CH678157A5

CH678157A5 -

Info

Publication number: CH678157A5
Application number: CH1384/89A
Authority: CH
Inventors: Bernhard Drassdo; Volkmar Guenther; Volker Moebius; Horst Neundorf; Klaus Schulze; Joerg Wendland
Original assignee: Werkzeugmasch Heckert Veb
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1991-08-15
Also published as: DD272817A1; DE3908588A1

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Klemmen einer linear verschiebbaren Baugruppe in einer Führungsbaugruppe gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. Sie ist insbesondere bei Werkzeugmaschinen einsetzbar, deren während des Arbeitsprozesses nicht bewegte Achsen stillgelegt und mit den Führungsbaugruppen verklemmt werden. The invention relates to a device for clamping a linearly displaceable assembly in a guide assembly according to the preamble of independent claim 1. It can be used in particular in machine tools whose axes that are not moved during the work process are shut down and clamped to the guide assemblies.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Klemmen und Bremsen von Maschinenachsen bekannt, die nach dem Reibschlussprinzip arbeiten. Die manuell, elektrisch oder hydraulisch aufgebrachte Kraft dient direkt oder über mechanische oder hydraulische Zwischenelemente verstärkt zur Klemmung, wie beispielsweise in DD-WP 2871, DRP 737133 und DE-AS 1 159 241 beschrieben. Various devices for clamping and braking machine axes are known, which operate on the principle of frictional engagement. The manually, electrically or hydraulically applied force is used for clamping directly or via mechanical or hydraulic intermediate elements, as described for example in DD-WP 2871, DRP 737133 and DE-AS 1 159 241.

Bei anderen Lösungen wird die Klemmkraft durch Federn unmittelbar oder durch Zwischenglieder verstärkt aufgebracht und die Klemmung durch hydraulische oder elektrische Antriebsglieder gelöst. Eine solche hydraulisch-mechanische Klemmeinheit ist durch DD-WP 74 164 und DD-WP 82 865 bekanntgeworden. In other solutions, the clamping force is applied directly by springs or reinforced by intermediate links, and the clamping is released by hydraulic or electric drive links. Such a hydraulic-mechanical clamping unit has become known from DD-WP 74 164 and DD-WP 82 865.

Der Nachteil derartiger Einrichtungen besteht darin, dass sehr hohe Klemmkräfte entweder eine entsprechend gross ausgelegte Kraftquelle oder einen Übersetzungsmechanismus zwischen Kraftquelle und Ktemmstelle verlangen. Daraus ergeben sich Bauraumprobleme sowie Reibungsverluste im Übersetzungsgetriebe und damit ein geringer Wirkungsgrad. The disadvantage of such devices is that very high clamping forces either require a correspondingly large power source or a translation mechanism between the power source and the clamping point. This results in installation space problems and friction losses in the transmission gear and thus a low level of efficiency.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Klemmvorrichtungen besteht darin, dass durch diese selbst oder durch Einbau- und Führungsfehler äussere Kräfte zwischen der verschiebbaren und der Führungsbaugruppe entstehen. Another disadvantage of these known clamping devices is that external forces arise between the displaceable and the guide assembly due to them themselves or due to installation and guide errors.

Durch DD-AP 122 933 ist eine Vorrichtung zum Klemmen eines stufenlos verstellbaren Teils einer Werkzeugmaschine bekanntgeworden, bei der die Klemmkraft dadurch erhöht wird, dass eine formschlüssige Klemmung die kraftschlüssige ergänzt Da sich während des Klemmvorganges das bewegliche Spannstück zunächst formschlüssig zentriert, bevor die von zwei Arbeitszylindern aufgebrachte Klemmkraft über Keilflächen wirksam wird, werden durch Formschluss mögliche Verspan-nungen zwischen verschiebbarer und Führungsbaugruppe klein gehalten. Die durch Reibung an den Keilflächen bedingten Axialkräfte werden allerdings nicht beseitigt. Ausserdem ist die Parallelität der Klemmflächen zur Fürungsbahn zu gewährleisten, so dass Herstetlungs- und Montagefehler zu unerwünschten äusseren Kraftwirkungen führen. Weiterhin ist auch diese Klemmeinrichtung infolge der beiden Arbeitszylinder bau- und platzaufwendig. A device for clamping a continuously adjustable part of a machine tool has become known from DD-AP 122 933, in which the clamping force is increased in that a positive clamping supplements the non-positive since the movable clamping piece is initially positively centered during the clamping process, before that of two If the clamping force applied to the working cylinders is effective via wedge-shaped surfaces, any possible tension between the sliding and the guide assembly is kept small by positive locking. However, the axial forces caused by friction on the wedge surfaces are not eliminated. In addition, the parallelism of the clamping surfaces to the guideway must be ensured, so that manufacturing and assembly errors lead to undesired external force effects. Furthermore, this clamping device is also construction and space consuming due to the two working cylinders.

