DE10022228A1 - Werkstück-Spannsystem, insbesondere Maschinenschraubstock, sowie Spannantrieb hierfür - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung schlägt erstmalig ein Werkstück-Spannsystem (150), insbesondere einen Maschinenschraubstock, mit einem Grundkörper (2, 2', 2'') und wenigstens einem, relativ zur Längsachse (X) des Grundkörpers (2, 2', 2'') verschieblichen, beweglichen Backen (40, 154) und wenigstens einem relativ zum Grundkörper (2, 2', 2'') feststehenden Backen (40, 152), sowie einem sich gegen den Grundkörper (2, 2', 2'') abstützenden, auf den beweglichen Backen (40, 154) einwirkenden Spannantrieb (60) vor. Dabei ist der Grundkörper (2, 2', 2'') im Querschnitt in der Art eines U-Profils mit einer Basis (6) und mit zwei sich daran anschließenden aufrechten Schenkeln (10), insbesondere einstückig, ausgebildet. Im sich zwischen den Schenkeln (10) oberhalb der Basis (6) in Längsrichtung des Grundkörpers (2, 2', 2'') erstreckenden Freiraum (12) ist ein sich ebenfalls in Längsrichtung (X) erstreckender Schlitten (20, 20', 20'') angeordnet, der relativ zum Grundkörper (2, 2', 2'') verschieblich gelagert ist, wobei die obere, dem Werkstück zugewandte Oberfläche des Schlittens (20, 20', 20'') bündig mit der oberen Oberfläche des Grundkörpers (2, 2', 2'') bzw. dessen Schenkel (10) abschließt. Der Spannantieb (60) als auch der feststehende Backen (40, 152) sind an der dem Bediener zugewandten Seite am Grundkörper (2, 2', 2'') befestigt, wobei der Spannantrieb (60) zum Spannen eines Werkstücks (158) eine Spannkraft über den beweglichen Schlitten (20, 20', 20'') auf den darauf gegenüber ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkstück-Spannsystem, insbesondere einen Maschinenschraubstock mit einem Grundkörper und wenigstens einem bewegli­ chen und wenigstens einem feststehenden Backen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie einen Spannantrieb hierfür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.

In der Praxis sind die verschiedenartigsten Ausführungsformen von Werkstück- Spannsystemen und insbesondere von Maschinenschraubstöcken zum Aufspannen von auf CNC-Fräsmaschinen zu bearbeitenden Werkstücken bekannt.

Bei diesen bekannten Maschinenschraubstöcken ist deren fester Backen am vom Bediener abgewandten Ende des von einer Spindel angetriebenen Schraubstocks ange­ ordnet. Demzufolge verläuft die Zuspannrichtung des beweglichen Backens vom Bedienpersonal weg zum vom Bediener abgewandten Ende des Schraubstockes hin. Dies bedeutet, daß das Bedienpersonal ein aufzuspannendes Werkstück in vom überge­ beugter Haltung - und bei großen Werkstücken sogar mit nach vorne von sich gestreckten Armen - gegen den vom Bedienpersonal entfernten festen Klemmbacken in Anlage bringen muß, bevor die Handkurbel betätigt werden kann, zum Zuspannen vermittels der sich vom Bedienpersonal weg zum einspannenden Werkstück hinbewe­ genden, frei beweglichen Klemmbacke. Dies führt zweifelsohne zu Bandscheibenpro­ blemen und bei schweren Werkstücken über die Zeit zu dauerhaften Schädigungen des Rückgrates des Bedienpersonals.

Der Antrieb dieser bekannten Maschinenschraubstöcke erfolgt generell über eine Gewindespindel, die im Normalfall mittels einer Kurbel drehend angetrieben wird. Verbesserte Ausführungsformen verfügen zum drehenden Antreiben der Spindel über eine Art Getriebe, das einen sog. Schnell- oder Eilgang zur Verfügung stellt, um die bewegliche Klemmbacke zügig von ihrer Ausgangsposition zur Anlage am zu bearbei­ tenden Werkstück zu bringen.

Ferner weisen diese Getriebe einen sog. Spanngang auf, der nach Anlage der Spannbacke am Werkstück automatisch wirksam wird und zum Aufbringen von Spann­ kräften dient. Verschiedentlich sind in der Praxis auch gewindespindelgetriebene Maschienenschraubstöcke mit einem pneumatischen oder hydraulischen Spindelantrieb bekannt geworden.

Eine beispielhafte Ausführungsform eines schraubspindelgetriebenen Maschinen­ schraubstocks mit einer feststehenden und einer beweglichen Backe ist beispielsweise in der EP 0 324 057 beschrieben. Eine weitere beispielhafte Ausführungsform bekannter spindelgetriebener Maschinenschraubstöcke ist in der DE 197 39 270 erläutert.

Ein wesentlicher Nachteil aller spindelgetriebenen Schraubstöcke ist, daß die bei der spanenden Bearbeitung des Werkstücks anfallenden Späne in den Arbeitsbereich des Schraubstocks fallen, sich dabei in den Gewindegängen der Spindel festsetzen und damit einen reibungslosen Betrieb des spindelgetriebenen Schraubstocks massiv stören, weshalb eine andauernde Reinigung der Gewindespindel und der Führungsnuten erfor­ derlich ist. Die hierzu in der Praxis teilweise vorgeschlagenen Abdeckbleche können nur unzulänglich Abhilfe schaffen.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten, spindelgetriebenen Aufspanneinrichtun­ gen ist, daß sie entweder mechanisch oder ausschließlich hydraulisch bzw. pneumatisch betrieben sind. Darüberhinaus weist keine der in der Praxis bekannten Spannvorrichtun­ gen eine korrekte Anzeige der tatsächlich wirksamen Spannkraft auf. Die Spannkraftan­ zeigen bekannter Werkstück-Spannsysteme folgen proportional dem Spannhub, der insbesondere bei duktilen Werkstoffen die plastische Deformation des einzuspannenden Werkstücks mit umfaßt. Dies führt zu einer Anzeige einer scheinbar vorliegenden, hohen Spannkraft, selbst wenn das einzuspannende Werkstück längst deformiert ist und aufgrund dessen ohne real wirksame Klemmung zwischen den Spannbacken ruht, so daß es trotz der angezeigten, vermeintlich wirksamen Spannkraft mühelos aus dem Schraubstock entnommen werden kann.

