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WO2017016650A1 - Kühleinrichtung zur kühlung eines schrumpffutters - Google Patents

Kühleinrichtung zur kühlung eines schrumpffutters Download PDF

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Publication number
WO2017016650A1
WO2017016650A1 PCT/EP2016/001249 EP2016001249W WO2017016650A1 WO 2017016650 A1 WO2017016650 A1 WO 2017016650A1 EP 2016001249 W EP2016001249 W EP 2016001249W WO 2017016650 A1 WO2017016650 A1 WO 2017016650A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
contact elements
cooling
individual
cooling device
radially
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/001249
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Schüssler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Schuessler & Co KG GmbH
Original Assignee
Karl Schuessler & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Schuessler & Co KG GmbH filed Critical Karl Schuessler & Co KG GmbH
Publication of WO2017016650A1 publication Critical patent/WO2017016650A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P11/00—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for 
    • B23P11/02—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits
    • B23P11/025—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold
    • B23P11/027—Connecting or disconnecting metal parts or objects by metal-working techniques not otherwise provided for  by first expanding and then shrinking or vice versa, e.g. by using pressure fluids; by making force fits by using heat or cold for mounting tools in tool holders

Definitions

  • the invention relates to a cooling device for cooling a shrink chuck, which serves to receive a tool or workpiece.
  • the state of the art (eg DE.20 2006 019 670 U1) discloses shrink chucks which serve to receive a tool in a machine tool.
  • the shrink chuck To clamp the tool in the shrink chuck, the shrink chuck must be heated, whereby a tool receiving opening expands so that the tool can be inserted. Subsequently, the shrink chuck is then cooled again, whereby the tool receiving opening narrows again and thereby clamps the tool. To remove the tool from the
  • the invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved cooling device, which serves to cool a SchrumpffUtters. This object is achieved by a cooling device according to the invention according to the main claim.
  • the cooling device according to the invention initially has, in accordance with the prior art, an annular cooling adapter in order to contact the outer contour of the shrinkage filter and thereby conduct heat away from the shrinkage lining by means of heat conduction, whereby the shrinkage lining is cooled.
  • the cooling device according to the invention is now characterized in that the cooling adapter has a plurality of separate contact elements made of a thermally conductive material, which are arranged distributed over the circumference of the cooling adapter and in operation, the outer contour of the shrinkage contact to contact the heat by heat conduction from the shrinkage lining to the contact elements dissipate.
  • the individual contact elements are movably mounted in order to be able to adapt to the outer contour of the shrinkage filter.
  • the individual contact elements are movable in the radial direction, so that the individual contact elements Elements can dodge radially outward to adapt to the outer contour of the respective SchrumpfffUtters.
  • the radial displacement of the individual contact elements thus advantageously allows adaptation to different outer diameters of the shrink chuck.
  • the individual contact elements are preferably also pivotable in order to adapt to the outer contour of the respective shrinkage filter, d. H.
  • the individual contact elements can pivot in a radial plane about a pivot axis, which is aligned at right angles to the radial plane.
  • the individual contact elements can then pivot correspondingly in order to conform to the conical outer contour of the respective shrinkage filter.
  • the individual contact elements can be pivoted about a maximum pivot angle, which is at least 1 °, 2 °, 3 °, 4 °, 5 °, 6 ° or even at least 7 °. The pivoting of the individual contact elements thus advantageously allows adaptation to different cone angles of the outer contour of the shrink chuck.
  • Shrink chucks is suitable because the various contact elements of the respective outer contour of the SchrumpffUtters can adapt flexibly.
  • the cooling device has a tensioning device in order to tension the individual contact elements in the radial direction inwards against the outer contour of the shrinkage filter.
  • the clamping device tion ensures that the individual contact elements are pressed from the outside against the respective outer contour of the SchrumpffUtters.
  • the tensioning device includes a plurality of springs, which press the contact elements in each case in the radial direction inwardly against the outer contour of the shrinking filter.
  • each of the contact elements is assigned in each case at least one spring, which presses the respective contact element radially inwardly against the outer contour of the SchrumpffUtters.
  • at least two springs are associated with each of the contact elements, which are arranged one behind the other along the longitudinal axis of the shrinkage chuck.
  • the springs may be formed as coil springs.
  • the cooling device according to the invention preferably comprises a relaxation device for relaxing the contact between the individual contact elements and the
  • Shrink chuck by the contact elements are moved radially outward.
  • the relaxation device thus moves the contact elements radially outward to introduce or remove the shrinkage chuck.
  • the tensioning device moves the individual contact elements radially inwards so that the contact elements rest as well as possible on the outer contour of the shrinkage filter.
  • the expansion device operates pneumatically, for example by means of Compressed air.
  • the individual contact elements can each be connected to a piston rod which carries a piston which can be pressurized pneumatically in order to pull the respective contact element radially outward.
  • the piston rods each extend substantially radially and carry on their radially outer side a piston which can be acted upon with compressed air.
  • the circumferentially immediately adjacent contact elements each include an air gap to dissipate the heat from the contact elements by convection. Through the air gap between the immediately adjacent contact elements so an air flow can be passed, which heats up when flowing through the air gap and thereby dissipates heat from the contact elements.
  • the air gaps between the immediately adjacent contact elements are each wedge-shaped.
  • the cooling device may comprise a nozzle arrangement for directing a cooling gas flow (eg air flow) on the contact elements in order to remove the heat from the contact elements by convection, as already briefly mentioned above.
  • a cooling gas flow eg air flow
  • this gas stream is passed through the air gaps between the immediately adjacent contact elements to dissipate the heat.
