 759 B4 bekannt und in den Figuren 1A und 1B schematisch dargestellt. Der Spannbolzen 1 ist hierbei in einer Spannvorrichtung 2 montiert , · .wobei die Spannvorrichtung 2 den Spann- bolzen in einer durch einen Doppelpfeil dargestellten Spannrichtung einfahren oder ausfahren kann. Die Spannvorrichtung 2 mit dem Spannbolzen 1 ermöglicht hierbei ein Spannen eines Bauteils 3 (z. B. Werkzeug oder Werkzeugträger) auf einem Untergrund 4 (z. B. in einer Werkzeugmaschine). Der Spannbolzen 1 und das zu spannende Bauteil 3 weisen jeweils schräg geneigte Spannflächen 5 bzw. 6 auf, die planparallel zueinander ausgerichtet sind und bei einem Spannvorgang aufeinander gleiten. Bei einem Spannvorgang wird der Spannbolzen 1 von der Spannvorrichtung 2 axial in der Spannrichtung ausgefah- ren. Dabei gleiten die beiden Spannflächen 5, 6 des Spannbolzens 1 einerseits bzw. des Bauteils 3 andererseits aufeinander, wodurch das Bauteil 3 auf dem Untergrund 4 gedrückt wird . Der Neigungswinkel der beiden Spannflächen 5, 6 ist hierbei jedoch so groß, dass keine Selbsthemmung auftritt. Dies bedeutet, dass der Spannbolzen 1 von dem Bauteil 3 in die

Spannvorrichtung 2 hineingeschoben werden kann, wenn der Spannbolzenantrieb ausfällt und keine axiale Spannkraft mehr auf den Spannbolzen 1 ausübt. Dies kann zur Folge haben, dass das Bauteil 3 nicht mehr fest eingespannt ist und sich im Extremfall von dem Untergrund 4 lösen kann, was zu Beschädigungen führen kann und die Arbeitssicherheit beeinträchtigt.

Der Spannbolzen 1 weist deshalb an seinem distalen Ende in seiner Mantelfläche eine Auflagefläche 7 auf, die auf einer entsprechenden Auflagefläche 8 des Bauteils 3 aufliegen kann. Wenn nun der Spannbolzenantrieb ausfällt und deshalb keine axiale Spannkraft mehr auf den Spannbolzen 1 ausübt, so wird der Spannbolzen 1 von dem Bauteil 3 nur so weit in die Spannvorrichtung 2 hineingeschoben, bis die beiden Auflageflächen 7, 8 aufeinander liegen. Hierbei ist zu erwähnen, dass die beiden Auflageflächen 7, 8 exakt parallel zu der Spannrich- tung ausgerichtet sind, so dass die reibschlüssige Verbindung zwischen den beiden Auflageflächen 7, 8 keine axiale Kraft mehr auf den Spannbolzen 1 ausübt. Hierdurch wird weitgehend verhindert, dass sich das Bauteil 3 bei einem Ausfall des Spannbolzenantriebs von dem Untergrund 4 lösen kann..

Allerdings kann auch hierbei nicht hinreichend sicher ausgeschlossen werden, dass sich das Bauteil 3 bei einem Ausfall des Spannbolzenantriebs von dem Untergrund 4 löst, was aus Arbeitssicherheitsgründen bedenklich ist. Bei einem Ausfall des Spannbolzenantriebs ist es deshalb bei dieser technischen Lösung nicht erlaubt, den Maschinenbereich zu betreten, da immer noch die Gefahr besteht, dass sich das Bauteil 3 von dem Untergrund 4 löst. Diese Druckschrift offenbart also nur eine reibschlüssige Ab- urfSicherung .

Ferner ist zum Stand der Technik hinzuweisen auf DE 28 42 783 AI. Diese Druckschrift offenbart jedoch lediglich ein Futter für eine Handwerkzeugmaschine (z. B. Schlaghammer) und ist damit gattungsfremd.

Schließlich ist noch hinzuweisen auf DE 697 23 821 T2. Diese Druckschrift offenbart jedoch ebenfalls nur eine Spannvorrichtung mit einer reibschlüssigen AbwurfSicherung.