Die aus der Praxis bekannten Werkstück-Spannsysteme bzw. Maschinenschraub­ stöcke spannen zudem nur gegen den festen Backen, können ferner nicht als Lochra­ stertisch verwendet werden, und sind außerdem pflegeintensiv und störanfällig.

Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Werkstück-Spannsy­ stem, insbesondere einen Maschinenschraubstock vorzuschlagen, der bandscheiben­ schonend mit einem zu bearbeitenden Werkstück bestückt werden kann. Ferner soll das neue Werkstück-Spannsystem einen möglichst störungsfreien Betrieb ohne ständige Reinigung der Antriebseinheit gewährleisteten.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 10.

Das neuentwickelte Werkstück-Spannsystem mit einem Grundkörper und wenig­ stens einem, relativ zur Längsachse des Grundkörpers verschieblichen, beweglichen Backen und wenigstens einem, relativ zum Grundkörper feststehenden Backen, sowie einem sich gegen den Grundkörper abstützenden, auf den beweglichen Backen einwir­ kenden Spannantrieb, ist so ausgebildet, daß der wenigstens eine feststehende Backen nahe beim Bedienpersonal angeordnet ist, und daß der wenigstens eine bewegliche Backen auf der vom Bedienpersonal entfernten Seite zu liegen kommt. Ferner ist der Grundkörper im Querschnitt mit einer Basis mit zwei sich daran anschließenden aufrechten Schenkeln in der Art eines U-Profils, insbesondere einstückig ausgebildet. Im sich zwischen den Schenkeln oberhalb der Basis in Längsrichtung des Grundkörpers erstreckenden Freiraum ist ein sich ebenfalls in Längsrichtung erstreckender Schlitten angeordnet, der relativ zum Grundkörper verschieblich gelagert ist, wobei die obere, dem Werkstück zugewandte Oberfläche des Schlittens bündig mit der oberen Oberflä­ che des Grundkörpers bzw. dessen Schenkel abschließt. Ferner ist der Spannantrieb als auch der feststehende Backen an der dem Bediener zugewandten Seite am Grundkörper befestigt, wobei der Spannantrieb zum Spannen eines Werkstücks eine Spannkraft über den beweglichen Schlitten auf den darauf gegenüber dem Bediener befestigten bewegli­ chen Backen aufprägt.

Auf diese Weise wird der erfindungsgemäße Maschinenschraubstock bzw. das erfindungsgemäße Werkstück-Spannsystem erstmals nicht nur einlege- und bediener­ freundlich, sondern gewährleistet in vorteilhafter Weise beim Bedienpersonal eine bandscheibenschonende Arbeitsweise, da ein aufzuspannendes Werkstück nicht mehr in vorn übergebeugter Haltung - und bei großen Werkstücken erst recht nicht mehr mit nach vorne von sich gestreckten Armen - aufgespannt werden muß, was in der Vergan­ genheit zum Teil zu massiven dauerhaften Schädigungen des Rückgrates des Bedienper­ sonals führte. Beim erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystem kann erstmalig ein einzuspannendes Werkstück in aufrechter Haltung gegen den, dem Anwender zuge­ wandten Spannbacken direkt in Anlage gebracht und abgelegt werden. Danach kann der bewegliche Backen durch eine Bewegung zum Bedienpersonal hin, und damit zum anderen Ende des Werkstück hin, in Anlage zum Spannen gebracht werden, so daß das zu bearbeitende Werkstück dann in seiner Lage relativ zum Werkstück-Spannsystem festgelegt ist. Zudem ist mit dem erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystem erstma­ lig ein Auseinanderspannen und damit ein sogenanntes Topfspannen von innen möglich. Weiterhin eröffnet dieser erfindungsgemäße Maschinenschraubstock die Option einer Mehrfachaufspannung von mehreren Werkstücken durch Einsetzen mehrerer Backen, die in einem Spannvorgang miteinander in Linie verspannt werden können. Zudem können mehrere solcher Linien auch nebeneinander angeordnet werden. Ebenso ermög­ licht es das erfindungsgemäße Werkstück-Spannsystem eine Mehrzahl solcher Maschi­ nenschraubstöcke nebeneinander, über Kreuz oder sternförmig in einer Ebene anzuord­ nen. Ferner ist es damit möglich, eine Mehrzahl von Werkstück-Spannsystemen mit einer senkrechten Orientierung deren Längsachsen um einen ebenfalls senkrecht stehen­ den Zentralköper mit beispielsweise mehreckigem Querschnitt herum an dessen Umfangsflächen anzubringen, wobei der Zentralkörper wiederum gegebenenfalls drehend angetrieben werden kann. Somit kann insbesondere bei sogenannten Bearbeitungszentren der von diesen bzw. vom Maschinentisch beanspruchte Raum optimal ausgenutzt werden, was die Gesamtkosten senken hilft.

Die dem zu bearbeitenden Werkstück zugewandte Oberfläche ist beim erfin­ dungsgemäßen Werkstück-Spannsystem erstmalig in vorteilhafter Weise sowohl bereits beim Bestücken des Werkstück-Spannsystems mit dem zu bearbeitenden Werkstück als auch im sich daran anschließenden Betriebszustand dauerhaft eben und bündig geschlossen sowie weitestgehend abgedichtet, so daß Späne, die beim spanenden Bear­ beiten des Werkstücks zwangsläufig anfallen, nicht in das erfindungsgemäße Werk­ stück-Spannsystem eindringen und damit auch nicht zu aus der Praxis insbesondere bei den spindelgetriebenen Maschinenschraubstöcken bekannten Funktionsstörungen oder gar Ausfällen führen können.