  • the aforementioned Düsena: .Ordnung is preferably formed rin-shaped and coaxial with the annulardeadap ter arranged.
  • the nozzle assembly is disposed above the cooling adapter and gives the cooling gas flow down on the cooling adapter or in the air gaps between see the immediately neigh th contact elements.
  • the nozzle arrangement can have an annular circumferential slot nozzle in order to discharge the cooling gas stream. In this case, the cooling gas flow thus extends over the entire circumference of the nozzle arrangement.
  • the nozzle arrangement distributed over the circumference has a plurality of nozzles, each of which emit a cooling partial flow.
  • the individual contact elements in cross-section transversely to the insertion substantially T-shaped and have a longitudinal leg and a transverse leg.
  • the T-shaped contact elements press with the end of their longitudinal limb, preferably in the radial direction from the outside, onto the outer contour of the shrinkage filter.
  • At the transverse leg of the T-shaped contact elements at least one spiral spring is supported radially on the outside, which presses the respective contact element radially inwards.
  • the individual contact elements are preferably guided by at least one guide pin which extends radially.
  • the individual guide pins for guiding the associated contact elements preferably extend coaxially through the individual coil springs.
  • the transverse limbs of the individual T-shaped contact elements preferably have for carrying out the guide pins each Weil a hole that extends into the longitudinal leg of the respective contact element.
  • the individual guide pins are preferably secured with their ends in the associated T-shaped contact elements.
  • a retaining ring which is arranged coaxially with the annular cooling adapter and the annular nozzle arrangement.
  • the retaining ring has numerous radially extending guide holes, in which the guide pins are radially displaceable.
  • the guide bores in this case preferably form a clearance fit for the guide pins, so that the guide pins are not only radially displaceable, but also in a radial plane about a small pivot angle can be pivoted. This makes sense, so that the individual contact elements can be slightly tilted in order to be able to adapt to the respective cone angle of the outer contour of the shrinking filter.
  • the guide pins preferably each have a head, which rests on the outer lateral surface of the retaining ring and prevents slipping of the guide rods.
  • the range of motion of the T-shaped contact elements is thus preferably limited in the radial direction inwardly when the transverse legs of the immediately adjacent contact elements abut each other and / or when the inner ends of the longitudinal legs of the immediately adjacent contact elements collide.
  • the individual contact elements are made of a material with a very good thermal conductivity, such as copper fer or a copper alloy in order to dissipate the heat as well as possible.
  • the individual contact elements are displaceable in the radial direction and also pivotable in a radial plane.
  • the radial displaceability of the contact elements in this case allows adaptation to different outer diameter of the shrink chuck, while the pivoting of the individual contact elements allows Anpas ⁇ tion to different cone angle of the shrink chuck.
  • the individual contact elements can have a contact surface for contacting the outer contour of the shrinking filter , which can have different shapes.
  • the internal contact surface of the individual contact elements is oriented parallel to the central axis of the annular cooling adapter and extends along the central axis of linear and free of curvature.
  • the contact surface is inclined to the central axis namely in the insertion direction or opposite to the insertion direction.
  • the contact surface of each contact element is curved in the insertion direction A ⁇ .
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view through a cooling device according to the invention, an enlarged detail view from FIG. 1A, such as
  • Figure 2 is a longitudinal sectional view through thedeeinrich ⁇ device according to Figures 1A and IB.
  • FIG. 1 show a preferred embodiment of a cooling device according to the invention for cooling a shrinking filter, which serves to receive a tool or workpiece, wherein the shrinkage chuck itself is not shown in the drawings.
  • the cooling device essentially comprises an upper part 1 with a cover 2, a lower part 3 and a connecting part 4, wherein the connecting part 4 is connected by screw connections on the one hand to the upper part 1 and on the other hand to the lower part 3.
  • the lid 2 is screwed by a screw connection on the upper part 1, wherein the cover 2 also covers a ring-shaped annular channel 5, which is connected to a compressed air supply.
  • the lid 2 closes with the upper part 1 an annular circumferential slot 6, which delivers a cooling air stream 7 obliquely un ⁇ th to dissipate heat, as will be detailed erläu- is tert.
  • the cooling air flow 7 is in this case fed from the annular channel 5 and the annular channel 5 is connected to a compressed air supply.
  • the annular cover 2 and the likewise annular upper part 1 are arranged coaxially with an insertion opening 8, wherein the shrinkage chuck to be cooled can be introduced in the direction of the block arrow into the insertion opening 8 of the cooling device, ie parallel to the central axis 9 of the cooling device.
  • two guide bores lying one above the other are arranged in pairs, which run radially and each receive a radially displaceable guide pin 10, 11, 12, 13.
  • the individual guide pins 10-13 each have a pin head 14, 15, 16, 17, which rests in the position shown in Figure 2 radially outward on the outer surface of the annular lower part 3 and prevents the guide pins 10-13 slipping radially inward , It should be noted that the guide holes for the guide pins 10-13 form a clearance, so that the guide pins 10-13 are not only radially displaceable in the guide holes, but are also pivotable about a small pivot angle. This is important because the contact elements 18, 19 are also pivotable, as will be explained in detail.
  • the guide pins 10-13 are each connected in pairs to a contact element 18, 19, wherein the contact elements 18, 19 are made of a thermally conductive material (eg copper) and have the task of transmitting heat Derive heat conduction from the shrink chuck.
  • the contact elements 18, 19 are therefore with their inner contact surface 20, 21 on the outer contour of the shrinkage to be cooled and then make a large-area touch contact ago, which allows good heat dissipation.
