DE102016002947B4

DE102016002947B4 - expansion device

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Publication number: DE102016002947B4
Application number: DE102016002947.1A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2022-11-24
Anticipated expiration: 2036-03-12
Also published as: DE102016002947A1

Abstract

Hydraulische Dehnspanneinrichtung (1) zur Fixierung eines Werkzeuges oder Bauteiles, umfassend- einen Grundkörper (3),- wenigstens ein hydraulisch bewegbares Spannelement (8) zur kraftschlüssigen Fixierung des Werkzeuges oder Bauteiles,- eine Druckkammer (12), so dass die hydrostatische Druckkraft der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer (12) auf das wenigstens eine hydraulisch bewegbare Spannelement (8) übertragbar ist und damit das wenigstens eine hydraulische Spannelement (8) bewegbar ist,- einen Zylinder (13), der einen Arbeitsraum (37) für Hydraulikflüssigkeit begrenzt, und der Arbeitsraum (37) mit der Druckkammer (12) in fluidleitender Verbindung steht,- ein an dem Zylinder (13) angeordneter und beweglich gelagerter Dichtkolben (21), so dass ein erstes axiales Ende (22) des Dichtkolbens (21) von der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum (37) beaufschlagt ist,- eine Stellvorrichtung (16) zum axialen Bewegen des Dichtkolbens (21) in dem Zylinder (13) zur Veränderung des Volumens des Arbeitsraumes (37) und damit des Druckes in der Druckkammer (12), wobei- an einer radialen Außenseite (33) des Dichtkolbens (21) wenigstens zwei Dichtringe (29) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf das erste axiale Ende (22) des Dichtkolbens (21) der hydrostatische Druck der Hydraulikflüssigkeit wirkt und auf ein zweites axiales Ende (23) des Dichtkolbens (21) die Stellvorrichtung (16) mittelbar oder unmittelbar aufliegt und aufgrund dieser auf den Dichtkolben (21) in axialer Richtung wirkenden Kräfte und der elastischen Verformbarkeit des Dichtkolbens (21) dies zu einer Verformung des Dichtkolbens (21) führt, sodass dadurch die axiale Ausdehnung des Dichtkolbens (21) verkleinert wird und die radiale Ausdehnung zwischen den Dichtringen (29), das heißt an wenigstens einer Ringnut (26), vergrößert wird, sodass dadurch die radiale Außenseite zu wenigstens 60 % auf dem Zylinder (13) aufliegt.Hydraulic expansion clamping device (1) for fixing a tool or component, comprising - a base body (3), - at least one hydraulically movable clamping element (8) for non-positive fixing of the tool or component, - a pressure chamber (12) so that the hydrostatic pressure force of the Hydraulic fluid in the pressure chamber (12) can be transferred to the at least one hydraulically movable clamping element (8) and thus the at least one hydraulic clamping element (8) can be moved, - a cylinder (13) which delimits a working space (37) for hydraulic fluid, and the working space (37) is in fluid communication with the pressure chamber (12), - a sealing piston (21) arranged and movably mounted on the cylinder (13) so that a first axial end (22) of the sealing piston (21) is exposed to the hydraulic fluid is acted upon in the working chamber (37), - an adjusting device (16) for axially moving the sealing piston (21) in the cylinder (13) to change the volume ns of the working space (37) and thus the pressure in the pressure chamber (12), wherein- on a radial outside (33) of the sealing piston (21) at least two sealing rings (29) are formed, characterized in that on the first axial end ( 22) of the sealing piston (21), the hydrostatic pressure of the hydraulic fluid acts and the actuating device (16) rests directly or indirectly on a second axial end (23) of the sealing piston (21) and due to these forces acting on the sealing piston (21) in the axial direction and the elastic deformability of the sealing piston (21) leads to a deformation of the sealing piston (21), so that the axial expansion of the sealing piston (21) is reduced and the radial expansion between the sealing rings (29), i.e. on at least one annular groove ( 26) is enlarged so that at least 60% of the radial outside rests on the cylinder (13).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Dehnspanneinrichtung zur Fixierung eines Werkzeuges oder Bauteiles gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to a hydraulic expansion clamping device for fixing a tool or component according to the preamble of claim 1.

Dehnspanneinrichtungen werden in den verschiedensten technischen Anwendungen zur Fixierung von Werkzeugen oder Bauteilen eingesetzt. Insbesondere in Werkzeugmaschinen ist eine Dehnspanneinrichtung an der übrigen Werkzeugmaschine befestigt und mittels der Dehnspanneinrichtung ist ein Werkzeug, beispielsweise ein Bohrer oder ein Fräser, entsprechend fixiert. Dabei unterscheidet man bei den hydraulischen Dehnspanneinrichtungen zwei unterschiedliche Arten, nämlich ein Dehnspannfutter oder ein Dehnspanndom. Bei einem Dehnspannfutter ist an einem Grundkörper eine Aufnahme zur Einführung des Werkzeugs ausgebildet und eine Dehnbuchse als ein bewegbares Spannelement ist radial innerhalb des Grundkörpers angeordnet. Bei einem Dehnspanndom ist umgekehrt die Dehnbuchse radial außerhalb des Grundkörpers angeordnet. Zwischen den Dehnbuchse und dem Grundkörper ist eine ringförmige Druckkammer vorhanden und diese Druckkammer ist mit Hydraulikflüssigkeit befüllt. Ein Zylinder begrenzt einen Arbeitsraum und innerhalb des Zylinders bzw. des Arbeitsraums ist ein Dichtkolben angeordnet. Der Dichtkolben kann axial innerhalb des Zylinders bewegt werden, sodass dadurch das Volumen des Arbeitsraums verändert werden kann, weil der Arbeitsraum fluidleitend mit der Druckkammer verbunden ist. Der Dichtkolben wird dabei von einer Stellvorrichtung, beispielsweise als eine Stellschraube ausgebildet, axial innerhalb des Zylinders bewegt. Die von der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer auf die Dehnhülse aufgebrachten hydrostatischen Druckkräfte aufgrund des Drucks der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer ermöglichen eine radiale Bewegung der Dehnhülse aufgrund einer Verformung der Dehnhülse, sodass dadurch von der Dehnhülse ein Werkzeug oder ein Bauteil kraftschlüssig an der hydraulischen Dehnspanneinrichtung fixiert werden kann.Expansion clamping devices are used in a wide variety of technical applications to fix tools or components. In machine tools in particular, an expansion clamping device is attached to the rest of the machine tool and a tool, for example a drill or a milling cutter, is correspondingly fixed by means of the expansion clamping device. There are two different types of hydraulic expansion clamping devices, namely an expansion chuck or an expansion mandrel. In the case of an expansion chuck, a receptacle for inserting the tool is formed on a base body, and an expansion sleeve as a movable clamping element is arranged radially inside the base body. Conversely, in the case of an expansion mandrel, the expansion bushing is arranged radially outside of the base body. There is an annular pressure chamber between the expansion sleeve and the base body, and this pressure chamber is filled with hydraulic fluid. A cylinder delimits a working space and a sealing piston is arranged inside the cylinder or the working space. The sealing piston can be moved axially within the cylinder, so that the volume of the working space can be changed as a result, because the working space is connected to the pressure chamber in a fluid-conducting manner. The sealing piston is in this case moved axially within the cylinder by an adjusting device, for example in the form of an adjusting screw. The hydrostatic pressure forces exerted by the hydraulic fluid in the pressure chamber on the expansion sleeve due to the pressure of the hydraulic fluid in the pressure chamber enable a radial movement of the expansion sleeve due to a deformation of the expansion sleeve, so that a tool or a component is fixed by the expansion sleeve in a non-positive manner on the hydraulic expansion clamping device can.