Weitere vorteilhafte Aspekte, Varianten und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So kann beispielsweise bei einer bevorzugten Ausführungsform der Grundkörper und/oder der Schlitten aus Aluminium hergestellt sein. Dies bietet in vorteilhafter Weise eine kostengünstige Herstellung, indem der Grundkörper und/oder der Schlitten aus dem Vollen spanabhebend hergestellt wird. Ferner ergibt dies eine erhebliche Reduzierung des Gewichts des erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystems, ohne sich dabei Pro­ bleme mit dessen Festigkeit einzuhandeln. Denn die Kombination aus U-förmigem Grundkörper mit darauf befestigten, feststehenden Backen mit im Grundkörper gleiten­ dem Schlitten mit darauf befestigten, beweglichen Backen ergibt eine deutlich verbes­ serte Krafteinleitung als auch einen gleichmäßigeren Kraftfluß, als dies bei herkömmli­ chen, spindelgetriebenen Maschinenschraubstöcken der Fall ist.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind der Grundkörper und/oder der Schlitten aus einem gezogenen, geschmiedeten oder gegossenen Material herge­ stellt. Damit kann je nach Anwendungsfall der erfindungsgemäße Maschinenschraub­ stock in Bezug auf dessen Festigkeit bzw. Belastbarkeit für Spezialfälle optimiert werden, um den unterschiedlichen Anforderungen an verschiedene Bearbeitungspro­ zesse, in denen Werkstück-Spannsysteme einzusetzen sind, optimal gerecht werden zu können.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist als Gleitfläche auf dem Schlitten und/oder auf dem Grundkörper eine abriebfeste, vorzugsweise gehärtete, dünne Platte oder ein dünnes Blech montiert. Dies bietet in vorteilhafter Weise eine absolut plane, bündig schließende Oberfläche zum zu bearbeitenden Werkstück hin, die nicht nur ein Eindringen von beim spanenden Bearbeiten des Werkstücks anfallender Späne verhindert, sondern bei der auch erstmalig das Eindringen beispielsweise von Schleifstäuben weitestgehend ausgeschlossen ist, so daß ein im Prinzip absolut störungsfreies Arbeiten gewährleistet und zudem ein ständiges Reinigen nicht mehr notwendig ist. Ferner können auf einer solchen abriebfesten Oberfläche auch zu bear­ beitende Werkstücke gespannt werden, die bei herkömmlichen Maschinenschraubstöc­ ken zu Kratzern bzw. Beschädigung der Spannbacken oder der Oberfläche führen, und damit im schlimmsten Fall eine dauerhafte Schädigung des Werkstück-Spannsystems hervorrufen, so daß dieses in der Vergangenheit kostspielig gegen ein neues ausge­ tauscht werden mußte.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist der Spannantrieb als mecha­ nisch-/hydraulischer oder hydraulisch-/hydraulischer Spannantrieb ausgebildet. Die hydraulische Komponente des Spannantriebs bzw. der Antrieb der beweglichen Spann­ backe kann dabei mittels eines glatten Zugzylinders erfolgen. Die im Stand der Technik als besonders nachteilig empfundene Gewindespindel zum Antrieb des beweglichen Backens kann auf diese Weise gänzlich entfallen. Die mit der Verwendung einer solchen Gewindespindel bislang einhergehenden massiven Nachteile entfallen damit ebenfalls.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Aspekte oder Details des erfindungsgemäßen Spannantriebs und dessen weitere Ausgestaltungen wird auf die parallele Patentanmeldung derselben Anmelderin (internes Aktenzeichen SM41K05) verwiesen, auf deren diesbezüglichen Offenbarungsgehalt hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Zudem kann der Spannantrieb mit einer am Grundkörper entsprechend ausgebil­ deten Aufnahme, beispielsweise einem senkrechten, nach oben offenen, an dessen Ränder ggf. mit Führungshilfen ausgebildeten Längsschlitz, problemlos am Grundkör­ per angebracht und ggf. vermittels entsprechender Öffnungen zusätzlich verschraubt werden, so daß die zum Antrieb dienende Hydraulikeinheit - die ihrerseits in sich komplett abgedichtet ausgebildet sein kann - leicht zu demontieren bzw. zu montieren ist. Diese ist damit, sofern sie überhaupt gewartet werden muß, jederzeit zur Wartung gegen eine baugleiche Hydraulikeinheit in kürzester Zeit austauschbar, ohne daß das Werkstück-Spannsystem als solches vom Arbeitstisch entfernt oder verändert werden müßte. Eine komplette Demontage mit Einbau eines Ersatzspannantriebs kann somit innerhalb von wenigen Minuten durchgeführt werden. Gleiches gilt für ein Umrüsten, wenn beispielsweise ein beim zuletzt ausgeführten Bearbeitungsvorgang verwendeter Spannantrieb gegen einen leistungsstärkeren, -schwächeren oder über eine andere Hubcharakteristik verfügenden Spannantrieb für einen anderen Arbeitsgang ersetzt werden müßte.

Daneben kann der Antrieb des erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystems auch mechanisch-/hydraulisch über eine auf die Hydraulikeinheit einwirkende Mechanik, wie beispielsweise eine Kurbel, erfolgen. Ebenso ist ein hydraulisch-/hydraulischer Betrieb denkbar, bei dem durch eine Fremdpumpe über entsprechende Schalter oder Regler bzw. Ventile, die zum Spannen eingesetzte Hydraulikeinheit mittels eines hydraulischen Fluids angesprochen wird. Ein Umbau des erfindungsgemäßen Spannantriebs für den erfindungsgemäßen Maschinenschraubstock ist dabei nicht erforderlich, da dieser sowohl über einen Anschluß für eine externe Hydraulik als auch über eine mechanische Antriebskurbel bzw. einen Flansch hierfür verfügt.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Aspekte oder Details des erfindungsgemäßen Spannantriebs in Bezug auf dessen mechanisch- oder hydraulisch-/hydraulische Ausbildung oder hinsichtlich der Befestigung des Spannantriebs am Werkstück-Spannsystem und deren weitere Ausgestaltungen wird auf die parallele Patentanmeldung derselben Anmelderin (internes Aktenzeichen SM41K05) verwiesen, auf deren diesbezüglichen Offenbarungsgehalt hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Der Grundkörper des erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystems weist in einer weiter vorteilhaften Ausführungsform in den Innenseiten der Schenkel des U-förmigen Grundkörpers ausgebildete Führungsnuten bzw. Führungselemente auf, in die entspre­ chende, am Schlitten ausgebildete, korrespondierende Schlitten-Führungselemente eingreifen können, was eine optimale Führung des Schlittens im Grundkörper gewähr­ leistet. Damit wird in vorteilhafter Weise nicht nur eine optimale Führung, sondern auch eine besonders präzise Verschiebung des Schlittens im Grundkörper und damit ein besonders präzises Bewegen des beweglichen Spannbackens gegen den feststehenden Spannbacken ermöglicht, was in einer sehr genauen Spannung des zu bearbeitenden Werkstückes resultiert. Zudem ermöglicht dies nicht nur eine sehr genaue sondern auch eine sehr enge Führung des Schlittens im Grundkörper, was sich wiederum in einer Verbesserung der Krafteinleitung und des durch den Schitten bzw. den Grundkörper hindurchlaufenden Kraftflußes auswirkt.