  • the contact elements 18, 19 are in this case pressed by coil springs 22, 23, 24, 25 in the radial direction inwards.
  • the coil springs 22-25 are supported, on the one hand, on the inner wall of the annular lower part 3 and, on the other hand, on the radially outer side of the contact elements 18 and 19, respectively. at the coil springs 22-25, the guide pins 10-13 surrounded spirally.
  • the illustrated cooling device has a relaxation device in order to pull the contact elements 18, 19 radially outward.
  • the expansion device for each of the contact elements 18, 19 each have a piston rod 26, 27, which extends in the radial direction and carries at its radially outer end in each case a piston 28 and 29 respectively.
  • the pistons 28, 29 can be acted upon by a compressed air passage 30, 31 on one side with compressed air to the piston rod 26, 27 and thus the associated contact element 18, 19 to press radially outward.
  • a pressurization of the pistons 28, 29 is only required in this case in order to pull the contact elements 18, 19 radially outward. In normal cooling operation, however, no pressurization is required, since then the spiral springs 22-25 press the contact elements 18, 19 radially inwardly against the outer contour of the shrinkage filter.
  • the individual contact elements 18, 19 can therefore perform an evasive movement for adaptation to differently shaped shrink chucks.
  • the guide holes for the guide pins 10-13 each play fits, so that the guide pins 10-13 can also pivot about a small tilt angle in the radial plane. This is important because a play-free Li ⁇ near leadership of the guide pins 10-13 would prevent pivotal movement of the contact elements 18, 19.
  • the immediately adjacent contact elements 18, 33 each have a substantially keilför ⁇ -shaped air gap 32 include through which the cooling air current is conducted 7 to dissipate heat by convection.
  • the heat initially passes from the shrinkage chuck to the contact elements 18, 33.
  • the heat from the contact elements 18, 33 passes through heat conduction to the cooling air flow 7, which is passed through the wedge-shaped air gaps 32. With the cooling air flow 7, the heat then leaves the cooling device by convection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters zur Aufnahme eines Werkzeugs oder eines Werkstücks, mit einem ringförmigen Kühladapter zur Kontaktierung der Außenkontur des Schrumpffutters und zur Abfuhr von Wärme von dem Schrumpffutter durch Wärmeleitung. Die Erfindung sieht vor, dass der Kühladapter mehrere getrennte Kontaktelemente (18, 19) aus einem wärmeleitfähigen Material aufweist, die über den Umfang des Kühladapters verteilt angeordnet sind und im Betrieb die Außenkontur des Schrumpffutters berühren, um die Wärme durch Wärmeleitung von dem Schrumpffutter auf die Kontaktelemente (18, 19) abzuführen. Weiterhin sieht die Erfindung vor, dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) jeweils in radialer Richtung verschiebbar und in der Radialebene schwenkbar sind, um sich an den Außendurchmesser und den Konuswinkel des jeweiligen Schrumpffutters anzupassen.

Description

BESCHREIBUNG Kühleinrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters
Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zur Kühlung eines Schrumpffutters, das zur Aufnahme eines Werkzeugs oder Werkstücks dient.
Aus dem Stand der Technik (z. B. DE.20 2006 019 670 Ul) sind Schrumpffutter bekannt, die in einer Werkzeugmaschine zur Aufnahme eines Werkzeugs dienen. Zum Einspannen des Werkzeugs in das Schrumpffutter muss das Schrumpffutter erwärmt werden, wodurch sich eine Werkzeugaufnahmeöffnung derart aufweitet, dass das Werkzeug eingeführt werden kann. Anschließend wird das Schrumpffutter dann wieder abgekühlt, wodurch sich die Werkzeugaufnahmeöffnung wieder verengt und das Werkzeug dadurch einspannt. Zur Entnahme des Werkzeugs aus dem
Schrumpffutter muss das Schrumpffutter dann wieder entsprechend erwärmt werden.
Weiterhin sind aus DE 20 2006 019 670 Ul Kühleinrichtungen bekannt, um derartige Schrumpffutter abzukühlen. Diese her- kömmlichen Kühleinrichtungen weisen hierzu zwei halbschalen- förmige Kontaktelemente auf, die von außen um den Werkzeug¬ aufnahmeabschnitt des Schrumpffutters gelegt werden und dann einen großflächigen Berührungskontakt mit dem Werkzeugaufnahmeabschnitt des zu kühlenden Schrumpffutters herstellen. Das Schrumpffutter wird dann durch Wärmeleitung von dem Schrumpffutter auf die Kühleinrichtung abgekühlt. Nachteilig an dieser bekannten Kühleinrichtung ist die Tatsache, dass die Innenkontur der Kühleinrichtung exakt an die Außenkontur des Schrumpffutters angepasst sein muss, so dass die Kühleinrich- tung nur für einen einzigen Typ eines SchrumpffUtters mit einer bestimmten Außenkontur geeignet ist. Zum Kühlen anders geformter Schrumpffutter müssen dann entsprechend geformte andere Kühleinrichtungen verwendet werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine entsprechend verbesserte Kühleinrichtung zu schaffen, die zur Kühlung eines SchrumpffUtters dient. Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung weist zunächst in Übereinstimmung mit dem Stand der Technik einen ringförmigen Küh- ladapter auf, um die Außenkontur des SchrumpffUtters zu kontaktieren und dadurch Wärme von dem Schrumpffutter durch Wärmeleitung abzuleiten, wodurch das Schrumpffutter gekühlt wird . Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung zeichnet sich nun dadurch aus, dass der Kühladapter mehrere getrennte Kontaktelemente aus einem wärmeleitfähigen Material aufweist, die über den Umfang des Kühladapters verteilt angeordnet sind und im Betrieb die Außenkontur des SchrumpffUtters berühren, um die Wärme durch Wärmeleitung von dem Schrumpffutter auf die Kontaktelemente abzuführen.