Der Dichtkolben weist ein erstes axiales Ende an dem Arbeitsraum auf und ein zweites axiales Ende auf dem mittelbar oder unmittelbar die Stellvorrichtung aufliegt zum Bewegen des Dichtkolbens. Der Dichtkolben hat die Aufgabe, die Hydraulikflüssigkeit an dem Zylinder abzudichten. Die Hydraulikflüssigkeit weist dabei unterschiedliche Drücke auf, je nachdem, ob ein Werkzeug eingespannt ist oder fixiert ist, sodass dadurch der Druck der Hydraulikflüssigkeit nur wenige bar betragen kann oder auch bis zu einem Druck von etwa 100 bis 5000 bar ansteigen kann, je nachdem, welchen Durchmesser die Aufnahme an der Dehnspanneinrichtung für das Werkzeug aufweist. Innerhalb dieses gesamten Druckbereichs ist eine zuverlässige Abdichtung des Arbeitsraumes erforderlich. Der Dichtkolben weist an der radialen Außenseite nur einen Dichtring auf. In nachteiliger Weise tritt damit bei einem Versagen der Dichtigkeit des nur einen Dichtrings bereits eine Undichtigkeit an Hydraulikflüssigkeit auf, sodass die Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum durch eine Undichtigkeit zwischen dem Dichtkolben und dem Zylinder entweicht in den Bereich an der Stellvorrichtung. Dadurch kann ein Versagen der hydraulischen Dehnspanneinrichtung erfolgen oder es sind aufwendige Wartungsarbeiten erforderlich zum Nachfüllen der Hydraulikflüssigkeit und ein aufwendiger Austausch des Dichtkolbens. Aufgrund des niedrigeren Druckes der Hydraulikflüssigkeit wird das Werkzeug nur noch mit unzureichenden Kräften kraftschlüssig fixiert, so dass an Werkzeugmaschinen hieraus resultierend große Folgeschäden eintreten können. Die Betriebssicherheit der hydraulischen Dehnspanneinrichtung ist dadurch in nachteiliger Weise eingeschränkt.The sealing piston has a first axial end on the working chamber and a second axial end on which the actuating device rests directly or indirectly in order to move the sealing piston. The sealing piston has the task of sealing off the hydraulic fluid on the cylinder. The hydraulic fluid has different pressures, depending on whether a tool is clamped or fixed, so that the pressure of the hydraulic fluid can be only a few bars or can rise to a pressure of around 100 to 5000 bars, depending on which one Diameter has the receptacle on the expansion clamping device for the tool. Reliable sealing of the working space is required within this entire pressure range. The sealing piston has only one sealing ring on the radial outside. Disadvantageously, if the tightness of only one sealing ring fails, there is already a leak in hydraulic fluid, so that the hydraulic fluid escapes from the working chamber through a leak between the sealing piston and the cylinder into the area on the actuating device. This can result in a failure of the hydraulic expansion clamping device or complex maintenance work is required to refill the hydraulic fluid and a complex replacement of the sealing piston. Due to the lower pressure of the hydraulic fluid, the tool is only fixed in place with insufficient force, which can result in major consequential damage to machine tools. As a result, the operational reliability of the hydraulic expansion clamping device is restricted in a disadvantageous manner.

Die EP 1 882 537 B1 zeigt eine hydraulische Dehnspanneinrichtung mit einem Grundkörper und einer Dehnbüchse, die unter Bildung einer Druckkammer in den Grundkörper eingesetzt ist oder diesen umgibt, wobei in die Druckkammer ein Hydraulikmittelzuführkanal mündet, der an seiner von der Druckkammer fernen Seite als ein Zylinderraum ausgebildet ist, welcher durch eine Spannschraube verschlossen ist, wobei die Spannschraube mit einem in dem Zylinderraum verschiebbar angeordneten Kolben wirkverbunden ist, so dass der Kolben durch Drehung der Spannschraube unter Erhöhung des Drucks in der Druckkammer und elastischer Verformung der Dehnbüchse nach innen verschiebbar ist, wobei in dem Zylinderraum ein Einsatzelement gehalten ist, und zwischen der in den Grundkörper weisenden Stirnfläche des Einsatzelements und dem Grundkörper eine erste Ringnut ausgebildet ist, in welche ein Dichtungsring eingesetzt oder einsetzbar ist, der den zwischen dem Kolben und dem Grundkörper gebildeten Ringspalt abdichtet, wobei das Einsatzelement an seinem Außenumfang wenigstens eine zweite Ringnut aufweist, in welcher ein Lötmaterial untergebracht ist, und das Einsatzelement durch Hochtemperaturlöten in dem Grundkörper befestigt ist, und dass in das Einsatzelement die Spannschraube eingeschraubt ist.the EP 1 882 537 B1 shows a hydraulic expansion clamping device with a base body and an expansion sleeve, which is inserted into the base body to form a pressure chamber or surrounds it, with a hydraulic medium feed channel opening into the pressure chamber, which is formed on its side remote from the pressure chamber as a cylinder space, which is connected by a The clamping screw is closed, with the clamping screw being operatively connected to a piston arranged to be displaceable in the cylinder chamber, so that the piston can be displaced inwards by rotating the clamping screw, increasing the pressure in the pressure chamber and elastically deforming the expansion sleeve, with an insert element being held in the cylinder chamber is, and between the end face of the insert element pointing into the base body and the base body, a first annular groove is formed, into which a sealing ring is inserted or can be inserted, which seals the annular gap formed between the piston and the base body, the Einsa tzelement has at least one second annular groove on its outer circumference, in which a soldering material is accommodated, and the insert element is fastened in the base body by high-temperature soldering, and that the clamping screw is screwed into the insert element.

Die US 3 250 542 A offenbart eine hydraulische Dehnspanneinrichtung. Dabei sind an einem Kolben zwei O-Ringe befestigt als Dichtkolben mit zwei Dichtringen.the U.S. 3,250,542 A discloses a hydraulic expansion clamp. Two O-rings are attached to a piston as a sealing piston with two sealing rings.

