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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zentrierten Spannen von Werkstücken oder dergleichen gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zum zentrierten Spannen von Werkstücken in Bearbeitungsmaschinen, zum Spannen von Gegenständen in Handlingseinrichtungen und dergleichen sind Vorrichtungen bekannt, bei welchen das Werkstück durch zwei linear gegeneinander bewegte Spannbacken, vorzugsweise Prismaspannbacken erfasst und klemmend gehalten wird. Zur Bewegung der Spannbacken dienen Spannschlitten, die durch geeignete Betätigungsmittel gegeneinander bewegt werden.
Um die Spannschlitten spiegelsymmetrisch gegeneinander zu bewegen, ist es bekannt, die Spannschlitten über eine Spindel mittels eines Rechts- und eines Linksgewindes anzutreiben.
Hier greift der Antrieb, vorzugsweise ein elektromotorischer oder hydraulischer Antrieb an der Spindel an.
Weiter ist es bekannt, die Spannschlitten über druckmittelbeaufschlagte Zylinder-Kolben-Aggregate anzutreiben. Bei solchen druckmittelbeaufschlagten Spannvorrichtungen muss durch
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zusätzliche Massnahmen für einen zentrischen Gleichlauf der Spannschlitten gesorgt werden, um ein zentrisches Spannen zu gewährleisten. Aus der DE 93 13 787 U1 ist es hierzu bekannt, die durch zwei druckmittelbeaufschlagte Kolben gegeneinander verschiebbaren Spannschlitten über Zahnstangen und ein gemeinsames Ritzel in ihrer gegenläufigen Bewegung zu koppeln. Der Aufbau dieser Vorrichtung ist allerdings nicht spiegelsymmetrisch, so dass unterschiedliche Wärmeausdehnung im Betrieb zu Ungenauigkeiten der Zentrierung führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum zentrierten Spannen von Werkstücken oder dergleichen zu schaffen, die einfach und kompakt aufgebaut ist und eine hohe Zentriergenauigkeit gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäss erfolgt der Antrieb der beiden Spannschlitten über jeweils einen zugeordneten druckmittelbeaufschlagten Kolben. Um den zentrischen Gleichlauf der beiden Kolben und damit der Spannschlitten zu gewährleisten, ist eine Spindel vorgesehen, die mit zueinander gegenläufigen nicht selbsthemmenden Gewinden in die beiden Kolben eingreift. Die Kolben sind unverdrehbar geführt, so dass die druckmittelbeaufschlagte Verschiebung der Kolben zu einer Drehung der Spindel und damit zu einem zwangsläufigen Gleichlauf der Bewegung beider Kolben führt.
Aufgrund des über die Spindel erzwungenen Gleichlaufs ist es an sich ausreichend, wenn einer der beiden Kolben durch das Druckmittel beaufschlagt und angetrieben wird. Bevorzugt wird jedoch eine Ausführung, bei welcher beide Kolben symmetrisch durch das Druckmittel beaufschlagt werden. Dies hat zum einen
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den Vorteil, dass sich die von dem Druckmittel beaufschlagte Kolbenfläche und damit die Vorschubkraft verdoppelt. Zum zweiten bewirkt die symmetrische Beaufschlagung beider Kolben mit dem Druckmittel, dass unvermeidliche Spieltoleranzen sich nicht auf die Genauigkeit der Zentrierung auswirken.
Der symmetrische Aufbau der Vorrichtung sowohl in Bezug auf die Kolben als auch in Bezug auf die Spindel und deren Lagerung bedingt, dass Wärmeausdehnungen sich stets symmetrisch auswirken und die Genauigkeit der Zentrierung nicht nachteilig beeinflussen.
Die Gewinde der Spindeln sind vorzugsweise als Kugelrolltriebe ausgebildet, so dass die Gewinde praktisch spielfrei sind. Dadurch erfolgt auch die Umkehr der Hubrichtung der Kolben exakt symmetrisch.
Die die gegenläufigen Gewinde der Spindel aufnehmenden Muttergewinde der Kolben können je nach Material der Kolben unmittelbar als Gewindebohrungen in den Kolben ausgearbeitet sein oder können durch in die Kolben eingesetzte Muttern gebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführung dient als Zylinder für beide Kolben ein Strangpressprofil aus einem Nichteisenmetall. In die durchgehende Bohrung des Strangpressprofils werden die Kolben mit der zwischen den Kolben angeordneten Spindel und deren Lagerung als vormontierte Baueinheit eingeschoben. Die beiden Stirnflächen des Strangpressprofils werden dicht verschlossen, so dass die Kolben, die Spindel und deren Lagerung vollständig gegen Schmutz, Späne usw. gekapselt sind. Das Druckmittel zum Beaufschlagen der Kolben wird über Bohrungen des Strangpressprofils zugeführt.