Im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Stand der Technik sind die einzelnen Kontaktelemente hierbei beweglich gela- gert, um sich der Außenkontur des SchrumpffUtters anpassen zu können .
Vorzugsweise sind die einzelnen Kontaktelemente hierbei in radialer Richtung beweglich, so dass die einzelnen Kontakte- lemente radial nach außen ausweichen können, um sich der Außenkontur des jeweiligen SchrumpffUtters anzupassen. Die radiale Verschiebbarkeit der einzelnen Kontaktelemente ermöglicht also vorteilhaft eine Anpassung an unterschiedliche Außendurchmesser der Schrumpffutter .
Darüber hinaus sind die einzelnen Kontaktelemente vorzugsweise auch schwenkbar, um sich der Außenkontur des jeweiligen SchrumpffUtters anzupassen, d. h. die einzelnen Kontaktelemente können in einer Radialebene um eine Schwenkachse schwenken, die rechtwinklig zu der Radialebene ausgerichtet ist. Dies ist vorteilhaft, weil die üblichen Schrumpffutter Außenkonturen mit unterschiedlichen Konuswinkeln haben, die üblicherweise 4,5° oder 3° betragen. In Abhängigkeit von dem Konuswinkel des jeweiligen SchrumpffUtters können die einzelnen Kontaktelemente dann entsprechend schwenken, um sich der konusförmigen Außenkontur des jeweiligen SchrumpffUtters anzuschmiegen. Hierbei können die einzelnen Kontaktelemente um einen maximalen Schwenkwinkel geschwenkt werden, der mindestens 1°, 2°, 3°, 4°, 5°, 6° oder sogar mindestens 7° beträgt. Die Schwenkbarkeit der einzelnen Kontaktelemente ermöglicht also vorteilhaft eine Anpassung an unterschiedliche Konuswinkel der Außenkontur der Schrumpffutter .
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass die Kühleinrichtung ohne bauliche Anpassungen für verschiedene Typen von
Schrumpffuttern geeignet ist, da sich die verschiedenen Kontaktelemente der jeweiligen Außenkontur des SchrumpffUtters flexibel anpassen können.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Kühleinrichtung eine Spanneinrichtung auf, um die einzelnen Kontaktelemente in radialer Richtung nach innen gegen die Außenkontur des SchrumpffUtters zu spannen. Die Spanneinrich- tung sorgt also dafür, dass die einzelnen Kontaktelemente von außen gegen die jeweilige Außenkontur des SchrumpffUtters gedrückt werden.
Vorzugsweise enthält die Spanneinrichtung mehrere Federn, welche die Kontaktelemente jeweils in radialer Richtung nach innen gegen die Außenkontur des SchrumpffUtters drücken. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist jedem der Kontaktelemente jeweils mindestens eine Feder zugeordnet, die das jeweilige Kontaktelement radial nach innen gegen die Außenkontur des SchrumpffUtters drückt. Es ist jedoch bevorzugt, dass jedem der Kontaktelemente mindestens zwei Federn zugeordnet sind, die entlang der Längsachse des Schrumpffutters hintereinander angeordnet sind. Dies ermöglicht vorteilhaft Innenkonturen der Kontaktelemente, die von einem exakt axial ausgerichteten Verlauf abweichen und beispielsweise gegenüber der Einführrichtung geneigt oder entlang der Einführrichtung gekrümmt sind, ohne dass dabei ein Verkanten der Kontaktelemente auftritt. Beispielsweise können die Federn als Spiralfedern ausgebildet sein.
Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Kühleinrichtung vorzugsweise eine Entspanneinrichtung zum Entspannen des Kontakts zwischen den einzelnen Kontaktelementen und dem
Schrumpffutter, indem die Kontaktelemente radial nach außen bewegt werden. Die Entspanneinrichtung bewegt die Kontaktelemente also radial nach außen, um das Schrumpffutter einführen oder entnehmen zu können. Die Spanneinrichtung bewegt die einzelnen Kontaktelemente dagegen radial nach innen, damit sich die Kontaktelemente möglichst gut an die Außenkontur des SchrumpffUtters anlegen.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet die Entspanneinrichtung pneumatisch, beispielsweise mittels Druckluft. Hierzu können die einzelnen Kontaktelemente jeweils mit einer Kolbenstange verbunden sein, die einen Kolben trägt, der pneumatisch mit Druck beaufschlagt werden kann, um das jeweilige Kontaktelement radial nach außen zu ziehen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verlaufen die Kolbenstangen jeweils im Wesentlichen radial und tragen an ihrer radial außen liegenden Seite einen Kolben, der mit Druckluft beaufschlagt werden kann.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung schließen die in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Kontaktelemente jeweils einen Luftspalt ein, um die Wärme von den Kontaktelementen durch Konvektion abzuführen. Durch den Luftspalt zwischen den unmittelbar benachbarten Kontaktelementen kann also ein Luftstrom geleitet werden, der sich beim Durchströmen des Luftspalts erwärmt und dadurch Wärme von den Kontaktelementen abführt. Vorzugsweise sind die Luftspalte zwischen den unmittelbar benachbarten Kontaktelementen jeweils keilförmig .