Die CH 243 896 A offenbart eine Einrichtung mit einem Hohlkörper, der ein Druckmedium und einen Kolben enthält, wobei der Kolben und der Hohlkörper in Werkstoff und Wandstärke so ausgeführt sind, dass beim Auftreten des Druckes eine elastische Deformation eintritt, die beide Teile unmittelbar aneinanderpresst und dadurch die Abdichtung des Hohlkörpers erzeugt.the CH 243 896 A discloses a device with a hollow body containing a pressure medium and a piston, the piston and the hollow body being designed in terms of material and wall thickness leads are that when the pressure occurs, an elastic deformation occurs, which presses both parts directly against one another and thus creates the sealing of the hollow body.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine hydraulische Dehnspanneinrichtung zur Verfügung zu stellen, so dass der Dichtkolben den Arbeitsraum an dem Zylinder bei sämtlichen Drücken zuverlässig abdichtet und der Dichtkolben preiswert in der Herstellung ist.The object of the present invention is therefore to provide a hydraulic expansion clamping device so that the sealing piston reliably seals the working chamber on the cylinder at all pressures and the sealing piston is inexpensive to manufacture.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einer hydraulischen Dehnspanneinrichtung zur Fixierung eines Werkzeuges oder Bauteiles, umfassend einen Grundkörper, wenigstens ein hydraulisch bewegbares Spannelement zur kraftschlüssigen Fixierung des Werkzeuges oder Bauteiles, eine Druckkammer, so dass die hydrostatische Druckkraft der Hydraulikflüssigkeit in der Druckkammer auf das wenigstens eine hydraulisch bewegbare Spannelement übertragbar ist und damit das wenigstens eine hydraulische Spannelement bewegbar ist, einen Zylinder, der einen Arbeitsraum für Hydraulikflüssigkeit begrenzt, und der Arbeitsraum mit der Druckkammer in fluidleitender Verbindung steht, ein an dem Zylinder angeordneter und beweglich gelagerter Dichtkolben, so dass ein erstes axiales Ende des Dichtkolbens von der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum beaufschlagt ist, eine Stellvorrichtung zum axialen Bewegen des Dichtkolbens in dem Zylinder zur Veränderung des Volumens des Arbeitsraumes und damit des Druckes in der Druckkammer, wobei an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei Dichtringe ausgebildet sind, wobei auf das erste axiale Ende des Dichtkolbens der hydrostatische Druck der Hydraulikflüssigkeit wirkt und auf ein zweites axiales Ende des Dichtkolbens die Stellvorrichtung mittelbar oder unmittelbar aufliegt und aufgrund dieser auf den Dichtkolben in axialer Richtung wirkenden Kräfte und der elastischen Verformbarkeit des Dichtkolbens dies zu einer Verformung des Dichtkolbens führt, sodass dadurch die axiale Ausdehnung des Dichtkolbens verkleinert wird und die radiale Ausdehnung zwischen den Dichtringen, das heißt an wenigstens einer Ringnut, vergrößert wird, sodass dadurch die radiale Außenseite zu wenigstens 60 % auf dem Zylinder aufliegt und/oder bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders an einer radialen Außenseite des Dichtkolbens wenigstens zwei oder wenigstens drei Dichtringe ausgebildet sind. In vorteilhafter Weise weist der Dichtkolben wenigstens zwei Dichtringe auf. Dadurch kann die Dichtwirkung des Dichtkolbens innerhalb des Zylinders wesentlich verbessert werden, weil die Abdichtung nicht nur von einem Dichtring, sondern von wenigstens zwei Dichtringen ausgeführt ist. Die Dichtringe liegen während der Anordnung oder bei einer Anordnung in dem Zylinder an einem Endbereich, das heißt einem radialen Endbereich der Dichtringe, auf dem Zylinder auf, sodass dadurch eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist und dadurch in sämtlichen Druckbereichen der hydraulischen Dehnspanneinrichtung der Arbeitsraum zuverlässig bezüglich der Umgebung abgedichtet ist. Das Versagen auch nur eines Dichtrings bewirkt damit in vorteilhafter Weise noch nicht das Versagen des Dichtkolbens insgesamt. Aufgrund der wenigstens zwei Dichtringe ist der Dichtkolben koaxial und/oder achsparallel in dem Zylinder angeordnet, so dass dadurch die Dichtwirkung zusätzlich erhöht wird. Die zwei Dichtringe verhindern ein Verkippen des Dichtkolbens in dem Zylinder, so dass der Dichtkolben koaxial innerhalb des Zylinders angeordnet ist. Der Dichtkolben weist eine ausreichende Dichtheit bis zu einer Temperatur von ca. 200° C auf. Aufgrund der wenigstens zwei Dichtringe wird die Temperaturbeständigkeit des Dichtkolbens zusätzlich verbessert, weil bei einem temperaturbedingten Versagen eines Dichtringes noch wenigstens ein weiterer Dichtring zur sicheren Abdichtung des Arbeitsraumes vorhanden ist.This object is achieved with a hydraulic expansion clamping device for fixing a tool or component, comprising a base body, at least one hydraulically movable clamping element for non-positive fixing of the tool or component, a pressure chamber, so that the hydrostatic pressure force of the hydraulic fluid in the pressure chamber acts on the at least one hydraulic movable clamping element can be transferred and so that the at least one hydraulic clamping element can be moved, a cylinder that delimits a working space for hydraulic fluid, and the working space is in fluid communication with the pressure chamber, a sealing piston that is arranged on the cylinder and is movably mounted, so that a first axial End of the sealing piston is acted upon by the hydraulic fluid in the working chamber, an adjusting device for axially moving the sealing piston in the cylinder to change the volume of the working chamber and thus the pressure in the pressure collar he, wherein at least two sealing rings are formed on a radial outside of the sealing piston, wherein the hydrostatic pressure of the hydraulic fluid acts on the first axial end of the sealing piston and the actuating device rests directly or indirectly on a second axial end of the sealing piston and due to this on the sealing piston in Forces acting in the axial direction and the elastic deformability of the sealing piston lead to a deformation of the sealing piston, so that the axial expansion of the sealing piston is reduced and the radial expansion between the sealing rings, i.e. at least one annular groove, is increased, so that the radial outside rests at least 60% on the cylinder and/or if the sealing piston is arranged outside of the cylinder, at least two or at least three sealing rings are formed on a radial outside of the sealing piston. The sealing piston advantageously has at least two sealing rings. As a result, the sealing effect of the sealing piston within the cylinder can be significantly improved, because the seal is not only provided by one sealing ring, but by at least two sealing rings. During the arrangement or in the case of an arrangement in the cylinder, the sealing rings rest on the cylinder at one end area, i.e. a radial end area of the sealing rings, so that reliable sealing is ensured and the working chamber is reliably sealed in all pressure ranges of the hydraulic expansion clamping device with regard to the environment is sealed. The failure of even just one sealing ring thus advantageously does not cause the failure of the sealing piston as a whole. Because of the at least two sealing rings, the sealing piston is arranged coaxially and/or axially parallel in the cylinder, so that the sealing effect is thereby additionally increased. The two sealing rings prevent the sealing piston from tilting in the cylinder, so that the sealing piston is arranged coaxially within the cylinder. The sealing piston is sufficiently tight up to a temperature of approx. 200°C. Due to the at least two sealing rings, the temperature resistance of the sealing piston is additionally improved, because if a sealing ring fails due to temperature, there is at least one further sealing ring to reliably seal the working space.

In einer zusätzlichen Ausführungsform umfasst der Dichtkolben zwei oder drei Dichtringe und/oder der Dichtkolben umfasst wenigstens drei Dichtringe. In an additional embodiment, the sealing piston includes two or three sealing rings and/or the sealing piston includes at least three sealing rings.

In einer ergänzenden Variante ist der Dichtkolben, insbesondere vollständig, aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet. Auf das erste axiale Ende des Dichtkolbens wirkt der hydrostatische Druck der Hydraulikflüssigkeit und auf dem zweiten axialen Ende des Dichtkolbens liegt die Stellvorrichtung mittelbar oder unmittelbar auf. Aufgrund dieser auf den Dichtkolben in axialer Richtung wirkenden Kräfte und der elastischen Verformbarkeit des Dichtkolbens führt dies zu einer Verformung des Dichtkolbens, sodass dadurch die axiale Ausdehnung des Dichtkolbens verkleinert wird und die radiale Ausdehnung zwischen den Dichtringen, das heißt an wenigstens einer Ringnut vergrößert wird, sodass dadurch die radiale Außenseite im Wesentlichen vollständig, das heißt zu wenigstens 60 %, 70 %, 80°% oder 90 %, auf dem Zylinder aufliegt und dadurch die Dichtheit des Dichtkolbens, insbesondere bei großen Drücken, zusätzlich verbessert ist.In an additional variant, the sealing piston is formed, in particular completely, from an elastic material. The hydrostatic pressure of the hydraulic fluid acts on the first axial end of the sealing piston, and the actuating device rests directly or indirectly on the second axial end of the sealing piston. Due to these forces acting on the sealing piston in the axial direction and the elastic deformability of the sealing piston, this leads to a deformation of the sealing piston, so that the axial expansion of the sealing piston is reduced and the radial expansion between the sealing rings, i.e. at least one annular groove, is increased. so that the radial outside rests essentially completely, ie at least 60%, 70%, 80% or 90%, on the cylinder and the tightness of the sealing piston, particularly at high pressures, is thereby additionally improved.

In einer ergänzenden Ausgestaltung ist bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders der Außendurchmesser der Dichtringe, insbesondere sämtlicher Dichtringe, größer als der Innendurchmesser des Zylinders, so dass die Dichtringe, insbesondere sämtliche Dichtringe, mit einer elastischen Vorspannung auf dem Zylinder aufliegen. Die Dichtringe liegen damit auch bei einem geringen Druck der Hydraulikflüssigkeit unter einer Vorspannung auf dem Zylinder auf aufgrund der elastischen Vorspannung der Dichtringe. Dies ermöglicht eine hohe Dichtigkeit des Dichtkolbens, insbesondere auch bei geringen Drücken der Hydraulikflüssigkeit. Bei nur einer kleinen hydrostatischen Druckkraft, welche auf das erste axiale Ende des Dichtkolbens wirkt, tritt dadurch nur eine geringe elastische Verformung des Dichtkolbens ein, welche die axiale Ausdehnung des Dichtkolbens verkleinert und die radiale Ausdehnung des Dichtkolbens an denjenigen Bereichen (Ringnuten) vergrößert, an welchem die radiale Außenseite des Dichtkolbens nicht auf dem Zylinder aufliegt, so dass große Ringnuten vorhanden sind. Bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders ist der Dichtkolben nicht verformt.In an additional embodiment, when the sealing piston is arranged outside of the cylinder, the outer diameter of the sealing rings, in particular all sealing rings, is larger than the inner diameter of the cylinder, so that the sealing rings, in particular all sealing rings, rest on the cylinder with an elastic prestress. The sealing rings are thus also at a low pressure of the hydraulic fluid under a preload on the cylinder due to the elastic preload of the sealing rings. This enables a high tightness of the sealing piston, especially at low hydraulic fluid pressures. With only a small hydrostatic pressure force acting on the first axial end of the sealing piston, only a slight elastic deformation of the sealing piston occurs, which reduces the axial expansion of the sealing piston and increases the radial expansion of the sealing piston in those areas (annular grooves). which the radial outside of the sealing piston does not rest on the cylinder, so that there are large annular grooves. If the sealing piston is arranged outside of the cylinder, the sealing piston is not deformed.