In einer bevorzugten Ausführung dient Hydrauliköl als Druckmittel. In diesem Falle füllt das Hydrauliköl den ganzen Zylinderinnenraum des Strangpressprofils aus, so dass das Hydrau-
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liköl nicht nur die Schmierung der Kolben bewirkt, sondern insbesondere auch die Spindel und deren Lagerung sich in dem von dem Hydrauliköl gefüllten Zylinderraum befindet. Die Vorrichtung ist dadurch praktisch wartungsfrei.
Die Ausbildung des die Kolben führenden Zylinders als Strangpressprofil ergibt einen äusserst kompakten Aufbau, da dieses Strangpressprofil gleichzeitig auch als Führungsschiene für die Spannschlitten dienen kann. Ist die Härte des Materials des Strangpressprofils insbesondere bei hohen Kippbeanspruchungen der Spannschlitten nicht ausreichend, so können auf das Stranggussprofil zusätzlich gehärtete Führungen aufgesetzt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Vorrichtung und Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss der
Schnittlinie a-b in Fig. 1.
Die Vorrichtung weist ein Stranggussprofil 10 aus einem Nichteisen-Metall, vorzugsweise aus Aluminium auf. Eine durchgehende zylindrische Bohrung 12 des Stranggussprofils 10 dient als Zylinder. Die Unterseite des Stranggussprofils 10 ist mit einem in Längsrichtung verlaufenden Flansch 14 versehen, in welchen Bohrungen zur Befestigung der Vorrichtung eingebracht werden können.
Die Oberseite des Stranggussprofils 10 ist als Schlittenführung 16 ausgebildet. Auf der Schlittenführung 16 laufen spielfrei geführt zwei Spannschlitten 18. Auf den Spannschlitten 18 können in an sich bekannter Weise Spannbacken, z. B. Prismaspannbacken oder dergleichen montiert werden.
In der Zylinderbohrung 12 laufen axial verschiebbar zwei Kolben 20 und 22, die jeweils durch Kolbenringe 24 abgedichtet
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sind. In die Mantelfläche der Kolben 20 und 22 ist jeweils ein Mitnehmerkeil 26 eingesetzt. Der Mitnehmerkeil 26 ist in einem Längsschlitz 28 des Stranggussprofils geführt und in den jeweiligen Spannschlitten 18 eingesetzt. Die Mitnehmerkeile 26 dienen somit einerseits als Verdrehsicherung für die Kolben 20 und 22 und andererseits als Mitnehmer, um die Spannschlitten 18 mittels der Kolben 20 bzw. 22 auf der Schlittenführung 16 zu verschieben.
In die einander zugewandten inneren Stirnflächen der Kolben 20 und 22 ist jeweils eine koaxiale Sackbohrung 30 eingebracht.
Weiter ist in die einander zugewandten Stirnflächen der Kolben 20 und 22 jeweils eine Gewindemutter 32 verdrehfest eingesetzt, deren Gewindebohrung mit der Sackbohrung 30 fluchtet.
Die Gewindemutter 32 des linken Kolbens 20 weist dabei ein Linksgewinde auf, während die Gewindemutter 32 des rechten Kolbens 22 ein Rechtsgewinde aufweist. Die Steigung der Gewinde der beiden Gewindemuttern 32 ist gleich. Die Gewinde der Gewindemuttern 32 sind nichtselbsthemmend.
Um die Gewinde der Gewindemuttern 32 nichtselbsthemmend und mit minimalem Spiel auszubilden, sind die Gewinde als Kugelrolltriebe ausgebildet.
Eine Spindel 34 ist koaxial zwischen die beiden Kolben 20 und 22 eingesetzt. Die Spindel 34 weist an ihren beiden Enden gegenläufige Gewindeabschnitte 36 auf, die in die Gewinde der Gewindemuttern 32 eingreifen. Der Gewindeabschnitt 36 am linken Ende der Spindel 34 weist somit ein Linksgewinde auf, während der Gewindeabschnitt 36 am rechten Ende der Spindel 34 ein Rechtsgewinde aufweist.
Axial mittig ist an der Spindel 34 ein Lagerbund 38 angedreht.