Der Grundkörper kann in einer weiter vorteilhaften Ausführungsform in dessen Oberseiten über Ausnehmungen verfügen, die einem Raster, insbesondere einem vorge­ gebenen, äquidistanten Raster folgen, sowie in besonders vorteilhafter Weise über Paß­ senkungen mit zugehörigen Gewindelöchern verfügen, so daß der wenigstens eine fest­ stehende Backen an beliebigen Stellen des Grundkörpers in dessen Oberseite befestigt und, insbesondere in vorgegebenen minimalen Abständen, rasterweise versetzt werden kann. Damit ist eine optimal Anpassung an jeden Anwendungsfall möglich. Ähnliches gilt für den wenigstens einen beweglichen Backen. Indem der Schlitten über in dessen Oberseite vorgesehene Ausnehmungen verfügt, die vorzugsweise einem Raster, insbe­ sondere einem vorgegebenen, äquidistanten Raster folgen, und die vorzugsweise über Paßsenkungen mit zugehörigen Gewindelöchern verfügen, kann auch der wenigstens eine bewegliche Backen an jeder beliebigen Stelle des Schlittens befestigt und in beliebigen Abständen, insbesondere rasterweise, versetzt werden. Dies ermöglicht eine opti­ male Einstellung des Grundabstandes zwischen den beweglichen und den feststehenden Backen in Abhängigkeit der Abmaße des aufzuspannenden Werkstückes, so daß für eine optimale Nutzung ein Grundabstand zwischen beweglichen und feststehenden Backen entsprechend dem äußeren Abmaß des aufzuspannenden Werkstückes plus einer kleinen Zugabe von wenigen Millimetern gewählt werden kann, was zu einem besonders effizi­ enten Bestücken des Werkstück-Spannsystems führt, und ein möglichst schnelles Einspannen des zu bearbeitenden Werkstückes ermöglicht.

In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform ist der Schlitten, vorzugsweise federvorgespannt, in seine Ausgangslage zurückbringbar, wobei dies in vorteilhafter Weise mittels einer in der Basis des Grundkörpers angebrachten Feder, die mit einem am Schlitten bzw. in dessen Unterseite angebrachten Mitnehmerbolzen zusammenwirkt, erfolgen kann. Dies bietet den weiteren Vorteil, daß bei einem fertig bearbeiteten Werk­ stück nach Wegnahme der Spannkraft der wenigstens eine bewegliche Backen auto­ matisch in seine Ursprungsausgangslage zurückfährt, so daß der bei bekannten Werk­ stück-Spannsystemen notwendige Arbeitsgang des Lösens und Öffnens vollständig entfallen kann, was zum einen Arbeitszeit sparen hilft, und zum anderen ein angeneh­ meres Arbeiten bietet sowie ihm übrigen die Umrüstzeiten senkt.

Wie bereits vorstehend diskutiert, kann der wenigstens eine freie Backen bei dem erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystem mit einem mechanisch-/hydraulisch oder hydraulisch-/hydraulisch angetriebenen Spannantrieb bewegt und mit einer Spannkraft beaufschlagt werden. Hierbei kann der Spannantrieb einen Arbeitskolben aufweisen, der vorzugsweise am Werkstück zugewandten Ende mit dem Schlitten des Werkstück- Spannsystems koppelbar ist, so daß eine Spannkraft, vorzugsweise eine Zugkraft, über den mit dem Schlitten gekoppelten, beweglichen Backen dem zu spannenden Werkstück aufgeprägt werden kann, was in einer besonders exakten Verspannung und einer biege­ momentenfreien Kraftübertragung resultiert. Hierbei kann der Arbeitskolben des Spannantriebs direkt mit dem Schlitten gekoppelt werden, z. B. indem eine entspre­ chende, ringförmige Nut am Ende des Arbeitskolbens in eine entsprechende, beispielsweise als einseitig nach unten offener Längsschlitz ausgebildete, Ausnehmung im Schlitten eingreift und dort in der Endlage festgelegt bzw. gesichert werden kann. Dabei kann der Arbeitskolben im Bereich außerhalb des Spannantriebs als glatter Zug- bzw. Schubzylinder ausgebildet sein und/oder mit einem Zug- bzw. Schubzylinder verbunden werden, der seinerseits sowohl rund als auch mehreckig im Querschnitt ausgebildet sein kann. Hierbei kann der Arbeitskolben hinsichtlich der hydraulischen Randbedingungen und der sich daran anschließende Zug- bzw. Schubzylinder in Bezug auf die zum Teil mehrere Tonnen großen, zu übertragenden Kräfte optimiert werden. Zudem kann sich der Zug- bzw. Schubzylinder, insbesondere zur Erstellung eines sehr langen Werkstück- Spannsystems, auch über mehrere Meter erstrecken, wobei dann eine Abstützung des mehrere Meter langen Zugzylinders mittels einiger weniger, einfach ausgebildeter Gleitlager gegen den, ggf. aus einer Mehrzahl von aneinandergereihten, modular ausge­ bildeten Grundkörpern aufgebauten, Gesamtgrundkörper erfolgen kann. Dies ermöglicht erstmals Werkstück-Spannsysteme zum Aufspannen von besonders großen, insbeson­ dere meterlangen Werkstücken, ohne daß hierfür bei den bekannten spindelgetriebenen Maschinenschraubstöcken zuvor aufwendige Maßnahmen zur Lagerung der dann eben­ falls mehrere Meter langen Gewindespindel ersonnen werden müßten, sofern diese überhaupt in derartige Größenordnungen verlängerbar sind.

Der erfindungsgemäße Spannantrieb kann in einer weiter vorteilhaften Ausfüh­ rungsform einen Eilgang- und einen Vorschubkolben aufweisen. Damit kann ein möglichst schnelles Zufahren des beweglichen Backen gegen das zu spannende Werk­ stück gewährleistet werden, was schlußendlich in kurzen Rüstzeiten resultiert.