Der Erfindung liegt deshalb gegenüber dieser bekannten technischen Lösung die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit beim Ausfall des Spannbolzenantriebs zu erhöhen und zwar möglichst so weit, dass Bedienungspersonal den Maschinenbereich ungefährdet betreten kann.

Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Spannbolzen gemäß dem Hauptanspruch gelöst.

Der erfindungsgemäße Spannbolzen weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ein Montageende auf, das im Betrieb in einer Spannvorrichtung montiert ist, wobei die Spannvorrichtung den Spannbolzen entlang einer Spannrichtung in die Spannvorrichtung einfahren oder aus der Spannvorrichtung ausfahren kann. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung führt der Spannbolzen also eine reine Linearbewegung aus .

Darüber hinaus weist der erfindungsgemäße Spannbolzen in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik ein freies Ende mit einer schräg zu der Spannrichtung geneigten Spannfläche auf. Die Spannfläche an dem Spannbolzen liegt bei einem Spannvorgang an einer entsprechend geneigten Spannfläche des zu spannenden Bauteils auf. Hierbei können die schrägen Spannflächen des Spannbolzens einerseits und des zu spannenden Bauteils andererseits beim Ausfahren des Spannbolzens aufeinander gleiten, wodurch das zu spannende Bauteil gegen den Unter- grund gedrückt wird.

Der erfindungsgemäße Spannbolzen zeichnet sich nun gegenüber dem Stand der Technik durch ein zusätzliches Sicherungsele- ment aus, welches den Spannbolzen formschlüssig mit dem zu spannenden Bauteil verbinden kann und das zu spannende Bauteil dadurch vor einem Abwurf sichert, wodurch die Betriebssicherheit wesentlich erhöht wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem zu spannenden Bauteil um ein Werkzeug oder einen Werkzeugträger. Bei dem Untergrund kann es sich dagegen beispielsweise um eine Werkzeugmaschine handelt, in der das Werkzeug bzw. der Werkzeugträger festgespannt wird. Die Er- findung ist jedoch hinsichtlich des zu spannenden Bauteils und des Untergrunds nicht auf Werkzeuge, Werkzeugträger bzw. Werkzeugmaschinen beschränkt, sondern grundsätzlich auch mit anderen Bauteilen realisierbar, die auf einem bestimmten Untergrund festgespannt werden sollen.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Sicherungselement eine Nase, die an dem Spannbolzen angebracht ist und quer zur Spannrichtung von dem Spannbolzen absteht, um in eine Nut in dem zu spannenden Bauteil einzugrei- fen. Die Nase an dem Spannbolzen bildet hierbei also eine formschlüssige Verbindung mit der Nut in dem zu spannenden Bauteil, wodurch ein Abwurf des zu spannenden Bauteils verhindert wird. Vorzugsweise wirkt diese formschlüssige Verbindung in axialer Richtung, d. h. in der Spannrichtung. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass die formschlüssige Verbindung auch quer zur Spannrichtung wirkt, was jedoch nicht zwingend erforderlich ist.

Beim Ausfahren des Spannbolzens besteht die Gefahr, dass die seitlich (d. h. quer zur Spannrichtung) von dem Spannbolzen hervorstehende Nase an ihrem distalen Ende mit einer Flanke an dem zu spannenden Bauteil zusammenstößt, was zu einem Blo ^¬ ckieren des Spannbolzens oder zu einer Beschädigung der Nase führen kann. Die Nase weist deshalb an ihrem distalen Ende vorzugsweise eine Auflaufschräge auf, um beim Ausfahren des Spannbolzens aus der Spannvorrichtung eine Blockierung des Spannbolzens und eine Beschädigung der Nase zu vermeiden.

In einer Variante der Erfindung ist die Nase an dem Spannbolzen im Querschnitt quer zu der Spannrichtung mittig angeordnet und erstreckt sich nicht über die gesamte Breite des Spannbolzens. In einer anderen Variante der Erfindung erstreckt sich die Nase dagegen im Querschnitt quer zu der Spannrichtung über die gesamte Breite des Spannbolzens. Ferner ist noch eine dritte Variante möglich, in der die Nase zwei Nasenteile aufweist, die im Querschnitt quer zu der Spannrichtung beide seitlich außen und außermittig angeordnet sind .