Vorzugsweise ist bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders der Außendurchmesser der Dichtringe zwischen 0,1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen 0,2 mm und 1,5 mm, größer als der Innendurchmesser des Zylinders und/oder bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders der Außendurchmesser der Dichtringe um wenigstens 1%, 2%, 10% oder 20% größer ist als der Innendurchmesser des Zylinders.If the sealing piston is arranged outside of the cylinder, the outer diameter of the sealing rings is preferably between 0.1 mm and 5 mm, in particular between 0.2 mm and 1.5 mm, larger than the inner diameter of the cylinder and/or if the sealing piston is arranged outside of the cylinder the outer diameter of the sealing rings is at least 1%, 2%, 10% or 20% larger than the inner diameter of the cylinder.

In einer ergänzenden Ausgestaltung weisen bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders die Dichtringe einen unterschiedlichen Außendurchmesser auf.In a supplementary embodiment, when the sealing piston is arranged outside of the cylinder, the sealing rings have a different outer diameter.

Je kleiner der axiale Abstand je eines Dichtringes zu dem ersten axialen Ende des Dichtkolbens ist bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders, desto größer ist vorzugsweise der Außendurchmesser dieses jeweiligen Dichtringes oder umgekehrt.The smaller the axial distance between a sealing ring and the first axial end of the sealing piston when the sealing piston is arranged outside the cylinder, the larger is preferably the outer diameter of this respective sealing ring or vice versa.

In einer zusätzlichen Ausgestaltung sind bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders die wenigstens zwei radialen Außenseiten der wenigstens zwei Dichtringe konvex gekrümmt und/oder ohne Kante ausgebildet und/oder bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb des Zylinders die wenigstens eine radiale Außenseite an wenigstens einer Ringnut zwischen je zwei Dichtringen konkav gekrümmt und/oder ohne Kante ausgebildet ist und/oder aufgrund des elastischen Werkstoffes des Dichtkolbens ab einem bestimmten Druck der auf das erste axiale Ende des Dichtkolbens wirkenden hydrostatischen Druckkräfte der Hydraulikflüssigkeit eine elastische Verformung des Dichtkolbens bewirkt, so dass die radiale Außenseite des Dichtkolbens im Wesentlichen vollständig auf dem Zylinder aufliegt. Eine konkav gekrümmte Ausbildung der Dichtringe ohne einer Kante ermöglicht eine besonders zuverlässige Abdichtung des Arbeitsraums mit dem Dichtkolben und aufgrund des Fehlens von Kanten treten an dem Dichtkolben im Wesentlichen keine mechanischen Beschädigungen auf, da Kanten bzw. Ecken bzw. Spitzen hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind und sich dadurch an diesen Endbereichen der Kanten Teilbereiche ablösen könnten.In an additional configuration, if the sealing piston is arranged outside the cylinder, the at least two radial outer sides of the at least two sealing rings are convexly curved and/or designed without an edge and/or if the sealing piston is arranged outside the cylinder, the at least one radial outer side is on at least one annular groove is concavely curved between each two sealing rings and/or has no edge and/or due to the elastic material of the sealing piston, from a certain pressure of the hydrostatic pressure forces of the hydraulic fluid acting on the first axial end of the sealing piston causes an elastic deformation of the sealing piston, so that the radial Outside of the sealing piston rests substantially completely on the cylinder. A concavely curved design of the sealing rings without an edge enables a particularly reliable sealing of the working space with the sealing piston and due to the lack of edges, there is essentially no mechanical damage to the sealing piston, since edges or corners or tips are exposed to high mechanical stresses and this could detach partial areas at these end areas of the edges.

In einer zusätzlichen Ausgestaltung weist der Werkstoff des Dichtkolbens an einem ersten axialen Abschnitt einen kleineren Elastizitätsmodul auf als an einem zweiten axialen Abschnitt. Der Elastizitätsmodul des Werkstoffs an dem ersten axialen Abschnitt beträgt vorzugsweise weniger als 90 %, 70 %, 60 % oder 50 % des Elastizitätsmoduls an dem zweiten axialen Abschnitt. An dem ersten axialen Abschnitt tritt dadurch aufgrund der axialen Druckkräfte, die auf den Dichtkolben wirken, eine besonders große Verformung auf und an dem zweiten axialen Abschnitt treten kleinere Verformungen auf, insbesondere treten kleinere radiale Verformungen nach außen auf an dem Dichtkolben aufgrund der auf den Dichtkolben wirkenden axialen Kräfte.In an additional embodiment, the material of the sealing piston has a smaller modulus of elasticity in a first axial section than in a second axial section. The modulus of elasticity of the material at the first axial section is preferably less than 90%, 70%, 60% or 50% of the modulus of elasticity at the second axial section. Due to the axial pressure forces acting on the sealing piston, a particularly large deformation occurs in the first axial section and smaller deformations occur in the second axial section, in particular smaller radial outward deformations occur on the sealing piston due to the forces acting on the sealing piston acting axial forces.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Dehnspanneinrichtung als ein Dehnspannfutter ausgebildet und das wenigstens eine bewegbare Spannelement ist radial innerhalb des Grundkörpers angeordnet oder die Dehnspanneinrichtung ist als ein Dehnspanndom ausgebildet und das wenigstens eine bewegbare Spannelement ist radial außerhalb des Grundkörpers angeordnet und/oder die Dehnspanneinrichtung umfasst einen Hydraulikkanal und der Hydraulikkanal verbindet die Druckkammer mit dem Arbeitsraum hydraulisch und/oder die Druckkammer ist zwischen dem wenigstens einen bewegbaren Spannelement und dem Grundkörper angeordnet und/oder das wenigstens eine Spannelement ist als eine Dehnbuchse ausgebildet und/oder die Stellvorrichtung umfasst eine Stellschraube und/oder die Stellvorrichtung umfasst einen Übertragungskolben und/oder die Stellvorrichtung liegt auf einem zweiten axialen Ende des Dichtkolbens auf.In a further configuration, the expansion clamping device is designed as an expansion chuck and the at least one movable clamping element is arranged radially inside the base body or the expansion clamping device is designed as an expansion mandrel and the at least one movable clamping element is arranged radially outside the base body and/or the expansion clamping device comprises a Hydraulic channel and the hydraulic channel hydraulically connects the pressure chamber to the working space and/or the pressure chamber is arranged between the at least one movable clamping element and the base body and/or the at least one clamping element is designed as an expansion bush and/or the adjusting device comprises an adjusting screw and/or the adjusting device comprises a transmission piston and/or the adjusting device rests on a second axial end of the sealing piston.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das das erste axiale Ende des Dichtkolbens wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, konvex gekrümmt ausgebildet.In a further embodiment, the first axial end of the sealing piston is at least partially, in particular completely, convexly curved.

In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Dichtkolben ein Hauptkolbenteil und an dem Hauptkolbenteil sind wenigstens zwei Dichtringe angeordnet und/oder die wenigstens zwei Dichtringe sind gesonderte Bauteile in Ergänzung zu dem Hauptkolbenteil und/oder an dem Hauptkolbenteil sind wenigstens zwei Ringnuten ausgebildet und in je einer Ringnut ist je ein Dichtring angeordnet und/oder das Hauptkolbenteil ist aus Metall, insbesondere Aluminium und/oder Stahl, ausgebildet und/oder das Hauptkolbenteil ist aus einem, vorzugsweise nicht elastischen, Kunststoff, ausgebildet und/oder die wenigstens zwei Dichtringe sind aus einem elastischen Werkstoff ausgebildet.In a further embodiment, the sealing piston comprises a main piston part and at least two sealing rings are arranged on the main piston part and/or the at least two sealing rings are separate components in addition to the main piston part and/or at least two annular grooves are formed on the main piston part and one annular groove is in each case one sealing ring each is arranged and/or the main piston part is made of metal, in particular aluminum and/or steel, and/or the main piston part is made of a preferably non-elastic plastic and/or the at least two sealing rings are made of an elastic material .

Zweckmäßig ist der Kunststoff ein thermoplastischer Kunststoff, insbesondere thermoplastisches Urethan, und/oder duroplastischer Kunststoff.The plastic is expediently a thermoplastic, in particular thermoplastic urethane, and/or a duroplastic.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Druckkammer als ein Ringspalt und/oder Ringraum ausgebildet.In a further embodiment, the pressure chamber is designed as an annular gap and/or annular space.

Vorzugsweise ist der Grundkörper aus Metall, insbesondere Stahl und/oder Aluminium, ausgebildet.The base body is preferably made of metal, in particular steel and/or aluminum.

In einer ergänzenden Ausgestaltung ist das wenigstens eine Spannelement von wenigstens drei radial beweglich gelagerte Spannbacken gebildet.In a supplementary embodiment, the at least one clamping element is formed by at least three radially movably mounted clamping jaws.