Ferner kann der Vorschubkolben eine innenliegende Druckanzeige aufweisen, so daß ein innerer Abgriff bzw. eine Erfassung des vorherrschenden Druckes bzw. der anliegenden Kraft bereits damit vor von außen erfolgenden Beschädigungsgefahren aller Art wirksam geschützt ist. Mit einer solchen innenliegenden Druckanzeige ist bei dem erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystem bzw. Maschinenschraubstock erstmals eine exakte, aktive Anzeige des real wirksamen Spanndrucks möglich. Hierbei kann eine Visualisierung z. B. durch eine relativ einfach aufgebaute Mechanik, beispielsweise mittels eines sich aus einer zentralen Ausnehmung in axialer Richtung herausbewegen­ den zylindrischen Stabes mit Anzeigeringen erfolgen, oder über einen herkömmlichen Manometer oder eine andere geeignete Anzeigeeinrichtung, die dann an einem, vor Beschädigungen sicheren Ort angebracht werden können. Da eine solche Druckanzeige auf den Druck im Spannantrieb, insbesondere in der hydraulischen Druckkammer refe­ renziert, welcher wiederum nur so lange ansteigt, wie vom einzuspannenden Werkstück eine wirksame Gegenkraft gegen die Spannkraft erzeugt wird, kann erstmals in beson­ ders vorteilhafter Weise der real vorherrschende Spanndruck und damit erstmals die real vorherrschende Spannkraft erfaßt und angezeigt werden. Damit unterbleibt erstmals eine, bei aus der Praxis bekannten Spannanzeigen regelmäßig insbesondere bei duktilen Werkstücken vorkommende, Anzeige einer längst nicht mehr herrschenden Spannkraft. Demzufolge steigt insbesondere beim Spannen eines duktilen Werkstoffes die Spann­ kraftanzeige mit zunehmender Spann- und Gegenkraft des Werkstückes an, bis jener Punkt erreicht wird, an dem eine Deformation des einzuspannenden Werkstückes beginnt, was zu einem Abfall der Gegenkraft und damit zu einem Rückgang der Anzeige führt. Dies zeigt dem Benutzer erstmals an, daß eine zulässige Spannkraft über­ schritten worden ist. Hier würde eine aus der Praxis bekannte Spannkraftanzeige bei dem zuletzt angezeigten maximalen Wert stehenbleiben oder sogar noch weiter anstei­ gen und dem Bedienpersonal eine völlig falsche, viel zu große Spannkraft suggerieren. Ferner hilft diese fluiddruckbezogene Spannkraftanzeige in vorteilhafter Weise dem Bedienpersonal festzustellen, ob ein Werkstück, das seit mehreren Tagen eingespannt ist, immer noch mit der gleichen Spannkraft vorgespannt wird, oder ob die Spannkraft vor dem Fortführen des unterbrochenen Arbeitsganges korrigiert werden muß, was eine deutliche Verbesserung der Arbeitssicherheit bedeutet.

In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform verfügt der Vorschubkolben über eine Aufnahme bzw. über einen Flansch für eine Kurbel zum mechanischen Antreiben desselben bzw. des Spannatriebes. Ferner ist der erfindungsgemäße Spannantrieb am bedienerseitigen Ende des Grundkörpers befestigbar und als abgeschlossene, in sich komplett abgedichtete Einheit rasch austauschbar. Das erfindungsgemäße Werkstück- Spannsystem, dessen erfindungsgemäßer Spannantrieb als auch der Maschinenschraubstock mit diesem Spannantrieb sind nahezu wartungsfrei, die gesamte Einheit ist bis auf mehrere Meter verlängerbar, was erstmals die Bearbeitung von extrem großen Werk­ stücken möglich macht, und das gesamte System ist sowohl in der Ebene als auch in der Höhe erweiterbar und ausbaufähig.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Aspekte oder Details des erfindungsgemäßen Spannantriebs in Bezug auf den Eilgang- und/oder den Vorschubkolben als auch die innenliegende Duruckanzeige und deren weitere Ausgestaltungen wird auf die parallele Patentanmeldung derselben Anmelderin (internes Aktenzeichen SM41K05; "Mecha­ nisch- oder hydraulisch-/hydraulischer Spannantrieb") verwiesen, auf deren diesbezüg­ lichen Offenbarungsgehalt hiermit vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Der Maschinenschraubstock besteht beispielsweise aus einem vorzugsweise U- förmigen Grundprofil, das insbesondere einstückig ausgebildet ist, und das an bzw. in seiner Oberseite längs der sich in Längsrichtung erstreckenden Oberfläche der beiden Schenkel des U ein Lochraster aufweist. Innerhalb dieses U-Profils ist ein ein- oder mehrteiliger, verschieblich geführter Schlitten mit in seiner Oberfläche eingebrachten Lochraster gelagert. An dem einen, dem Bedienpersonal zugewandten Ende dieses Schlittens bzw. Schub-/Zugelements greift die Schubstange bzw. der Zugzylinder des Spannantriebs bzw. der Hydraulikeinheit an. Beim Einspannen eines Werkstücks ruht der feststehende Backen auf den Außenkanten bzw. den oberen Flanken des U-Profils mittels dessen Lochrasters in der Nähe des Endes, das dem Bedienpersonal zugewandt ist, und die bewegliche Klemmbacke wird entsprechend den Abmaßen des einzuspan­ nenden Werkstückes demgegenüberliegend an der geeignetsten Stelle des Lochrasters des Schlittens fixiert. In offenem Zustand weist das Maß zwischen feststehender und beweglicher Spannbacke einen Abstand auf, der der Länge des einzuspannenden Werk­ stückes entspricht, plus ein geringes Übermaß zum leichten Einlegen des Werkstücks, wobei das geringe Übermaß mittels des Lochrasters kleiner als der maximale Hub des Spannantriebes bzw. der Hydraulikeinheit gehalten wird. In einer beispielshaften Aus­ führungsform weist der maximale Hub des Zylinders beispielsweise 25 mm und das Lochraster beispielsweise einer Rasterteilung von 10 oder 20 mm auf, bei einer anderen Ausführungsform kann der maximale Hub des Zylinders des Spannantriebs bei 50 mm liegen und das Lochraster z. B. eine Rasterteilung von 5, 10, 20 oder 25 mm aufweisen.