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung grenzt die Nase in axialer Richtung übergangslos an die schräge Spannfläche, d. h. zwischen der Nase einerseits und der schrägen Spannfläche liegt im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Stand der Technik keine weitere Auflagefläche, die parallel zu der Spannrichtung ausgerichtet ist.

In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung liegt dagegen zwischen der Nase und der schrägen Spannfläche eine Auflagefläche, die parallel zu der Spannrichtung ausgerichtet ist, wobei die Auflagefläche des Spannbolzens auf einer entsprechenden, parallel zu der Spannrichtung ausgerichteten Auflagefläche an dem zu spannenden Bauteil aufliegen kann, wie bereits eingangs unter Bezugnahme auf den Stand der Tech- nik beschrieben worden ist.

Die Spannfläche des Spannbolzens ist vorzugsweise relativ zu der Spannrichtung mit einem Winkel geneigt, der im Bereich von 2°-45°, 5°-30° oder 15°-25° liegen kann. Ein Neigungswin ^¬ kel von 20° hat sich hierbei als vorteilhaft erwiesen.

Die vorstehend bereits erwähnte Auflaufschräge an der Nase kann ebenfalls gegenüber der Spannrichtung mit einem Winkel von 2°-45° angewinkelt sein.

Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Nase ist zu erwähnen, dass die Nase einstückig an den Spannbolzen angeformt sein kann. Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass die Nase ein separates Bauteil ist, das dann mit dem Spannbolzen verbunden wird.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung steht die Nase von der Mantelfläche des Spannbolzens seitlich mit einer bestimmten Nasenhöhe ab und die Nut in dem zu spannenden Bauteil weist eine bestimmte Nuttiefe auf. Vorzugsweise entspricht die Nasenhöhe hierbei im Wesentlichen der Nuttiefe oder ist sogar kleiner. Dies ist sinnvoll, damit die Nase mit ihrer gesamten Erstreckung in die Nut eintauchen kann.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Nut in dem zu spannenden Bauteil in axialer Richtung eine bestimmte Nutlänge aufweist, die vorzugsweise größer ist als die axiale Länge der Nase, insbesondere größer als 150° oder 200° der axialen Länge der Nase.

Ferner ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht nur Schutz beansprucht für den vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Spannbolzen als einzelnes Bauteil. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine ganze Spannvorrichtung mi einem solchen Spannbolzen, wobei die Spannvorrichtung den Spannbolzen einfahren oder ausfahren kann, insbesondere mit ^¬ tels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Spannbolzenantriebs, was an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist.

Die erfindungsgemäße formschlüssige Sicherung durch eine formschlüssige Verbindung ermöglicht vorteilhaft einen Ver- zieht auf eine axiale Verriegelung des Spannbolzens in der Spannvorrichtung. So weisen herkömmliche Spannvorrichtungen üblicherweise eine axiale Verriegelung für den Spannbolzen auf, um den Spannbolzen auch dann noch in seiner Spannstellung zu halten, wenn der eigentliche Spannbolzenantrieb aus- gefallen ist. Die Erfindung ermöglicht nun einen Verzicht auf eine solche axiale Verriegelung. Allerdings beansprucht die Erfindung auch Schutz für eine Spannvorrichtung, die eine solche herkömmliche axiale Verriegelung ebenfalls aufweist. Besonders vorteilhaft ist die Erfindung, wenn sich das zu spannende Bauteil bezüglich der Schwerkraft über dem Spannbolzen befindet, da das zu spannende Bauteil dann bei einem Ausfall der axialen Spannkraft mit seiner Nut quasi auf die Nase fällt.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung bietet vorteilhaft eine erhöhte Betriebssicherheit, so dass der Maschinenbereich (z. B. Kabine) von Bedienungspersonal betreten werden kann, wenn der Spannbolzenantrieb ausgefallen ist.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: Figur 1A eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Spannvorrichtung mit einem herkömmlichen Spannbolzen,

Figur 1B eine Detailansicht aus Figur 1A,

Figur 2A eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Spannbolzen . mit einer Nase zur AbwurfSicherung,

Figur 2B eine vergrößerte Detailansicht des Spannbolzens mit der Nase, Figur 3 Abwandlung von Figur 2A,