In einer weiteren Ausgestaltung ist, insbesondere bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb der Dehnspanneinrichtung bzw. Zylinders, die axiale Ausdehnung des Dichtkolbens kleiner als 10 cm, 7 cm, 5 cm, 4 cm, 3 cm oder 1 cm und/oder größer als 0,2 cm, 0,5 cm, 0,8 cm oder 0,9 cm.In a further embodiment, in particular when the sealing piston is arranged outside of the expansion clamping device or cylinder, the axial extent of the sealing piston is less than 10 cm, 7 cm, 5 cm, 4 cm, 3 cm or 1 cm and/or greater than 0, 2cm, 0.5cm, 0.8cm or 0.9cm.

In einer ergänzenden Variante ist, insbesondere bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb der Dehnspanneinrichtung bzw. Zylinders, der maximale Außendurchmesser des Dichtkolbens, vorzugweise der Außendurchmessers des Dichtringes, insbesondere sämtlicher Dichtringe, kleiner als 10 cm, 7 cm, 5 cm, 4 cm, 3 cm oder 1 cm und/oder größer als 0,2 cm, 0,5 cm, 0,8 cm oder 0,9 cm.In an additional variant, especially when the sealing piston is arranged outside of the expansion device or cylinder, the maximum outer diameter of the sealing piston, preferably the outer diameter of the sealing ring, in particular all sealing rings, is less than 10 cm, 7 cm, 5 cm, 4 cm, 3 cm or 1 cm and/or larger than 0.2 cm, 0.5 cm, 0.8 cm or 0.9 cm.

In einer ergänzenden Variante entspricht, insbesondere bei einer Anordnung des Dichtkolbens außerhalb der Dehnspanneinrichtung bzw. Zylinders, der minimale Außendurchmesser des Dichtkolbens, vorzugweise der Außendurchmessers der Ringnut insbesondere sämtlicher Ringnuten, im Wesentlichen, vorzugsweise mit einer Abweichung von weniger als 40%, 30%, 20% oder 10%, dem Innendurchmesser des Zylinders und/oder ist kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders.In a supplementary variant, in particular when the sealing piston is arranged outside of the expansion clamping device or cylinder, the minimum outer diameter of the sealing piston, preferably the outer diameter of the annular groove, in particular all annular grooves, essentially, preferably with a deviation of less than 40%, 30%, 20% or 10% of the inside diameter of the cylinder and/or is smaller than the inside diameter of the cylinder.

Zweckmäßig beträgt der Innendurchmesser des Zylinders zwischen 0,2 und 5 cm, insbesondere zwischen 0,3 und 2 cm.The inner diameter of the cylinder is expediently between 0.2 and 5 cm, in particular between 0.3 and 2 cm.

In einer weiteren Ausgestaltung tritt die konvex gekrümmte Form an der radialen Außenseite der wenigstens zwei Dichtringe an einem Teilbereich der wenigstens zwei Dichtringe auf.In a further embodiment, the convexly curved shape occurs on the radial outside of the at least two sealing rings on a partial area of the at least two sealing rings.

In einer weiteren Ausgestaltung tritt die konkav gekrümmte Form an der radialen Außenseite der wenigstens einen Ringnut an einem Teilbereich der Außenseite der wenigstens einen Ringnut auf.In a further embodiment, the concavely curved shape occurs on the radial outside of the at least one annular groove on a partial area of the outside of the at least one annular groove.

In einer weiteren Ausgestaltung liegt der Dichtkolben an der radialen Außenseite nur an einem Endbereich der wenigstens zwei Dichtringe auf dem Zylinder auf. Der Dichtkolben weist somit nur an wenigstens zwei ringförmigen Kontaktbereichen zum fluiddichten Abdichten einen Kontakt zu dem Zylinder auf.In a further embodiment, the sealing piston rests on the cylinder on the radial outside only in one end region of the at least two sealing rings. The sealing piston thus has contact with the cylinder only at at least two annular contact areas for fluid-tight sealing.

In einer zusätzlichen Ausführungsform ist aufgrund der elastischen Eigenschaften des Werkstoffes des Dichtkolbens der Anteil der Fläche der radialen Außenseite, welcher auf dem Zylinder aufliegt, umso größer, je größer der Druck der Hydraulikflüssigkeit an dem ersten axialen Ende des Dichtkolbens ist, insbesondere liegt ab einem bestimmten Druck die im Wesentlichen gesamte Fläche der radialen Außenseite des Dichtkolbens auf dem Zylinder auf. Im Wesentlichen bedeutet vorzugsweise, dass wenigstens 80%, 90%, 95% oder 98% der Fläche der radialen Außenseite des Dichtkolbens auf dem Zylinder aufliegt.In an additional embodiment, due to the elastic properties of the material of the sealing piston, the proportion of the surface of the radial outside that rests on the cylinder is greater, the greater the pressure of the hydraulic fluid at the first axial end of the sealing piston, in particular from a certain Compresses substantially the entire area of the radially outer side of the sealing piston onto the cylinder. Substantially preferably means that at least 80%, 90%, 95% or 98% of the area of the radial outside of the sealing piston rests on the cylinder.

In einer weiteren Variante ist der Dichtkolben wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus einem Kunststoff mit einer Shorehärte zwischen 35A und 75D ausgebildet.In a further variant, the sealing piston is at least partially, in particular completely, made of a plastic with a Shore hardness between 35A and 75D.

Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

1 einen vereinfachten Längsschnitt einer Dehnspanneinrichtung,
2 einen Schnitt A-A gemäß 1 der Dehnspanneinrichtung,
3 einen vergrößerten Teilbereich aus 2 im Bereich eines Dichtkolbens und Zylinders,
4 einen Längsschnitt des Dichtkolbens gemäß 3 in einem ersten Ausführungsbeispiel außerhalb des Zylinders,
5 einen Längsschnitt des Dichtkolbens in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
6 einen Längsschnitt des Dichtkolbens in einem dritten Ausführungsbeispiel,
7 einen Längsschnitt des Dichtkolbens in einem vierten Ausführungsbeispiel und
8 einen Längsschnitt des Dichtkolbens in einem fünften Ausführungsbeispiel.

Exemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 a simplified longitudinal section of an expansion device,
2 a section AA according to 1 the expansion device,
3 an enlarged section 2 in the area of a sealing piston and cylinder,
4 according to a longitudinal section of the sealing piston 3 in a first embodiment outside the cylinder,
5 a longitudinal section of the sealing piston in a second embodiment,
6 a longitudinal section of the sealing piston in a third embodiment,
7 a longitudinal section of the sealing piston in a fourth embodiment and
8th a longitudinal section of the sealing piston in a fifth embodiment.

Eine in den 1 bis 3 dargestellte hydraulische Dehnspanneinrichtung 1 ist als ein Dehnspannfutter 2 ausgebildet. Die Dehnspanneinrichtung 1 umfasst einen Grundkörper 3 aus Stahl mit einer Axialbohrung 4 in Richtung einer Zentralachse 7 der Dehnspanneinrichtung 1. Eine Maschinenaufnahme 6 dient zur formschlüssigen Befestigung der Dehnspanneinrichtung 1 an einer nicht dargestellten Werkzeugmaschine, beispielsweise einer Fräs- oder Bohrmaschine. Innerhalb der Axialbohrung 4 ist eine Dehnhülse 9 aus Metall angeordnet und die Dehnhülse 9 bildet dabei ein Spannelement 8 zur kraftschlüssigen Befestigung eines nicht dargestellten Werkzeugs innerhalb einer Aufnahme 5. Die Dehnhülse 9 ist dabei koaxial und konzentrisch zu der Zentralachse 7 angeordnet und auch die Axialbohrung 4 ist koaxial und konzentrisch zu der Zentralachse 7 ausgerichtet. Zwischen dem Grundkörper 3 an der Axialbohrung 4 und der Dehnhülse 9 ist eine Druckkammer 12 ausgebildet und die Druckkammer 12 ist dabei als ein Ringraum ausgebildet. Die axialen Enden der Druckkammer 12 sind von einem Verbindungselement 10, beispielsweise einem Lötring 11 abgedichtet und zusätzlich ist mittels des Verbindungselements 10 die Dehnhülse 9 an dem Grundkörper 3 befestigt.one in the 1 until 3 The hydraulic expansion clamping device 1 shown is designed as an expansion chuck 2 . The expansion clamping device 1 comprises a base body 3 made of steel with an axial bore 4 in the direction of a central axis 7 of the expansion clamping device 1. A machine mount 6 is used for the form-fitting attachment of the expansion clamping device 1 to a machine tool, not shown, for example a milling or drilling machine. Within the axial bore 4, an expansion sleeve 9 made of metal is arranged and the expansion sleeve 9 forms a clamping element 8 for the non-positive attachment of a tool within a receptacle 5. The expansion sleeve 9 is arranged coaxially and concentrically to the central axis 7 and the axial bore 4 is also aligned coaxially and concentrically to the central axis 7. A pressure chamber 12 is formed between the base body 3 on the axial bore 4 and the expansion sleeve 9 and the pressure chamber 12 is formed as an annular space. The axial ends of the pressure chamber 12 are sealed by a connecting element 10, for example a soldering ring 11, and the expansion sleeve 9 is additionally fastened to the base body 3 by means of the connecting element 10.