In DD-WP 131 234 ist eine Klemmeinrichtung zur beiderseitigen Klemmung des Schlittens einer Werkzeugmaschine dargestellt, deren auf einer Klemmspindel gegensinnig bewegte Klemmbacken über ein in Führungsbolzen geführtes Stützrohr ein in sich geschlossenes System bilden. Dadurch ist eine Parallelität der Kfemmflächen zur Führungsbahn nicht mehr erforderlich, so dass die Anforderungen an die Herstellgenauigkeit sinken. Es treten keine Stützkräfte auf das Maschinenbett auf. Nachteilig ist jedoch, dass sich die Klemmkräfte im Schlitten abstützen und diesen deformieren und dass trotz des hohen Wirkungsgrades eine geringe Klemmkraft, bedingt durch alleinigen Reibschluss erzielt wird. Diese Einrichtung kann deshalb an Genauigkeitswerkzeugmaschinen nicht eingesetzt werden und ausserdem dann nicht, wenn hohe Bearbeitungskräfte von der Klemmung aufgenommen werden müssen. DD-WP 131 234 shows a clamping device for clamping the slide of a machine tool on both sides, the clamping jaws of which move in opposite directions on a clamping spindle and form a self-contained system via a support tube guided in guide bolts. As a result, parallelism of the contact surfaces to the guideway is no longer necessary, so that the requirements for manufacturing accuracy decrease. There are no supporting forces on the machine bed. However, it is disadvantageous that the clamping forces are supported in the slide and deform it and that, despite the high efficiency, a low clamping force is achieved due to the frictional engagement alone. This device can therefore not be used on precision machine tools and also not when high machining forces have to be absorbed by the clamping.

Die Erfindung hat das Ziel, eine Einrichtung zum Klemmen einer linear verschiebbaren Baugruppe in einer Führungsbaugruppe zu schaffen, die mit einer kleinen Kraftquelle und ohne Übersetzungsglieder an der Klemmstelle hohe Klemmkräfte und grosse Übertragungssteifen erzielt und gleichzeitig Montage- und Führungsfehfer kompensiert. The invention has for its object to provide a device for clamping a linearly displaceable assembly in a guide assembly, which achieves high clamping forces and large transmission stiffnesses with a small power source and without translation elements at the clamping point and at the same time compensates assembly and guide errors.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweiseitige Klemmung mittels auf einer Klemmspindel gegensinnig bewegter Klemmbacken so auszuführen, dass sich die Klemmelemente während des Klemmvorganges selbst zentrieren und eine kombinierte form- und kraftschlüssige Verbindung ohne Zwischenglieder erfolgt. The invention has for its object to perform a two-sided clamping by means of clamping jaws moving in opposite directions on a clamping spindle so that the clamping elements center themselves during the clamping process and a combined positive and non-positive connection takes place without intermediate members.

Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Klemmbacken zentrisch mit Spiel aufgenommen und zwischen Anschlägen lose geführt sind und jede Klemmbacke drei Klemmkeile aufweist, wobei die Keilflächen von zwei Klemmkeilen längs der Führungsrichtung verlaufen und mit einer keilförmigen Klemmnut der linear verschiebbaren Baugruppe korrespondieren und der dritte Klemm-keil auf der Gegenseite mittig versetzt angeordnet, mit Keilflächen quer zur Führungsrichtung versehen und in rechtwinklig zu den Klemmnuten verlaufenden Prismennuten der Führungsbaugruppe grob fixiert ist. Während des Klemmvorganges werden die Klemmbacken durch die Kraftquelle in Klemmkraftrichtung verstellt. Zunächst zentrieren sich die Klemmkeile der Klemmbacken selbsttätig zwischen den rechtwinklig zueinander verlaufenden Prismennuten der Führungsbaugruppe und den Klemmnuten der linear verschiebbaren Baugruppe, ohne äussere Kräfte zwischen diesen Baugruppen hervorzurufen. Anschliessend führt ihre Keilwirkung zu einer Klemmkrafterhöhung gegenüber der Kraft, mit der sie aufeinandergedrückt werden, Durch die kombinierte kraft- und formschlüssige Klemmung entsteht eine statisch stabile Verbindung in Art einer Dreipunktauflage, wodurch eine sehr hohe Steife erzielt wird. According to the invention, this object is achieved in that the clamping jaws are centered with play and are loosely guided between stops and each clamping jaw has three clamping wedges, the wedge surfaces of two clamping wedges running along the guide direction and corresponding to a wedge-shaped clamping groove of the linearly displaceable assembly and the third The clamping wedge is offset in the middle on the opposite side, provided with wedge surfaces transversely to the guide direction and roughly fixed in prism grooves of the guide assembly which run at right angles to the clamping grooves. During the clamping process, the clamping jaws are adjusted in the direction of the clamping force by the power source. First, the clamping wedges of the clamping jaws automatically center between the prism grooves of the guide assembly, which run at right angles to one another, and the clamping grooves of the linearly displaceable assembly, without causing external forces between these assemblies. Subsequently, their wedge effect leads to an increase in the clamping force compared to the force with which they are pressed together. The combined non-positive and positive clamping creates a statically stable connection in the manner of a three-point support, which results in very high rigidity.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Anschläge für die eine Klemmbacke von einer mit einem Arbeitszylinder verbundenen Führungsbuchse und die Anschläge für die andere Klemmbacke von einer mit einer Kolbenstange verbundenen Führungsbuchse gebildet. Ein an der Führungsbaugruppe befestigter, U-förmiger Grundkörper nimmt die Führungsbaugruppe mit der Kolbenstange zwischen Führungsbohrungen auf. Diese Anordnung ermöglicht die Klemmung durch einen hydraulischen Arbeitszylinder, eine zweite Kraftquelle für das Öffnen bzw. Schliessen erübrigt sich. In a preferred embodiment of the invention, the stops for one jaw are formed by a guide bush connected to a working cylinder and the stops for the other jaw are formed by a guide bush connected to a piston rod. A U-shaped base body fastened to the guide assembly receives the guide assembly with the piston rod between guide bores. This arrangement enables clamping by means of a hydraulic working cylinder, a second power source for opening and closing is not necessary.

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In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Führungsbuchse und einem radialen Vorsprung der Kolbenstange eine Hubbegrenzung H voreinstellbar, so dass die Klemmung geöffnet wird, ohne dass vom Arbeitszylinder aufgebrachte Kräfte auf den tragenden Grundkörper wirken. In an expedient embodiment of the invention, a stroke limitation H can be preset between the guide bush and a radial projection of the piston rod, so that the clamping is opened without forces exerted by the working cylinder acting on the supporting base body.

In weiterer Ausbildung der Erfindung trägt ein mit der Führungsbaugruppe verbundener Aufnahmebock die Prismennuten, und Bohrungen im Aufnahmebock und in den Klemmbacken zu beiden Seiten und in gleicher Höhe der Klemmkeile nehmen eine Schrauben-Mutter-Verbindung mit axialem und radialem Spiel auf. Zweckmässigerweise ist an der linear verschiebbaren Baugruppe eine Klemmleiste mit den Klemmnuten befestigt. In a further embodiment of the invention, a mounting bracket connected to the guide assembly carries the prism grooves, and bores in the mounting bracket and in the clamping jaws on both sides and at the same height of the clamping wedges accommodate a screw-nut connection with axial and radial play. A terminal strip with the clamping grooves is expediently fastened to the linearly displaceable assembly.

Erfindungsgemäss können die Keilflächen der Klemmkeiie als Reibflächen mit entsprechenden Reibbelägen ausgebildet sein, um die Klemmkraft weiter zu erhöhen. According to the invention, the wedge surfaces of the clamping jaws can be designed as friction surfaces with corresponding friction linings in order to further increase the clamping force.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt, in den Zeichnungen zeigen: The invention is illustrated in more detail using an exemplary embodiment, in the drawings:

Fig. 1 die Klemmeinrichtung in Vorderansicht im Schnitt; Figure 1 shows the clamping device in front view in section.

Fig. 2 eine Einzelheit der Verbindung der Klemmeinrichtung mit der Führungsgruppe im Schnitt A-A der Fig. 1 ; Fig. 2 shows a detail of the connection of the clamping device with the guide group in section A-A of Fig. 1;

Fig. 3 eine Klemmbacke der Klemmeinrichtung in klemmseitiger Draufsicht Fig. 3 shows a clamping jaw of the clamping device in a top view on the clamping side

An einer Führungsbaugruppe 1, beispielsweise einem Werkzeugmaschinenbett, sind ein U-förmiger Grundkörper 2 mit den Führungsbohrungen 3 und 4 und ein Aufnahmebock 5 angeschraubt. A U-shaped base body 2 with the guide bores 3 and 4 and a mounting bracket 5 are screwed to a guide assembly 1, for example a machine tool bed.