Nähere Details, Aspekte und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsge­ mäßen Werkstück-Spannsystems sowie eines hierfür geeigneten Spannantriebs werden nachstehend anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Grundkörpers eines erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsys­ tems,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf den in Fig. 1 gezeigten Grundkörper,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch den in Fig. 1 und Fig. 2 darge­ stellten Grundkörper,

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Schlittens eines erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystems,

Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf den in Fig. 4 gezeigten Schlitten,

Fig. 6 einen schematischen Querschnitt durch den in Fig. 4 und Fig. 5 darge­ stellten Schlitten,

Fig. 7 eine schematische Frontansicht einer an dem benutzerseitigen Endab­ schnitt des Grundkörpers montierten Endplatte mit Montageöffnungen zur Befestigung eines Spannantriebs,

Fig. 5 die in Fig. 7 gezeigte Endplatte schematisch im Querschnitt,

Fig. 9 eine schematische Draufsicht auf den Grundkörper eines Backens,

Fig. 10 eine schematische Seitenansicht des in Fig. 9 gezeigten Backens,

Fig. 11a einen Schnitt des in Fig. 9 gezeigten Backens entlang der Linie A-A,

Fig. 11b einen Schnitt des in Fig. 9 gezeigten Backens entlang der Linie B-B,

Fig. 11c einen Schnitt des in Fig. 9 gezeigten Backens entlang der Linie C-C,

Fig. 12a eine schematische Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Klemmleiste zum z. B. in Fig. 9 bis Fig. 11c veranschaulichten Backen,

Fig. 12b eine schematische Seitenansicht auf die in Fig. 12a gezeigte Klemm­ leiste,

Fig. 12c eine schematische Rückansicht der in Fig. 12a und Fig. 12b darge­ stellten Klemmleiste,

Fig. 13a eine schematische Seitenansicht eines Klemmelements zum Verbinden des in Fig. 9 bis 11c gezeigten Grundkörper eines Backens mit dessen in Fig. 12a und 12b gezeigten Klemmleiste,

Fig. 13b eine schematische Draufsicht auf das in Fig. 13a gezeigte Klemmele­ ment,

Fig. 14 einen schematischen Querschnitt durch eine beispielhafte Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Spannantriebes bei maximalem Hub mit ausgefahrenem Arbeitskolben,

Fig. 15 einen weiteren schematischen Querschnitt durch den in Fig. 14 veran­ schaulichten Spannantriebes bei minimalem Hub mit eingezogenem Arbeitskolben,

Fig. 16a eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werk­ stück-Spannsystems mit Spannantrieb in einer schematischen Seiten­ ansicht,

Fig. 16b das in Fig. 16a gezeigte Werkstück-Spannsystems mit Spannantrieb in einer schematischen Frontansicht,

Fig. 16c das in Fig. 16a und 16b gezeigte Werkstück-Spannsystems mit Spannantrieb in einer schematischen Draufsicht,

Fig. 17a eine beispielhafte Ausführungsform eines in Längsrichtung axial ver­ längerten erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystems mit Spannan­ trieb und aufgespanntem Werkstück in einer schematischen Seitenan­ sicht,

Fig. 176 das in Fig. 17a gezeigte, verlängerte Werkstück-Spannsystems mit Spannantrieb in einer schematischen Draufsicht,

Fig. 17c das in Fig. 17a und 17b gezeigte, verlängerte Werkstück-Spannsy­ stems mit Spannantrieb in einer schematischen Frontansicht,

Fig. 18a eine beispielhafte Ausführungsform einer Mehrzahl um einen senk­ recht orientierten Zentralkörper herum angeordneter, erfindungsgemä­ ßer Werkstück-Spannsysteme jeweils mit Spannantrieb in einer sche­ matischen Seitenansicht,

Fig. 18b die in Fig. 18a gezeigten acht, um einen senkrecht orientierten Zen­ tralkörper herum angeordneten, Werkstück-Spannsysteme jeweils mit Spannantrieb in einer schematischen Draufsicht von oben, und

Fig. 19 eine beispielhafte Ausführungsform einer Mehrzahl in einem senk­ recht orientierten, im Querschnitt mehreckigen Zentralkörper inte­ grierter, erfindungsgemäßer Werkstück-Spannsysteme jeweils mit Spannantrieb in einer schematischen Draufsicht von oben.

Die in Fig. 1 dargestellte, schematische Seitenansicht einer beispielhaften Ausfüh­ rungsform eines Grundkörpers eines erfindungsgemäßen Werkstück-Spannsystems weist eine aufgesetzte, gehärtete, dünne Platte 1 auf. Diese Platte 1 bildet eine abriebfe­ ste Gleitfläche auf dem Grundkörper 2 aus. Ferner verfügt der Grundkörper 2 über in dessen Oberseite entsprechend einem vorgegebenen Raster ausgebildete Ausnehmungen 4, die insbesondere als Paßsenkungen mit zugehörigen Gewindelöchern ausgebildet sind und zur rasterweisen Befestigung eines hier nicht näher dargestellten Backens dienen.

Ferner weist der Grundkörper 2, wie in Fig. 2 dargestellt, eine in dessen Basis 6 enthaltene Ausnehmung 8 auf, die beispielsweise in Form einer länglichen Nut ausge­ bildet sein kann und zur Abstützung einer dort angebrachten, hier nicht näher darge­ stellten Feder dient, mit der ein nicht näher dargestellter Schlitten federvorgespannt in seine Ausgangslage zurückbringbar ist.

Wie in Fig. 3 erkennbar schließen sich beim Grundkörper 2 an dessen Basis 6 jeweils zwei aufrechte Schenkel 10 an, so daß der Grundkörper 2 im Querschnitt eine Art U-Profil aufweist, wobei der Grundkörper 2 in dieser Ausführungsform einteilig ausgebildet ist. Der Grundkörper 2 kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein. Zwischen den Schenkeln 10 erstreckt sich im Grundkörper 2 in dessen Längsrichtung X ein sich ebenfalls in Längsrichtung X erstreckender Freiraum 12, in dem ein nicht näher dargestellter Schlitten angeordnet ist, der relativ zum Grundkörper 2 verschoben werden kann. In den Innenseiten 14 der Schenkel 10 sind Führungsnuten 16 ausgebildet, in die entsprechende, am nicht näher dargestellten Schlitten ausgebildete bzw. mit diesem in Eingriff befindliche, korrespondierende Schlitten-Führungselemente eingreifen können.

Der Grundkörper 2 kann aus Stahl, Guß, Alu oder als Schmiedeteil ausgebildet sein. Ähnliches gilt in analoger Weise für den in Fig. 4 näher dargestellten Schlitten 20. Der Schlitten 20 verfügt ebenfalls über eine aufgesetzte, gehärtete, dünne Platte 22, die eine abriebfeste Gleitfläche auf dem Schlitten 20 ausbildet. Die nach oben, dem zu bearbeitenden Werkstück zugewandte Oberfläche des Schlittens 20 bzw. des Grundkör­ pers 2, bilden miteinander eine bündige, gegenseitig sauber abschließende Oberfläche aus. Der Schlitten 20 verfügt ebenfalls über in dessen Oberseite entsprechend einem vorgegebenen Raster eingebrachte Ausnehmungen 24, die beispielsweise als Paßsen­ kungen mit zugehörigen Gewindelöchern ausgebildet sein können und zur rasterweisen Befestigung eines nicht näher dargestellten beweglichen Backens dienen.