In den Grundkörper 3 ist außerdem eine Bohrung eingearbeitet und die Bohrung bildet an einem Teilabschnitt einen Zylinder 13 zur Aufnahme eines Dichtkolbens 21 und eines Übertragungskolbens 20. An einem außenseitigen Endbereich dieser Bohrung ist ein Innengewinde 19 angeordnet. In dieses Innengewinde 19 ist eine Stellschraube 17 mit einem Außengewinde 18 eingeschraubt, sodass dadurch das Außengewinde 18 der Stellschraube 17 in das Innengewinde 19 an dem Grundkörper 3 eingreift. Die Bohrung an dem Grundkörper 3 und damit auch der Zylinder 13 ist koaxial und/oder konzentrisch zu einer Längsachse 36 des Dichtkolbens 21 und/oder des Zylinders 13 ausgebildet, d. h. der Dichtkolben 21 ist koaxial und/oder konzentrisch innerhalb des Zylinders 13 angeordnet. Zwischen dem Dichtkolben 21 und der Stellschraube 17, welche eine Stellvorrichtung 16 bildet, ist der Übertragungskolben 20 angeordnet. Der Durchmesser des Übertragungskolbens 20 kann im Wesentlichen dem Durchmesser des Zylinders 13 entsprechen oder der Durchmesser des Übertragungskolbens 20 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser des Zylinders 13. Ein Arbeitsraum 37 ist von dem Zylinder 13 und einem ersten axialen Ende 22 des Dichtkolbens 21 begrenzt. Der Arbeitsraum 37 ist fluidleitend mittels eines Hydraulikkanals 14 in dem Grundkörper 3 mit der Druckkammer 12 verbunden. Ein axialer Endbereich der Stellschraube 17 weist eine Formschlussgeometrie auf zum Verdrehen der Stellschraube 17, sodass dadurch mittels eines Verdrehens der Stellschraube 17 die axiale Position der Stellschraube 17 verändert werden kann und aufgrund des Übertragungskolbens 20 dadurch die axiale Position des Dichtkolbens 21 in den Zylinder 13 verändert werden kann und damit auch das Volumen des Arbeitsraums 37 verändert wird. Die Druckkammer 12, der Hydraulikkanal 14 und der Arbeitsraum 37 sind mit einer im Wesentlichen nicht kompressiblen Hydraulikflüssigkeit befüllt, sodass dadurch eine axiale Bewegung des Dichtkolbens 21 gemäß der Darstellung in 2 nach oben eine Verkleinerung des Volumens des Arbeitsraums 37 bewirkt, sodass dadurch die Hydraulikflüssigkeit von dem Arbeitraum 37 durch den Hydraulikkanal 14 in die Druckkammer 12 eingeleitet wird und dadurch das Volumen der Druckkammer 12 erhöht wird und eine radiale Dehnung der Dehnhülse 9 in Richtung zu der Zentralachse 7 bewirkt wird. Dadurch kann ein Werkzeug oder ein Bauteil innerhalb der Aufnahme 5 kraftschlüssig von der Dehnhülse 9 fixiert werden. Umgekehrt kann die kraftschlüssige Fixierung eines Werkzeugs in der Aufnahme 5 gelöst werden, indem die Stellschraube 17 in einer entgegengesetzten Richtung verdreht wird und dadurch der Dichtkolben 21 gemäß der Darstellung in 2 nach unten bewegt wird und dadurch das Volumen des Arbeitsraums 37 erhöht wird und somit eine radiale Bewegung der Dehnhülse 9 in Richtung weg von der Zentralachse 7 bewirkt wird.In addition, a bore is worked into the base body 3 and a section of the bore forms a cylinder 13 for receiving a sealing piston 21 and a transmission piston 20. An internal thread 19 is arranged on an outside end region of this bore. An adjusting screw 17 with an external thread 18 is screwed into this internal thread 19 , so that the external thread 18 of the adjusting screw 17 engages in the internal thread 19 on the base body 3 . The bore on the base body 3 and thus also the cylinder 13 is coaxial and/or concentric to a longitudinal axis 36 of the sealing piston 21 and/or the cylinder 13, ie the sealing piston 21 is arranged coaxially and/or concentrically within the cylinder 13. Between the sealing piston 21 and the adjusting screw 17, which forms an adjusting device 16, the transmission piston 20 is arranged. The diameter of the transmission piston 20 can essentially correspond to the diameter of the cylinder 13 or the diameter of the transmission piston 20 is significantly smaller than the diameter of the cylinder 13. A working space 37 is delimited by the cylinder 13 and a first axial end 22 of the sealing piston 21. The working chamber 37 is fluidly connected to the pressure chamber 12 by means of a hydraulic channel 14 in the base body 3 . An axial end area of the adjusting screw 17 has a positive-locking geometry for turning the adjusting screw 17, so that the axial position of the adjusting screw 17 can be changed by turning the adjusting screw 17 and the axial position of the sealing piston 21 in the cylinder 13 can be changed as a result of the transmission piston 20 can be and thus the volume of the working space 37 is changed. The pressure chamber 12, the hydraulic channel 14 and the working chamber 37 are filled with a substantially incompressible hydraulic fluid, so that an axial movement of the sealing piston 21 as shown in FIG 2 upward causes a reduction in the volume of the working chamber 37, so that the hydraulic fluid is introduced from the working chamber 37 through the hydraulic channel 14 into the pressure chamber 12 and the volume of the pressure chamber 12 is thereby increased and a radial expansion of the expansion sleeve 9 in the direction of the central axis 7 is effected. As a result, a tool or a component within the receptacle 5 can be non-positively fixed by the expansion sleeve 9 . Conversely, the non-positive fixing of a tool in the receptacle 5 can be released by turning the adjusting screw 17 in an opposite direction and thereby the sealing piston 21 as shown in FIG 2 is moved downwards and thereby the volume of the working space 37 is increased and thus a radial movement of the expansion sleeve 9 in the direction away from the central axis 7 is effected.