Mit einer linear verschiebbaren Baugruppe 6, z.B. dem Schlitten einer Werkzeugmaschine, ist eine Klemmleiste 7 verbunden. With a linearly displaceable assembly 6, e.g. the slide of a machine tool, a terminal block 7 is connected.

Die Klemmleiste 7 besitzt an beiden Seiten in Führungsrichtung verlaufende Klemmnuten 8, während der Aufnahmebock 5 dazu rechtwinklige Prismennuten 9 aufweist. The clamping strip 7 has clamping grooves 8 running on both sides in the guide direction, while the mounting bracket 5 has prism grooves 9 at right angles thereto.

In den Führungsbohrungen 3 und 4 liegen Führungsbuchsen 10, 11 für die Kolbenstange 12. Die Kolbenstange 12 und die Führungsbuchse 11 bilden die innere bzw. äussere Aufnahme für den Arbeitszylinder 13. Die Führungsbuchse 11 besitzt radial überstehende Anschläge 14 und 15 und die Führungsbuchse 10 radiale Anschläge 16 und 17. Koaxial zur Kolbenstange 12 ist zwischen den Anschlägen 14 und 15 der Führungsbuchse 11 bzw. 16 und 17 der Führungsbuchse 10 je eine Klemmbacke 18 in einer zentrischen Aufnahmebohrung 19 gelagert, deren Durchmesser grösser ist als der ihrer Lagerstelle. Die Klemmbacken 18 weisen eine geringere Breite auf als der Abstand der Anschläge 14 und 15 bzw. 16 und 17. In the guide bores 3 and 4 are guide bushes 10, 11 for the piston rod 12. The piston rod 12 and the guide bush 11 form the inner and outer receptacle for the working cylinder 13. The guide bush 11 has radially projecting stops 14 and 15 and the guide bush 10 radial Stops 16 and 17. Coaxial to the piston rod 12, a jaw 18 is mounted in a central receiving bore 19 between the stops 14 and 15 of the guide bush 11 and 16 and 17 of the guide bush 10, the diameter of which is larger than that of its bearing point. The clamping jaws 18 have a smaller width than the distance between the stops 14 and 15 or 16 and 17.

Jede Klemmbacke 18 besitzt zwei Klemmkeile 20 mit Keilflächen längs der Führungsrichtung und auf der gegenüberliegenden Seite mittig versetzt einen Klemmkeil 21 mit Keilflächen quer zur Führungsrichtung (Fig. 3). Die Klemmbacken 18 sind mittels der Klemmkeile 21 in den Prismennuten 9 des Aufnahmestocks 5 grob fixiert, indem zu beiden Seiten der Klemmkeile 21 die Klemmbacken 18 mit Bohrungen 22 Each clamping jaw 18 has two clamping wedges 20 with wedge surfaces along the guide direction and on the opposite side, offset in the middle, a clamping wedge 21 with wedge surfaces transverse to the guide direction (FIG. 3). The clamping jaws 18 are roughly fixed by means of the clamping wedges 21 in the prism grooves 9 of the receiving stick 5, by the clamping jaws 18 with bores 22 on both sides of the clamping wedges 21

und der Aufnahmebock 5 mit Bohrungen 23 versehen sind, die einen wesentlich grösseren Durchmesser als Halteschrauben 24 aufweisen, die die Klemmbacken 18 und den Aufnahmebock 5 mittels Muttern 25 lose verbinden (Fig. 2). and the mounting bracket 5 are provided with bores 23 which have a substantially larger diameter than retaining screws 24 which loosely connect the clamping jaws 18 and the mounting bracket 5 by means of nuts 25 (FIG. 2).