In Fig. 4 und 5 ist im linken Bildabschnitt jeweils gestrichelt eine Ausnehmung 26 im Schlitten 20 erkennbar, die zur Koppelung des Schlittens 20 an einen nicht näher dargestellten Spannantrieb, insbesondere dort an dessen Arbeitskolben bzw. an einen daran befestigten Zug-/Schubzylinder dient. Weiterhin weist der Schlitten 20, wie in Fig. 6 erkennbar, in dessen Seitenflanken Schlitten-Führungselemente 28 auf, die in nicht näher dargestellte im Grundkörper ausgebildete korrespondierende Führungsnuten eingreifen bzw. mit diesen mittels geeigneter Führungsmittel in Eingriff bringbar sind. Bei den in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsformen weisen sowohl der Grund­ körper 2 als auch der Schlitten 20 Führungsnuten 16 bzw. 28 auf, so daß hier zur Aus­ bildung eines Führungseingriffs ein nicht näher dargestelltes Element, wie z. B. ein länglicher Führungsstab mit einem geeigneten Querschnitt Verwendung finden kann.

Fig. 7 zeigt eine schematische Frontansicht einer an dem benutzerseitigen Endab­ schnitt des Grundkörpers 2 montierten Endplatte 30 mit einer Montageöffnung 32 und ringförmig angeordneten, beispielsweise als Gewindebohrungen ausgebildete Bohrun­ gen 34 zur wiederlösbaren Befestigung eines nicht näher dargestellten Spannantriebs. Als Paßsenkungen ausgebildete Bohrungen 36 dienen zur Befestigung der Endplatte 30 am nicht näher dargestellten Grundkörper 2. Fig. 8 zeigt die Endplatte 30 schematisch im Querschnitt.

In Fig. 9 ist in einer schematischen Draufsicht der Hauptteil bzw. der Hauptkörper eines sowohl als beweglichen als auch als feststehenden Backen verwendbaren Backens 40 gezeigt. Die mit den Buchstaben A-A, B-B oder C-C bezeichneten gestrichelten Linien kennzeichnen unterschiedliche Schnittebenen, die in den Fig. 11a bis 11c näher dargestellt sind. Wie in Fig. 10 oder Fig. 11b erkennbar, erstrecken sich durch den Auf­ setzbacken 40 Durchgangsöffnungen 42 mit entsprechenden Paßsenkungen zur Auf­ nahme nicht näher dargestellter Befestigungsmittel zum Verbinden der entweder als beweglichen oder feststehenden Backen genutzten Aufsetzbacken 40 mit dem Grund­ körper bzw. mit dem Schlitten. Wie beispielsweise in Fig. 10 oder 11a bis 11c ersichtlich, verfügt der Backen 40 über eine Ausnehmung 44, die zur Aufnahme einer korrespondierenden Flanke 46 der in den Fig. 12a bis 12c gezeigten Klemmleiste 48 dient. Die Klemmleiste 48 bildet das mit dem zu bearbeitenden Werkstück beim Zuspannen in Kontakt kommende Bindeglied zwischen Werkstück und beweglichem bzw. feststehendem Backen. Die Klemmleiste 48 wird mittels des in Fig. 13a und 13b näher dargestellten Klemmelements 50 mit dem Grundkörper des Backens 40 verbun­ den. Hierfür kann sich das Klemmelement 50 gegen eine entsprechende Ausnehmung 52 im Backen 40 abstützen. Die Klemmleiste 48 kann dabei zusätzlich beispielsweise mit einem geeigneten Befestigungsmittel durch die Ausnehmung 54 hindurch mit einer korrespondierenden Gewindebohrung 56 im Backen 40 verschraubt werden.

In Fig. 14 ist ein schematischer Querschnitt durch eine beispielhafte Ausführungs­ form eines erfindungsgemäßen Spannantriebs 60 bei maximalem Hub mit ausgefahre­ nem Arbeitskolben 62 gezeigt. Der Spannantrieb 60 weist neben dem Arbeitskolben 62 weiterhin einen Eilgangkolben 64 und einen Vorschubkolben 66 auf. Der Vorschubkol­ ben 66 verfügt seinerseits über eine innenliegende Druckanzeige 68. Ferner weist der Vorschubkolben 66 eine Aufnahme 70 für eine Kurbel zum mechanischen Antreiben auf. Mit dem Spannantrieb 60 kann ein hier nicht näher dargestellter beweglicher Backen eines nicht näher dargestellten Werkstück-Spannsystems, insbesondere eines Maschinenschraubstocks, entlang dessen Längsachse X angetrieben werden. Der Spannantrieb 60 ist hierbei als mechanisch-/hydraulischer und/oder als hydraulisch- /hydraulischer Spannantrieb ausgebildet. Der Spannantrieb 60 wird nicht-drehend mittels einer weitestgehend axial in Richtung der Längsachse X gerichteten Zug- oder Schubkraft F auf den beweglichen Backen ein. Der Spannantrieb 60 bildet eine in sich komplett abgedichtete Einheit aus, die als abgeschlossene Einheit rasch ausgetauscht werden kann. Der Arbeitskolben 62 ist koaxial zur Längsrichtung X des Spannantriebs 60 ausgerichtet und gegen das Gehäuse 70 abgedichtet. Der Arbeitskolben 62 definiert zwischen dem Gehäuse 70 und sich selbst eine erste Druckkammer 72. Diese erste Druckkammer 72 ist in Fig. 14 bei vollständig eingefahrenem Arbeitskolben 62 darge­ stellt, so daß das dabei definierte Volumen der ersten Druckkammer 72 in dieser darge­ stellten Stellung im Prinzip am kleinsten ist.

Dementsprechend ist das in Fig. 15 dargestellte Volumen der ersten Druckkam­ mer 72 am größten bei vollständig eingefahrenem Arbeitskolben 62. Der Arbeitskolben 62 ist mittels einer Kombination aus Dichtung 74, Führungsband 76 und Schmutzab­ streifer 78 gegen das Gehäuse 70 sowohl abgedichtet als auch darin sauber axial geführt. Das Gehäuse 70 weist einen mittels eines Stopfens 80 verschlossenen Anschluß 82 für ein externes Druckmedium auf. Weiterhin sind am Gehäuse 70 Befestigungselemente, wie z. B. Zapfensenkungen 84 vorhanden, für eine Verschraubung des Gehäuses 70 bzw. des Spannantriebs 60 gegen einen Grundkörper eines hier nicht näher dargestellten Werkstück-Spannsystems. Eine Kappe 86 ist zur Vervollständigung des Gehäuses 70 koaxial in Verlängerung des Gehäuses 70 vor diesem befestigt und umschließt den Eilgangkolben 64 und den Vorschubkolben 66.