Der Dichtkolben 21 weist neben dem ersten axialen Ende 22 ein dem ersten axialen Ende 22 gegenüberliegendes zweites axiale Ende 23 auf und auf diesem zweiten axialen Ende 23 liegt der Übertragungskolben 20 auf. An der radialen Außenseite 33 des Dichtkolbens 21 sind drei Dichtringe 29 als ringförmig Dichtlippen 29 ausgebildet, nämlich ein erster Dichtring 30, ein zweiter Dichtring 31 und ein dritter Dichtring 32. Die Dichtringe 29 weisen bei einer Anordnung außerhalb des Zylinders 13 einen Außendurchmesser 34 auf und dieser Außendurchmesser 34 beträgt bei dem ersten Dichtring 30 6,5 mm, bei dem zweiten Dichtring 31 6,4 mm und bei dem dritten Dichtring 32 6,3 mm. Zwischen zwei Dichtringen 29 ist jeweils eine Ringnut 26 vorhanden, sodass dadurch zwischen dem ersten und zweiten Dichtring 30, 31 eine erste Ringnut 27 vorhanden ist und zwischen dem zweiten Dichtring 31 und dem dritten Dichtring 32 eine zweite Ringnut 28 vorhanden ist. Bei einer Anordnung des Dichtkolbens 21 innerhalb des Zylinders 13 tritt eine elastische Verformung der Dichtringe 29 zwischen 0,3 mm und 0,05 mm auf, sodass dadurch gemäß der Darstellung in 2 ein Teilbereich der radialen Außenseite 33 der Dichtringe 29 unter einer elastischen Vorspannung auf dem Zylinder 13 aufliegt. Aufgrund dieser elastischen Vorspannung, mit der die Dichtringe 29 auf dem Zylinder 13 aufliegen, kann dadurch eine zuverlässige Abdichtung des Arbeitsraums 37 bezüglich der Stellvorrichtung 16, insbesondere auch bei einem geringen Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 37, gewährleistet werden. Auch bei einer geringen Undichtigkeit nur eines Dichtrings 29 führt dies nicht zum Versagen des Dichtkolbens 21, da dieser in vorteilhafter Weise mehrere Dichtringe 29, nämlich drei Dichtringe 29, aufweist, sodass eine geringfügige Leckage an einem Dichtring 29 durch eine Dichtigkeit eines nachfolgenden Dichtrings 29 wieder aufgehoben und blockiert werden kann. Der Dichtkolben 21 bildet damit einen Dichtungsstopfen 21.In addition to the first axial end 22 , the sealing piston 21 has a second axial end 23 opposite the first axial end 22 , and the transmission piston 20 rests on this second axial end 23 . On the radial outside 33 of the sealing piston 21, three sealing rings 29 are formed as annular sealing lips 29, namely a first sealing ring 30, a second sealing ring 31 and a third sealing ring 32. The sealing rings 29 have an outside diameter 34 when arranged outside of the cylinder 13 and This outer diameter 34 is 6.5 mm for the first sealing ring 30, 6.4 mm for the second sealing ring 31 and 6.3 mm for the third sealing ring 32. An annular groove 26 is present between each of two sealing rings 29 , so that a first annular groove 27 is present between the first and second sealing rings 30 , 31 and a second annular groove 28 is present between the second sealing ring 31 and the third sealing ring 32 . When the sealing piston 21 is arranged inside the cylinder 13, the sealing rings 29 are elastically deformed by between 0.3 mm and 0.05 mm, so that, as shown in FIG 2 a partial area of the radial outside 33 of the sealing rings 29 rests on the cylinder 13 under elastic pretension. Due to this elastic pretension with which the sealing rings 29 rest on the cylinder 13, a reliable sealing of the working chamber 37 with respect to the actuating device 16 can be ensured, in particular even when the pressure of the hydraulic fluid in the working chamber 37 is low. Even if there is only a slight leak in one sealing ring 29, this does not lead to the failure of the sealing piston 21, since it advantageously has a plurality of sealing rings 29, namely three sealing rings 29, so that a slight leak in one sealing ring 29 is compensated for by the tightness of a subsequent sealing ring 29 can be canceled and blocked. The sealing piston 21 thus forms a sealing plug 21.

Der in der Druckkammer 12 und damit in dem Arbeitsraum 37 maximal auftretende Druck hängt von dem Durchmesser der Aufnahme 5, das heißt dem Durchmesser der Dehnhülse 9, ab. Bei Dehnspanneinrichtungen 1 mit einem kleineren Durchmesser der Dehnhülse 9 können Drücke zwischen 100 und 5000 bar auftreten und bei hydraulischen Dehnspanneinrichtungen 1 mit einem größeren Durchmesser der Dehnhülse 9, ab beispielsweise 32 mm, beträgt der maximal notwendige Druck zur Fixierung eines Werkzeugs in der Aufnahme 5 ungefähr 200 bis 600 bar. Bei großen Drücken der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 37 wirken damit auch auf das erste axiale Ende 22 des Dichtkolbens 21 große hydrostatische Druckkräfte. Der gesamte Dichtkolben 21 ist aus einem elastischen Werkstoff, nämlich Polymerkunststoff, ausgebildet. Dies führt zu einer Verkleinerung der axialen Ausdehnung des Dichtkolbens 21 und außerdem aufgrund der Verformung des Dichtkolbens 21 zu einer Vergrößerung der radialen Ausdehnung bzw. dem Außendurchmesser des Dichtkolbens 21 an Bereichen, an welchen der Dichtkolben 21 bisher nicht auf dem Zylinder 13 aufliegt, insbesondere an den Ringnuten 26. In 3 ist somit der Dichtkolben 21 dargestellt bei einem geringen Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 37. Bei größeren Drücken der Hydraulikflüssigkeit in dem Arbeitsraum 37 liegt im Wesentlichen die gesamte radiale Außenseite 33 des Dichtkolbens 21 auf dem Zylinder 13 auf, sodass dadurch in vorteilhafter Weise die Dichtwirkung des Dichtkolbens 21 zusätzlich verbessert ist und im Wesentlichen keine Ringnuten 26 aufgrund der Verformung mehr vorhanden sind.The maximum pressure occurring in the pressure chamber 12 and thus in the working space 37 depends on the diameter of the receptacle 5, ie the diameter of the expansion sleeve 9. In the case of expansion clamping devices 1 with a smaller diameter of the expansion sleeve 9, pressures of between 100 and 5000 bar can occur, and in the case of hydraulic expansion clamping devices 1 with a larger diameter of the expansion sleeve 9, from e.g. 32 mm, the maximum pressure required to fix a tool in the receptacle 5 is approximately 200 to 600 bars. With high hydraulic fluid pressures in the working chamber 37 , high hydrostatic pressure forces also act on the first axial end 22 of the sealing piston 21 . The entire sealing piston 21 is made of an elastic material, namely polymer plastic. This leads to a reduction in the axial extent of the sealing piston 21 and also, due to the deformation of the sealing piston 21, to an increase in the radial extent or the outer diameter of the sealing piston 21 in areas where the sealing piston 21 has not previously rested on the cylinder 13, in particular in the ring grooves 26. In 3 the sealing piston 21 is thus shown with a low pressure of the hydraulic fluid in the working chamber 37. With higher pressures of the hydraulic fluid in the working chamber 37, essentially the entire radial outer side 33 of the sealing piston 21 rests on the cylinder 13, so that the sealing effect is advantageously reduced of the sealing piston 21 is additionally improved and there are essentially no more annular grooves 26 due to the deformation.

Die Dichtringe 29 sind an der radialen Außenseite 33 konvex gekrümmt ohne Kanten ausgebildet und die Ringnuten 26 sind an der radialen Außenseite 33 konkav gekrümmt ohne Kanten ausgebildet. Dadurch ist die mechanische Belastbarkeit des Dichtkolbens 21 erhöht, weil im Wesentlichen keine Kanten an der radialen Außenseite 33 auftreten, an welcher der Dichtkolben 21 auf dem Zylinder 13 aufliegt. Abplatzungen oder mechanische Ablösungen an End- oder Teilbereichen der Dichtringe 29 können dadurch im Wesentlichen in vorteilhafter Weise vermieden werden.The sealing rings 29 are formed convexly curved without edges on the radial outside 33 and the annular grooves 26 are formed concavely curved on the radial outside 33 without edges. This increases the mechanical loading capacity of the sealing piston 21 because there are essentially no edges on the radial outside 33 on which the sealing piston 21 rests on the cylinder 13 . Spalling or mechanical detachment at the end or partial areas of the sealing rings 29 can thereby be essentially avoided in an advantageous manner.

In 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Dichtkolbens 21 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel des Dichtkolbens 21 beschrieben. Der Dichtkolben 21 ist in axialer Richtung in einen ersten axialen Abschnitt 24 und einen zweiten axialen Abschnitt 25 unterteilt. Der erst axiale Abschnitt 24 besteht aus einem anderen Werkstoff als der zweite axiale Abschnitt 25. Der erste axiale Abschnitt 24 weist einen kleineren Elastizitätsmodul auf als der zweite axiale Abschnitt 25. Dies wird dadurch erreicht, dass beim Herstellen des Dichtkolbens 21 mittels Spritzgießens ein 2-Komponenten-Spritzgießverfahren angewendet wird. Bei den auf den Dichtkolben 21 wirkenden Druckkräften treten damit an dem ersten axialen Abschnitt 24 größere Verformungen auf als an dem zweiten Abschnitt 25.In 5 a second embodiment of the sealing piston 21 is shown. In the following, essentially only the differences to the first in 4 illustrated embodiment of the sealing piston 21 described. The sealing piston 21 is divided into a first axial section 24 and a second axial section 25 in the axial direction. The first axial section 24 consists of a different material than the second axial section 25. The first axial section 24 has a smaller modulus of elasticity than the second axial section 25. This is achieved in that a 2- Component injection molding is applied. With the pressure forces acting on the sealing piston 21, larger deformations occur in the first axial section 24 than in the second section 25.