Figuren 4A-4C verschiedene Querschnittsansichten mit verschiedenen Anordnungen der Nase. Die Figuren 2A und 2B zeigen verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Spannvorrichtung 2 mit dem Spannbolzen 1. Dieses erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend mit dem eingangs beschriebenen und in den Figuren 1A und 1B dargestellten herkömmlichen Ausfüh- rungsbeispiel überein, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Spannbolzen 1 an seinem distalen Ende in seiner Mantelfläche eine seitlich vorspringende Nase 9 aufweist, die eine formschlüssige Verbindung mit einer Nut 10 in dem zu spannenden Bauteil 3 herstellen kann, um zu verhindern, dass sich das Bauteil 3 von dem Untergrund 4 lösen kann, wenn der Spannbolzenantrieb ausgefallen ist.

Bei einem Ausfall des Spannbolzenantriebs kann der Spannbol- zen 1 nämlich nur so weit in axialer Richtung in die Spannvorrichtung 2 eingeschoben werden, bis die Nase 7 dann in die Nut 10 in dem zu spannenden Bauteil 3 eingreifen kann, wodurch dann schließlich eine weitere Axialbewegung des

Spannbolzens 1 verhindert wird. Hierbei ist zu erwähnen, dass sich das Bauteil 3 in der Regel bezüglich der Schwerkraft über dem Spannbolzen 1 befindet, so dass das Bauteil 3 dann mit seiner Nut 10 quasi die Nase 9 an dem Spannbolzen 1 fällt. Die Nase 9 weist hierbei eine seitliche Erstreckung a auf, die etwas kleiner ist als die Nuttiefe b der Nut 10 in dem zu spannenden Bauteil 3. Dies ist sinnvoll, damit die Nase 9 mit ihrer gesamten Erstreckung a in die Nut 10 eintauchen kann. Ferner ist zu erwähnen, dass die Nut 10 in dem zu spannenden Bauteil 3 eine bestimmte Nutlänge c in axialer Richtung aufweist, die deutlich größer ist als die Länge d der Nase 9 in axialer Richtung. Darüber hinaus ist noch zu erwähnen, dass die Nase 9 an ihrem distalen Ende eine Auflaufschräge 11 aufweist, die beim Ausfahren des Spannbolzens 1 verhindert, dass der Spannbolzen 1 blockiert wird oder die Nase 9 an einer Flanke des Bauteils 3 beschädigt wird.

Figur 3 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 2A und 2B, wobei diese Abwandlung weitgehend mit dem vorherigen Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschrei- bung verwiesen wird, wobei für entsprechende Einzelheiten dieselben Bezugszeichen verwendet werden.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Nase 9 in axialer Richtung übergangslos an die

Spannfläche 6 des Spannbolzens 1 angrenzt, so dass dazwischen nicht die Auflagefläche 7 liegt.

Die Figuren 4A-4C zeigen verschiedene mögliche Quer- schnittsansichten durch den Spannbolzen 1 im Bereich der Nase 9.

Bei der Variante gemäß Figur 4A erstreckt sich die Nase 9 über die gesamte Breite des Spannbolzens 1.

Bei der Variante gemäß Figur 4B ist die Nase 9 dagegen nur mittig angeordnet und erstreckt sich nicht über die gesamte Breite des Spannbolzens. Schließlich besteht die Nase 9 bei der Variante gemäß Figur 4C aus zwei Nasenteilen 9.1, 9.2, die beide seitlich und außermittig angeordnet sind.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen be- vorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den jeweils in Bezug genommenen Ansprüchen und insbesondere ohne die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs.

★ * * * * Bezugszeichenliste :

1 Spannbolzen

2 Spannvorrichtung

3 Bauteil (z. B. Werkzeug oder Werkzeugträger)

4 Untergrund (z. B. Werkzeugmaschine)

5 Spannfläche des Spannbolzens

6 Spannfläche des Bauteils

7 Auflagefläche des Spannbolzens

8 Auflagefläche des Bauteils

9 Nase

9.1 Nasenteil

9.2 Nasenteil

10 Nut in dem Bauteil

11 Auflaufschräge an der Nase

a Seitliche Erstreckung der Nase

b Nuttiefe der Nut

c Nutlänge der Nut

d Länge der Nase in axialer Richtung