Darüber hinaus kann die Kühleinrichtung eine Düsenanordnung umfassen, um einen kühlenden Gasstrom (z. B. Luftstrom) auf die Kontaktelemente zu richten, um die Wärme von den Kontaktelementen durch Konvektion abzuführen, wie bereits vorstehend kurz erwähnt wurde. Vorzugsweise wird dieser Gasstrom durch die Luftspalte zwischen den unmittelbar benachbarten Kontaktelementen geleitet, um die Wärme abzuführen.
Die vorstehend erwähnte Düsena: .Ordnung ist vorzugsweise rin förmig ausgebildet und koaxial zu dem ringförmigen Kühladap ter angeordnet. Beispielsweise ist die Düsenanordnung über dem Kühladapter angeordnet und gibt den kühlenden Gasstrom nach unten auf den Kühladapter bzw. in die Luftspalte zwi- sehen den unmittelbar benachba ten Kontaktelementen ab. Beispielsweise kann die Düsenanordnung eine ringförmig umlaufende Schlitzdüse aufweisen, um den kühlenden Gasstrom abzugeben. Hierbei erstreckt sich der kühlende Gasstrom also über den gesamten Umfang der Düsenanordnung. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass die Düsenanordnung über den Umfang verteilt mehrere Düsen aufweist, die jeweils einen kühlenden Teilstrom abgeben.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die einzelnen Kontaktelemente im Querschnitt quer zur Einführrichtung im Wesentlichen T-förmig und weisen einen Längsschenkel und einen Querschenkel auf.
Hierbei drücken die T-förmigen Kontaktelemente mit dem Ende ihres Längsschenkels vorzugsweise in radialer Richtung von außen auf die Außenkontur des SchrumpffUtters .
An dem Querschenkel der T-förmigen Kontaktelemente stützt sich dagegen radial außen jeweils mindestens eine Spiralfeder ab, die das jeweilige Kontaktelement radial nach innen drückt .
Hierbei werden die einzelnen Kontaktelemente vorzugsweise von jeweils mindestens einem Führungsstift geführt, der radial verläuft .
Die einzelnen Führungsstifte zur Führung der zugehörigen Kontaktelemente verlaufen vorzugsweise jeweils koaxial durch die einzelnen Spiralfedern.
Die Querschenkel der einzelnen T-förmigen Kontaktelemente weisen vorzugsweise zur Durchführung der Führungsstifte je- weils eine Bohrung auf, die sich bis in den Längsschenkel des jeweiligen Kontaktelements erstreckt.
Die einzelnen Führungsstifte sind mit ihren Enden vorzugsweise in den zugehörigen T-förmigen Kontaktelementen befestigt.
Zur Halterung der einzelnen Kontaktelemente kann ein Haltering vorgesehen sein, der koaxial zu dem ringförmigen Kühladapter und der ringförmigen Düsenanordnung angeordnet ist.
Vorzugsweise weist der Haltering zahlreiche radial verlaufende Führungsbohrungen auf, in denen die Führungsstifte radial verschiebbar sind.
Die Führungsbohrungen bilden hierbei vorzugsweise eine Spielpassung für die Führungsstifte, so dass die Führungsstifte nicht nur radial verschiebbar, sondern auch in einer Radialebene um einen kleinen Schwenkwinkel schwenkbar sind. Dies ist sinnvoll, damit die einzelnen Kontaktelemente etwas geschwenkt werden können, um sich dem jeweiligen Konuswinkel der Außenkontur des SchrumpffUtters anpassen zu können.
Die Führungsstifte weisen vorzugsweise jeweils einen Kopf auf, der an der äußeren Mantelfläche des Halterings aufliegt und ein Durchrutschen der Führungsstäbchen verhindert. Der Bewegungsspielraum der T-förmigen Kontaktelemente ist also in radialer Richtung vorzugsweise nach innen begrenzt, wenn die Querschenkel der unmittelbar benachbarten Kontaktelemente aneinander anstoßen und/oder wenn die inneren Enden der Längsschenkel der unmittelbar benachbarten Kontaktelemente zusammenstoßen .
Die einzelnen Kontaktelemente bestehen aus einem Material mit einer sehr guten Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Kup- fer oder einer Kupferlegierung, um die Wärme möglichst gut abführen zu können.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Kontaktelemente in radialer Richtung verschiebbar und auch in einer Radialebene schwenkbar. Die radiale Verschiebbarkeit der Kontaktelemente ermöglicht hierbei eine Anpassung an unterschiedliche Außendurchmesser der Schrumpffutter, während die Schwenkbarkeit der einzelnen Kontaktelemente eine Anpas¬ sung an unterschiedliche Konuswinkel der Schrumpffutter erlaubt .
Die einzelnen Kontaktelemente können zum Kontaktieren der Außenkontur des SchrumpffUtters innen eine Kontaktfläche auf¬ weisen, die verschiedene Formen aufweisen kann. In einer Va¬ riante der Erfindung ist die innenliegende Kontaktfläche der einzelnen Kontaktelemente parallel zur Mittelachse des ringförmigen Kühladapters ausgerichtet und verläuft entlang der Mittelachse linear und krümmungsfrei. Es ist jedoch alterna¬ tiv auch möglich, dass die Kontaktfläche zur Mittelachse geneigt ist und zwar in der Einführrichtung oder entgegen der Einführrichtung. Ferner besteht auch die Möglichkeit, dass die Kontaktfläche der einzelnen Kontaktelemente in der Ein¬ führrichtung gekrümmt ist.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: eine Querschnittsansicht durch eine erfindungs gemäße Kühleinrichtung, eine vergrößerte Detailansicht aus Figur 1A, sowie
Figur 2 eine Längsschnittansicht durch die Kühleinrich¬ tung gemäß den Figuren 1A und IB.