In 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Dichtkolbens 21 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 4 beschrieben. Im Bereich des zweiten axialen Endes 23 ist ein Teil 35 vorhanden. Das Teil 35 ist steif und weist im Wesentlichen keine elastischen Eigenschaften auf, beispielsweise ist das Teil 35 aus Metall, insbesondere Stahl, ausgebildet. Bei der Herstellung des Dichtkolbens 21 mittels Spritzgießens wird zunächst das Teil 35 in das Spritzgusswerkzeug eingelegt und anschließend mit thermoplastischem Kunststoff umspritzt.In 6 a third exemplary embodiment of the sealing piston 21 is shown. In the following, essentially only the differences from the first exemplary embodiment are explained in accordance with FIG 4 described. A part 35 is present in the area of the second axial end 23 . The part 35 is rigid and has essentially no elastic properties, for example the part 35 is made of metal, in particular steel. When the sealing piston 21 is produced by means of injection molding, the part 35 is first placed in the injection mold and then overmoulded with thermoplastic material.

In 7 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des Dichtkolbens 21 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 4 beschrieben. Die Dichtringe 29 sind in dem in 7 dargestellten Längsschnitt im Wesentlichen dreiecksförmig ausgebildet mit Kanten oder Spitzen an den Enden und die Ringnuten 26 sind im Wesentlichen aus ebenen Teilflächen gebildet.In 7 a fourth exemplary embodiment of the sealing piston 21 is shown. In the following, essentially only the differences from the first exemplary embodiment are explained in accordance with FIG 4 described. The sealing rings 29 are in the in 7 longitudinal section shown essentially triangular with edges or peaks at the ends and the annular grooves 26 are formed essentially from flat partial surfaces.

In 8 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel des Dichtkolbens 21 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 7 beschrieben. Der Dichtkolben 21 weist zwei Dichtringe 29 und nur eine Ringnut 26 auf und der radiale Außendurchmesser 34 der beiden Dichtringe 29 ist identisch.In 8th a fifth exemplary embodiment of the sealing piston 21 is shown. In the following, essentially only the differences from the fourth embodiment according to FIG 7 described. The sealing piston 21 has two sealing rings 29 and only one annular groove 26 and the radial outer diameter 34 of the two sealing rings 29 is identical.

Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Dehnspanneinrichtung 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die Dichtkolben 21 können einfach, preiswert und zuverlässig mit Spritzgießen aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt werden. Die Dichtkolben 21 weisen an der radialen Außenseite 33 wenigstens zwei Dichtringe 29 als Dichtlippen 29 auf, sodass dadurch der Dichtkolben 21 in sämtlichen Druckbereichen in dem Arbeitsraum 37, insbesondere auch bei einem geringen Druck und damit einer geringen Verformung des elastischen Dichtkolbens 21, eine zuverlässige Abdichtung des Arbeitsraums 37 in Richtung zu der Stellvorrichtung 16 gewährleistet ist. Auch bei einem Versagen oder einer Undichtigkeit an einem Dichtring 29 führt dies nicht zu einer Undichtigkeit des gesamten Dichtkolbens 21, weil ein nachfolgender Dichtring 29 in der Strömungsrichtung der Hydraulikflüssigkeit diese abdichtet.Overall, significant advantages are associated with the hydraulic expansion clamping device 1 according to the invention. The sealing pistons 21 can be easily, inexpensively and reliably manufactured from thermoplastic material by injection molding. The sealing pistons 21 have at least two sealing rings 29 as sealing lips 29 on the radial outer side 33, so that the sealing piston 21 provides a reliable seal in all pressure areas in the working chamber 37, in particular also at a low pressure and thus a small deformation of the elastic sealing piston 21 of the working space 37 in the direction of the adjusting device 16 is guaranteed. Even if a sealing ring 29 fails or there is a leak, this does not lead to a leak in the entire sealing piston 21, because a subsequent sealing ring 29 in the direction of flow of the hydraulic fluid seals it.

Claims

Hydraulic expansion clamping device (1) for fixing a tool or component, comprising - a base body (3), - at least one hydraulically movable clamping element (8) for non-positive fixing of the tool or component, - a pressure chamber (12), so that the hydrostatic pressure force of the Hydraulic fluid in the pressure chamber (12) can be transferred to the at least one hydraulically movable clamping element (8) and thus the at least one hydraulic clamping element (8) can be moved, - a cylinder (13) which delimits a working space (37) for hydraulic fluid, and the working space (37) is in fluid communication with the pressure chamber (12), - a sealing piston (21) arranged and movably mounted on the cylinder (13) so that a first axial end (22) of the sealing piston (21) is exposed to the hydraulic fluid is acted upon in the working chamber (37), - an adjusting device (16) for axially moving the sealing piston (21) in the cylinder (13) to change the Volume of the working space (37) and thus the pressure in the pressure chamber (12), wherein - at least two sealing rings (29) are formed on a radial outside (33) of the sealing piston (21), characterized in that on the first axial end ( 22) of the sealing piston (21), the hydrostatic pressure of the hydraulic fluid acts and the actuating device (16) rests directly or indirectly on a second axial end (23) of the sealing piston (21) and due to these forces acting on the sealing piston (21) in the axial direction and the elastic deformability of the sealing piston (21) leads to a deformation of the sealing piston (21), so that the axial expansion of the sealing piston (21) is reduced and the radial expansion between the sealing rings (29), i.e. on at least one annular groove ( 26) is enlarged so that at least 60% of the radial outside rests on the cylinder (13).

expansion device claim 1 , characterized in that the sealing piston (21) comprises at least three sealing rings (29).

expansion device claim 1 or 2 , characterized in that the sealing piston (21) is made of an elastic material.

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that when the sealing piston (21) is arranged outside the cylinder (13), the outer diameter (34) of the sealing rings (29) is larger than the inner diameter (15) of the cylinder (13) , so that the sealing rings (29), in particular all sealing rings (29), rest on the cylinder (13) with an elastic pretension.

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that when the sealing piston (21) is arranged outside the cylinder (13), the outer diameter (34) of the sealing rings (29) is increased by at least 1%, 2%, 10% or 20% is larger than the inner diameter (15) of the cylinder (13).

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that when the sealing piston (21) is arranged outside the cylinder (13), the sealing rings (29) have a different outer diameter (34).

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the smaller the axial distance between a sealing ring (29) and the first axial end (22) of the sealing piston (29), the larger the outer diameter (34) of this respective sealing ring ( 29) or vice versa when the sealing piston (21) is arranged outside of the cylinder (13).

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that when the sealing piston (21) is arranged outside of the cylinder (13), the at least two radial outer sides (33) of the at least two sealing rings (29) are convexly curved and/or designed without an edge and/or if the sealing piston (21) is arranged outside of the cylinder (13), the at least one radial outer side (33) is concavely curved and/or without an edge on at least one annular groove (26) between each two sealing rings (29).

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the material of the sealing piston (21) has a smaller modulus of elasticity in a first axial section (24) than in a second axial section (25).

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the expansion clamping device (1) is designed as an expansion chuck (2) and the at least one movable clamping element (8) is arranged radially inside the base body (3) or the expansion clamping device (1) is designed as an expansion mandrel and the at least one movable clamping element (8) is arranged radially outside of the base body (3) and/or the expansion clamping device (1) comprises a hydraulic channel (14) and the hydraulic channel (14) contains the pressure chamber ( 12) hydraulically connects to the working space (37) and/or the pressure chamber (12) is arranged between the at least one movable clamping element (8) and the base body (3) and/or the at least one clamping element (8) acts as an expansion bush (9 ) is formed and / or the adjusting device (16) comprises an adjusting screw (17) and / or the adjusting device (16) comprises a transmission piston (20) and / or the adjusting device (16) on a second axial end (23) of the sealing piston ( 21) rests.

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the hydrostatic pressure of the hydraulic fluid acts on the first axial end (22) of the sealing piston (21) and the adjusting device (16 ) rests directly or indirectly and due to these forces acting on the sealing piston (21) in the axial direction and the elastic deformability of the sealing piston (21), this leads to a deformation of the sealing piston (21), so that the axial extent of the sealing piston (21) is reduced and the radial expansion between the sealing rings (29), i.e. at at least one annular groove (26), is increased, so that the radial outside rests on the cylinder (13) by at least 70%, 80% or 90%

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first axial end (22) of the sealing piston (21) is at least partially convexly curved.

Expansion clamping device according to one or more of Claims 8 until 12 , characterized in that the convexly curved shape occurs on the radial outside (33) of the at least two sealing rings (29) on a partial area of the at least two sealing rings (29).

Expansion clamping device according to one or more of Claims 8 until 13 , characterized in that the concavely curved shape on the radial outside (33) of the at least one annular groove (26) occurs on a partial area of the outside of the at least one annular groove (26).

Expansion clamping device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sealing piston (21) rests on the radial outside (33) on the cylinder (13) only at one end region of the at least two sealing rings (29).