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: The mechanism works as follows:

Wird der Arbeitszylinder 13 mit Druck so beaufschlagt, dass seine Kolbenstange 12 einfährt, werden die Klemmbacken 18 über die Anschläge 14 und 17 aufeinanderzubewegt. Da sie aufgrund ihrer Lagerung frei höhen- und seitenbeweglich sind, zentrieren sich die Klemmkeiie 20 und 21 in den Klemmnuten 8 und Prismennuten 9 und gleichen Ungenauig-keiten in den Führungs- und Klemmflächen aus. Mit zunehmendem Kolbendruck entwickeln die Klemmkeile 20,21 die wirksame Klemmkraft, die um so grösser ist, je kleiner der Winkel Alpha ist. Es entsteht eine Art statisch stabile Dreipunktauflage. Der Arbeitszylinder 13 übt keine äussere Kraft auf die Führungsbaugruppe 1 und die linear verschiebbare Baugruppe 6 aus, weil er sich über die Führungsbuchsen 10,11 axial der Lage der Klemmbacken 18 an-passt. Die Klemmkraft kann weiter erhöht werden, wenn die Keilflächen der Klemmkeiie 20 und 21 mit Reibbelägen versehen werden. Soll diese in Fig. 1 dargestellte Klemmung geöffnet werden, fährt die Kolbenstange 12 aus dem Arbeitszylinder 13 heraus. Zunächst wird durch den Anschlag 16 die linke Klemmbacke 18 nach aussen gedrückt, bis sie sich an den Grundkörper 2 anlegt. Dadurch wird die Kolbenstange 12 an einer Weiterbewegung in dieser Richtung gehindert, die nunmehr den Arbeitszylinder 13 in die andere Richtung verschiebt. Dabei löst der Anschlag 15 die rechte Klemmbacke 18, und es ergibt sich die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Stellung. Der Öffnungsvorgang wird durch die Hubbegrenzung H beendet, indem die Führungsbuchse 11 gegen einen radialen Vorsprung der Kolbenstange 12 trifft. If the working cylinder 13 is pressurized so that its piston rod 12 retracts, the clamping jaws 18 are moved towards one another via the stops 14 and 17. Since they are freely movable in height and laterally due to their mounting, the clamping keys 20 and 21 center in the clamping grooves 8 and prism grooves 9 and equal inaccuracies in the guide and clamping surfaces. With increasing piston pressure, the clamping wedges 20, 21 develop the effective clamping force, which is greater the smaller the angle alpha. A kind of statically stable three-point support is created. The working cylinder 13 does not exert any external force on the guide assembly 1 and the linearly displaceable assembly 6 because it adapts axially to the position of the clamping jaws 18 via the guide bushings 10, 11. The clamping force can be increased further if the wedge surfaces of the clamping jaws 20 and 21 are provided with friction linings. If this clamping shown in FIG. 1 is to be opened, the piston rod 12 moves out of the working cylinder 13. First, the left jaw 18 is pressed outward by the stop 16 until it rests on the base body 2. As a result, the piston rod 12 is prevented from moving further in this direction, which now displaces the working cylinder 13 in the other direction. The stop 15 releases the right jaw 18, and the position shown in dashed lines in FIG. 1 results. The opening process is ended by the stroke limitation H in that the guide bush 11 hits against a radial projection of the piston rod 12.

Claims

1. Device for clamping a linearly displaceable assembly in a guide assembly with two clamping jaws moving in opposite directions on a clamping spindle, characterized in that the clamping jaws (18) are centered with play and are loosely guided between stops (14; 15; 16; 17) and each clamping jaw (18) has three clamping wedges (20; 21), the wedge surfaces of two clamping wedges (20) running along the guide direction and corresponding to a wedge-shaped clamping groove (8) of the linearly displaceable assembly (6) and the third clamping wedge (21) arranged offset on the opposite side in the middle, provided with wedge surfaces transversely to the guide direction and roughly fixed in prism grooves (9) of the guide assembly (1) running at right angles to the clamping grooves (8).

2. Device according to claim 1, characterized in that the stops (14; 15) for the one jaw (18) of a with a working cylinder (13) connected guide bushing (11) and the stops (16; 17) for the other jaw (18) connected by a piston rod (12)

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NEN guide bushing (10) are formed and that a U-shaped base body (2) fastened to the guide assembly (1) receives the guide bushings (10; 11) with the piston rod (12) between guide bores (3; 4).

3. Device according to claim 2, characterized in that a stroke limitation H can be preset between the guide bush (11) and a radial projection of the piston rod (12).

4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that a with the guide assembly (1) connected mounting bracket (5) carries the prism grooves (9) and bores (22; 23) ïm mounting bracket (5) and in the clamping jaws ( 18) on both sides and at the same height of the clamping shaft (21), take up a screw-nut connection (24; 25) with axial and radial play.

5. Device according to one of the claims 1-

4, characterized in that a clamping strip (7) with the clamping grooves (8) is attached to the linearly displaceable assembly (6).

6. Device according to one of claims 1-

5, characterized in that the wedge surfaces of the clamping wedges (20; 21) are designed as friction surfaces with corresponding friction linings.

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