Die Spindel 34 sitzt mit diesem Lagerbund 38 in einem Lagerblock 40, wobei der Lagerbund 38 durch axiale Wälzlager 42 zwischen einem Innenbund 44 des Lagerblocks 40 und einem in diesen eingeschraubten Stützring 46 drehbar gelagert ist. Der
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Aussenumfang des Lagerblockes 40 entspricht dem Innenumfang der Zylinderbohrung 12.
Zur Montage wird die Spindel 34 in den Lagerblock 40 eingesetzt und die Kolben 20 und 22 werden auf die Spindel 34 aufgeschraubt. Dann werden die Kolben 20,22 mit der Spindel 34 und deren Lagerung in dem Lagerblock 40 als eine komplette vormontierte Baueinheit in die Zylinderbohrung 12 des Stranggussprofils 10 eingeschoben und die Mitnehmerkeile 26 durch die Längsschlitze 28 in die Kolben 20 und 22 eingesetzt. Eine radial in das Stranggussprofil 10 eingedrehte Fixierungsschraube 48 greift in eine radiale Bohrung des Lagerblockes 40, um diesen in der Zylinderbohrung 12 zu fixieren und damit die Spindel 34 und die Kolben 20,22 mit den Spannschlitten 18 zu zentrieren. Anschliessend wird die Zylinderbohrung 12 an den beiden Stirnflächen jeweils durch einen Zylinderdeckel 50 verschlossen, der mittels eines Dichtungsringes 52 abgedichtet ist.
Parallel zu der Zylinderbohrung 12 führen Druckmittelbohrungen 54 und 56 durch das Stranggussprofil 10. Querbohrungen 58 verbinden die Druckmittelbohrung 54 jeweils mit den Zylinderkammern zwischen den äusseren Stirnflächen der Kolben 20 und 22 und den Zylinderdeckeln 50. Querbohrungen 60 verbinden jeweils die Druckmittelbohrung 56 mit den Zylinderkammern zwischen den inneren Stirnflächen der Kolben 20 und 22 und dem Lagerblock 40. Die Querbohrungen 58 und 60 werden nach dem Einbringen in das Stranggussprofil 10 nach aussen verschlossen.
Den Druckmittelbohrungen 54 und 56 wird zur Betätigung der Vorrichtung gesteuert Hydrauliköl zugeführt. Werden die Kolben 20 und 22 über die Druckmittelbohrung 54 mit Hydrauliköl beaufschlagt, so werden die Kolben 20 und 22 gegeneinander geschoben. Bei der Verschiebung der Kolben 20 und 22 versetzen diese über die Gewindemuttern 32 und die Gewindeabschnitte 36 die Spindel 34 in Drehung. Die Spindel 34 erzwingt dadurch einen absoluten Gleichlauf der Kolben 20 und 22 in Bezug auf
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das Zentrum. In entsprechendem zentrischen Gleichlauf werden die Spannschlitten 18 durch die Kolben 20 und 22 für die Schliessbewegung mitgenommen.
Durch den auf die Kolben 20 und 22 wirkenden Hydraulikdruck wird das eventuell in den Gewinden 32, 36 und der Lagerung der Spindel 34 verbleibende Spiel herausgenommen, so dass die Spannschlitten 18 in ihrer Schliessbewegung völlig spielfrei zentriert gleichlaufen.
Zum Öffnen der Spannvorrichtung werden die Kolben 20 und 22 über die Druckmittelbohrung 56 beaufschlagt, so dass sie auseinanderbewegt werden.
Die Kolben 20 und 22 sowie die Spindel 34 mit ihrer Lagerung sind vollständig in dem Stranggussprofil 10 gekapselt und somit gegen Schmutz, Späne und sonstige Umgebungseinflüsse geschützt. Da die Zylinderbohrung 12 vollständig mit Hydrauliköl gefüllt ist, sind die Kolben 20 und 22, die Gewinde 32,36 und die Wälzlager 42 stets von Hydrauliköl umgeben und zwangsläufig geschmiert.
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Bezugszeichenliste 10 Stranggussprofil 12 Zylinderbohrung 14 unterer Flansch 16 Schlittenführung 18 Spannschlitten 20 linker Kolben 22 rechter Kolben 24 Kolbenringe 26 Mitnehmerkeil 28 Längsschlitz 30 Sackbohrung 32 Gewindemutter 34 Spindel 36 Gewindeabschnitte 38 Lagerbund 40 Lagerblock 42 Wälzlager 44 Innenbund 46 Stützring 48 Fixierungsschraube 50 Zylinderdeckel 52 Dichtungsring 54 Druckmittelbohrung A 56 Druckmittelbohrung B 58 Querbohrung zu A 60 Querbohrung zu B