Die Zeichnungen zeigen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühleinrichtung zur Kühlung eines SchrumpffUtters , das zur Aufnahme eines Werkzeugs oder Werkstücks dient, wobei das Schrumpffutter selbst in den Zeich- nungen nicht dargestellt ist.
Die Kühleinrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Oberteil 1 mit einem Deckel 2, einem Unterteil 3 und einem Verbindungsteil 4, wobei das Verbindungsteil 4 durch Schraubver- bindungen einerseits mit dem Oberteil 1 und andererseits mit dem Unterteil 3 verbunden ist.
Der Deckel 2 ist durch eine Schraubverbindung auf dem Oberteil 1 festgeschraubt, wobei der Deckel 2 auch einen ringför- mig umlaufenden Ringkanal 5 abdeckt, der an eine Druckluftversorgung angeschlossen ist. An seiner Innenseite schließt der Deckel 2 mit dem Oberteil 1 eine ringförmig umlaufende Schlitzdüse 6 ein, die einen Kühlluftstrom 7 schräg nach un¬ ten abgibt, um Wärme abzuführen, wie noch detailliert erläu- tert wird. Der Kühlluftstrom 7 wird hierbei aus dem Ringkanal 5 gespeist und der Ringkanal 5 ist an eine Druckluftversorgung angeschlossen.
Der ringförmige Deckel 2 und das ebenfalls ringförmige Ober- teil 1 sind koaxial angeordnet zu einer Einführöffnung 8, wobei das zu kühlende Schrumpffutter in Richtung des Blockpfeils in die Einführöffnung 8 der Kühleinrichtung eingeführt werden kann, d. h. parallel zur Mittelachse 9 der Kühleinrichtung . In dem ebenfalls ringförmigen Unterteil 3 sind über den Umfang verteilt jeweils paarweise zwei übereinanderliegende Führungsbohrungen angeordnet, die radial verlaufen und je- weils einen radial verschiebbaren Führungsstift 10, 11, 12, 13 aufnehmen. Die einzelnen Führungsstifte 10-13 weisen jeweils einen Stiftkopf 14, 15, 16, 17 auf, der in der Position gemäß Figur 2 radial außen an der äußeren Mantelfläche des ringförmigen Unterteils 3 anliegt und verhindert, dass die Führungsstifte 10-13 radial nach innen durchrutschen. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Führungsbohrungen für die Führungsstifte 10-13 eine Spielpassung bilden, so dass die Führungsstifte 10-13 in den Führungsbohrungen nicht nur radial verschiebbar sind, sondern auch um einen kleinen Schwenkwinkel schwenkbar sind. Dies ist wichtig, da die Kontaktelemente 18, 19 auch schwenkbar sind, wie noch ausführlich erläutert wird.
An ihrem radial innenliegenden Ende sind die Führungsstifte 10-13 jeweils paarweise mit einem Kontaktelement 18, 19 ver- bunden, wobei die Kontaktelemente 18, 19 aus einem wärmeleit- fähigen Material (z. B. Kupfer) bestehen und die Aufgabe haben, Wärme durch Wärmeleitung von dem Schrumpffutter abzuleiten. Im Betrieb liegen die Kontaktelemente 18, 19 deshalb mit ihrer innenliegenden Kontaktfläche 20, 21 an der Außenkontur des zu kühlenden SchrumpffUtters an und stellen dann einen großflächigen Berührungskontakt her, was eine gute Wärmeableitung ermöglicht.
Die Kontaktelemente 18, 19 werden hierbei durch Spiralfedern22, 23, 24, 25 in radialer Richtung nach innen gedrückt. Die Spiralfedern 22-25 stützen sich einerseits an der Innenwand des ringförmigen Unterteils 3 und andererseits an der radial außen liegenden Seite der Kontaktelemente 18 bzw. 19 ab, wo- bei die Spiralfedern 22-25 die Führungsstifte 10-13 spiralförmig umgeben.
Darüber hinaus weist die dargestellte Kühleinrichtung eine Entspanneinrichtung auf, um die Kontaktelemente 18, 19 radial nach außen zu ziehen. Dies ist erforderlich, um das Schrumpffutter in die Kühleinrichtung einzuführen bzw. das Schrumpffutter wieder aus der Kühleinrichtung zu entnehmen. Hierzu weist die Entspanneinrichtung für jedes der Kontaktelemente 18, 19 jeweils eine Kolbenstange 26, 27 auf, die in radialer Richtung verläuft und an ihrem radial außen liegenden Ende jeweils einen Kolben 28 bzw. 29 trägt. Die Kolben 28, 29 können über einen Druckluftkanal 30, 31 einseitig mit Druckluft beaufschlagt werden, um die Kolbenstange 26, 27 und damit das zugehörige Kontaktelement 18, 19 radial nach außen zu drücken. Eine Druckbeaufschlagung der Kolben 28, 29 ist hierbei jedoch nur erforderlich, um die Kontaktelemente 18, 19 radial nach außen zu ziehen. Im normalen Kühlbetrieb ist dagegen keine Druckbeaufschlagung erforderlich, da dann die Spiralfe- dern 22-25 die Kontaktelemente 18, 19 radial nach innen gegen die Außenkontur des SchrumpffUtters drücken.
Die einzelnen Kontaktelemente 18, 19 können also zur Anpassung an unterschiedlich geformte Schrumpffutter eine Aus- weichbewegung ausführen.
Zum einen ist im Rahmen dieser Ausweichbewegung eine radiale Verschiebung der Kontaktelemente 18, 19 möglich, damit sich die Kontaktelemente 18, 19 an den Außendurchmesser des jewei- ligen SchrumpffUtters anpassen können.
Zum anderen ist im Rahmen der Ausweichbewegung aber auch eine Schwenkbewegung der Kontaktelemente 18, 19 um eine Schwenkachse AI bzw. A2 möglich, wobei die Schwenkachsen AI, A2 je- weils rechtwinklig zu einer Radialebene ausgerichtet sind. Die Schwenkrichtung ist hierbei in Figur 2 durch einen Doppelpfeil dargestellt. Diese Schwenkbewegung der Kontaktelemente 18, 19 ermöglicht eine Anpassung der Kontaktelemente 18, 19 an unterschiedliche Konuswinkel der Außenkontur der Schrumpffutter .
Zur Ermöglichung dieser Schwenkbewegung der Kontaktelemente 18, 19 bilden die Führungsbohrungen für die Führungsstifte 10-13 jeweils Spielpassungen, damit sich die Führungsstifte 10-13 auch um einen kleinen Schwenkwinkel in der Radialebene schwenken können. Dies ist wichtig, weil eine spielfreie Li¬ nearführung der Führungsstifte 10-13 eine Schwenkbewegung der Kontaktelemente 18, 19 verhindern würde.
Weiterhin ist zu erwähnen, dass die unmittelbar benachbarten Kontaktelemente 18, 33 jeweils einen im Wesentlichen keilför¬ migen Luftspalt 32 einschließen, durch den der Kühlluftstrom 7 geleitet wird, um Wärme durch Konvektion abzuführen. Im Betrieb geht also die Wärme zunächst von dem Schrumpffutter auf die Kontaktelemente 18, 33 über. Anschließend geht die Wärme von den Kontaktelementen 18, 33 durch Wärmeleitung auf den Kühlluftstrom 7 über, der durch die keilförmige Luftspalte 32 geleitet wird. Mit dem Kühlluftstrom 7 verlässt die Wärme dann durch Konvektion die Kühleinrichtung.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die eben- falls 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 auch ohne die Merkmale des Hauptanspruchs .
Bezugs zeichenliste :
1 Oberteil
2 Deckel
3 Unterteil
4 Verbindungsteil
5 Ringkanal
6 Schlitzdüse
7 Kühlluftstrom
8 Einführöffnung
9 Mittelachse der Kühleinrichtung
10-13 Führungsstifte
14-17 Stiftkopf
18, 19 Kontaktelement
20, 21 Kontaktfläche der Kontaktelemente
22-25 Spiralfedern
26, 27 Kolbenstange
28, 29 Kolben
30, 31 Druckluftkanal
32 Luftspalt
33 Kontaktelement
AI Schwenkachse des Kontaktelements 18
A2 Schwenkachse des Kontaktelements 19

Claims

ANSPRÜCHE
1. Kühleinrichtung zur Kühlung eines SchrumpffUtters zur Aufnahme eines Werkzeugs oder eines Werkstücks, mit
a) einem ringförmigen Kühladapter zur Kontaktierung der Außenkontur des SchrumpffUtters und zur Abfuhr von Wär- me von dem Schrumpffutter durch Wärmeleitung,
dadurch gekennzeichnet,
b) dass der Kühladapter mehrere getrennte Kontaktelemente
(18, 19) aus einem wärmeleitfähigen Material aufweist, die über den Umfang des Kühladapters verteilt angeord- net sind und im Betrieb die Außenkontur des Schrumpffutters berühren, um die Wärme durch Wärmeleitung von dem Schrumpffutter auf die Kontaktelemente (18, 19) ab¬ zuführen, und
c) dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) jeweils be- weglich sind, um sich der Außenkontur des Schrumpffutters anzupassen.
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) jeweils in radialer Richtung beweglich sind, um sich der Außenkontur des SchrumpffUtters anzupassen, und/oder
b) dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) jeweils in einer Radialebene radial zur Mittelachse (9) des ring- förmigen Kühladapters schwenkbar sind und zwar um eine
Schwenkachse (AI, A2) , die rechtwinklig zu der Radialebene ausgerichtet ist, damit sich die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) an unterschiedliche Konuswinkel des SchrumpffUtters anpassen können.
3. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Spanneinrichtung (22-25) zum Spannen der einzelnen Kontaktelemente (18, 19) in radialer Richtung nach innen gegen die Außenkontur des Schrumpffutters .
4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Spanneinrichtung (22-25) mehrere Federn (22- 25) aufweist, welche die Kontaktelemente (18, 19) in radialer Richtung nach innen gegen die Außenkontur des SchrumpffUtters drücken,
b) dass jedem der Kontaktelemente (18, 19) vorzugsweise jeweils mindestens eine Feder (22-25) zugeordnet ist, die das jeweilige Kontaktelement (18, 19) radial nach innen drückt,
c) dass die Federn (22-25) vorzugsweise Spiralfedern (22- 25) sind.
5. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Entspanneinrichtung (26-31) zum Entspannen des Kontakts zwischen den einzelnen Kontakte- lementen (18, 19) und dem Schrumpffutter, indem die Kontaktelemente (18, 19) radial nach außen bewegt werden.
6. Kühleinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Entspanneinrichtung (26-31) pneumatisch arbeitet, und/oder
b) dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) jeweils mit einer Kolbenstange (26, 27) verbunden sind, die einen Kolben (28, 29) trägt, der pneumatisch mit Druck beauf- schlagt werden kann, um das jeweilige Kontaktelement (18, 19) radial nach außen zu ziehen, und/oder
c) dass die Kolbenstangen (26, 27) jeweils im Wesentlichen radial verlaufen, und/oder
d) dass die Kolben (28, 29) jeweils radial außen an den
Kolbenstangen (26, 27) angeordnet sind.
Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- dadurch gekennzeichnet,
dass die in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Kontaktelemente (18, 33) jeweils einen Luftspalt (32) einschließen, um die Wärme von den Kontaktelementen (18, 33) durch Konvektion abzuführen, und
dass die Luftspalte (32) zwischen den unmittelbar benachbarten Kontaktelementen (18, 33) vorzugsweise jeweils keilförmig sind.
8. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Düsenanordnung (6) zur Abgab eines kühlenden Gasstroms (7) auf die Kontaktelemente (18, 19, 33), insbesondere in die Luftspalte (32) zwischen den Kontaktelementen (18, 33), um die Wärme von den Kontaktelementen (18, 19, 33) durch Konvektion abzuführen. 9. Kühleinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
a) dass die Düsenanordnung (6) ringförmig ausgebildet und koaxial zu dem ringförmigen Kühladapter angeordnet ist, b) dass die Düsenanordnung (6) vorzugsweise über dem Kühl- adapter angeordnet ist und den kühlenden Gasstrom (7) nach unten auf den Kühladapter abgibt.
10. Kühleinrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, a) dass die Düsenanordnung (6) eine ringförmig umlaufende Schlitzdüse (6) aufweist, um den kühlenden Gasstrom (7) abzugeben, oder
b) dass die Düsenanordnung über den Umfang verteilt mehre- re Düsen aufweist.
11. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) im Quer- schnitt im Wesentlichen T-förmig sind und einen Längsschenkel und einen Querschenkel aufweisen, und/oder b) dass die einzelnen T-förmigen Kontaktelemente (18, 19) mit dem Ende ihres Längsschenkels in radialer Richtung von außen auf die Außenkontur des SchrumpffUtters drü- cken, und/oder
c) dass sich an dem Querschenkel der T-förmigen Kontaktelemente (18, 19) radial außen jeweils mindestens eine Spiralfeder (22-25) abstützt, die das jeweilige Kontaktelement (18, 19) radial nach innen drückt, und/oder d) dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) jeweils von mindestens einem Führungsstift (10-13) geführt werden, der radial verläuft, und/oder
e) dass die einzelnen Führungsstifte (10-13) zur Führung der zugehörigen Kontaktelemente (18, 19) jeweils koaxi- al durch die einzelnen Spiralfedern (22-25) verlaufen, und/oder
f) dass die Querschenkel der einzelnen T-förmigen Kontaktelemente (18, 19) zur Durchführung der Führungsstifte (10-13) jeweils eine Bohrung aufweisen, die sich bis in den Längsschenkel des jeweiligen Kontaktelements (18,
19) erstreckt, und/oder
g) dass die Führungsstifte (10-13) mit ihren Enden in den zugehörigen T-förmigen Kontaktelementen (18, 19) befestigt sind, und/oder h) dass zur Halterung der Kontaktelemente (18, 19) ein Haltering vorgesehen ist, der koaxial zu dem ringförmigen Kühladapter und der ringförmigen Düsenanordnung (6) angeordnet ist, und/oder
i) dass der Haltering radial verlaufende Führungsbohrungen aufweist, in denen die Führungsstifte (10-13) radial verschiebbar sind, und/oder
j) dass die Führungsbohrungen für die Führungsstifte (10- 13) eine Spielpassung bilden, so dass die Führungsstifte nicht nur radial verschiebbar sind, sondern auch in der Radialebene um die Schwenkachse (AI, A2 ) schwenkbar sind, insbesondere um einen Schwenkwinkel von mindestens 1°, 2°, 3°, 4° oder sogar mindestens 5°, und/oder k) dass die Führungsstifte (10-13) jeweils einen Kopf (14- 17) aufweisen, der an der äußeren Mantelfläche des Halterings aufliegt und ein Durchrutschen der Führungsstifte (10-13) nach innen verhindert, und/oder
1) dass der Bewegungsspielraum der T-förmigen Kontaktelemente (18, 19) in radialer Richtung nach innen begrenzt ist, wenn die Querschenkel der unmittelbar benachbarten Kontaktelemente (18, 33) aneinander anstoßen und/oder wenn die inneren Enden der Längsschenkel der unmittel¬ bar benachbarten Kontaktelemente (18, 33) zusammenstoßen .
12. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
a) dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) jeweils aus
Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen, und/oder b) dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) nicht nur radial verschiebbar sind, sondern auch in der Radialebene um die Schwenkachse (AI, A2) schwenkbar sind, insbesondere um einen Schwenkwinkel von mindestens 1°, 2°, 3°, 4° oder sogar mindestens 5°, und/oder dass die einzelnen Kontaktelemente (18, 19) zum Kontak tieren der Außenkontur des SchrumpffUtters eine Kontaktfläche (20, 21) aufweisen,
cl) die parallel zur Mittelachse (9) des ringförmigen Kühladapters ausgerichtet ist und entlang der Mittelachse (9) des ringförmigen Kühladapters linear und krümmungsfrei ist, oder
c2) die linear verläuft und zur Mittelachse (9) des Kühladapters geneigt ist und zwar in der Einführ¬ richtung, oder
c3) die linear verläuft und zur Mittelachse (9) des
Kühladapters geneigt ist und zwar entgegen der Ein führrichtung, oder
c4) die in der Einführrichtung gekrümmt ist.
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