Der Arbeitskolben 62 kann, wie in Fig. 14 bzw. 15 dargestellt, über eine sich in Richtung der Längsachse X erstreckende Durchgangsbohrung 88 verfügen, die in dieser beispielhaften Ausführungsform mit einem Blindstopfen 90 verschlossen ist. Über die Durchgangsbohrung 88 kann der Spannantrieb 60 nach Entfernung des Blindstopfens 90 im Bedarfsfalle u. a. entlüftet werden. Ferner weist der Arbeitskolben 62 an seinem, dem nicht weiter dargestellten Schlitten bzw. dem Werkstück-Spannsystem zugewandten Ende in der hier dargestellten Ausführungsform eine Nut 92 auf, die zur Fixierung bzw. Verbindung mit dem Schlitten bzw. mit einem sich am Arbeitskolben anschließenden, nicht weiter dargestellten Zug-/Schubelement dient. Die Nut 92 kann gleichzeitig als Verdrehsicherung des Arbeitskolbens 62 gegenüber dem Schlitten bzw. einem sich daran anschließenden Zug- und Schubelement dienen.

Der Arbeitskolben 62 weist im dem Werkstück-Spannsystem zugewandten Teil­ abschnitt 94 einen geringeren Durchmesser auf, als in dem dem Bediener zugewandten Teilabschnitt 96. Der Teilabschnitt 96 des Arbeitskolben 62 ist seinerseits gegenüber dem Gehäuse 70 mittels einer Dichtung 98 abgedichtet und mittels eines Führungsban­ des 100 sauber im Gehäuse 70 in axialer Richtung geführt. Ferner weist der Arbeitskol­ ben 62 im Übergangsbereich vom Abschnitt 94 mit dem geringeren Außendurchmesser zum Abschnitt 96 mit dem größeren Außendurchmesser nahezu rechtwinkelig zur Längsachse X, radial verlaufende Überströmkanäle 102 auf.

Der Eilgangkolben 64 ist seinerseits in einer entsprechenden Ausnehmung 104 im Arbeitskolben längsverschieblich drehbar geführt und bildet auf diese Weise eine zweite Druckkammer 106 aus. Der Eilgangkolben 64 ist dabei gegenüber dem Arbeitskolben 62 mittels einer Nutringmanschette 108 abgedichtet. Ein am benutzerseitigen Ende im Arbeitskolben 62 in dessen rechten Abschnitt 96 angebrachter Sicherungsring 110 verhindert ein Herausgleiten des Eilgangkolbens 64 aus dem Arbeitskolben 62. Der Eilgangkolben 64 weist an einer dem Benutzer zugewandten Schulter 112 eine Gleit­ scheibe 1 14 für eine Rückstellfeder 116 auf. Die Rückstellfeder 116 stützt sich gegen die Gleitscheibe 114 ab und umfaßt dabei die Schulter 112 des Eilgangkolbens 64. Ferner stützt sich die Rückstellfeder I16 mit ihrem, dem Benutzer zugewandten Ende gegen die Kappe 86 ab. Die Rückstellfeder 116 dient zur federkraftbeaufschlagten Vorspannung des Eilgangkolbens 64.

Der Vorschubkolben 66 ist im Eilgangkolben 64 längsverschieblich drehbar gela­ gert und gegenüber dem Eilgangkolben 64 mittels einer Nutringmanschette 118 abge­ dichtet und mit einem Führungsband 120 sauber koaxial in axialer Richtung geführt sowie gegenüber dem Gehäuse 70 bzw. gegenüber dem Deckel 86 mittels eines Schmutzabstreifers 121 abgedichtet und geführt. Die erste Druckkammer 72 und die zweite Druckkammer 106 sind mittels Überströmkanäle 88 und 102 miteinander kommunizierend verbunden.

Der Vorschubkolben 66 ist im Eilgangkolben axial verschieblich drehbar gelagert und weist Mitnehmerkugeln 122 auf, die in Durchgangsbohrungen 124 im Vorschub­ kolben 66 in radialer Richtung, eine sogenannte Kugelrampe ausbildend gelagert sind. Im Eilgangkolben 64 ist eine hierzu korrespondierende Ausnehmung 126 vorgesehen, in die die Kugeln 122 zur Fixierung des Eilgangkolbens 64 gegenüber dem Vorschubkol­ ben 66 einrasten können. Ein solcher Einrastvorgang der Kugeln 122 in den Ausneh­ mungen 126 hängt vom im Spannantrieb vorherrschenden Druck und von der Stellung des Eilgangkolbens 64 zum Vorschubkolben 66 ab. Die Druckabhängigkeit ergibt sich aus einem im Vorschubkolben 66 koaxial angeordneten Stab bzw. einer sogenannten Vorschubstange 128. Diese weist in ihrem mittleren, den radialen Bohrungen 124 zeit­ weilig gegenüberliegenden Bereich eine Einschnürung 130 auf, in welche die Kugeln 122 radial nach innen gleiten können. Ein Sperren der damit gebildeten Kugelrampe erfolgt also dann, wenn der Innendruck ausreichend groß ist, um in dem Moment, wo die Ausnehmungen 126 den radialen Bohrungen 124 gegenüber zu liegen kommen, die Vorschubstange 128 in Längsrichtung X in der hier dargestellten Ausführungsform soweit nach links zu verschieben, daß die Vorschubstange 128 mit ihrem äußeren Umfang die Kugeln 122 radial nach außen in die Ausnehmungen 126 hineindrückt. Anstelle einer hier dargestellten Kugelrampe können auch andere, geeignete Synchroni­ sations- und/oder Sperrmittel zum Synchronisieren und/oder automatischen Sperren bei Vorliegen entsprechender Geometrie- und/oder Druckverhältnisse des Eilgangkolbens 64 mit dem Vorschubkolben 66 Verwendung finden.

Die Vorschubstange 128 ist vermittels einer Nutringmanschette 132 gegenüber dem Vorschubkolben 66 abgedichtet und in diesem in Längsrichtung gleitend geführt. Die Vorschubstange 128 ist in der hier dargestellten Ausführungsform mittels einer Stützscheibe 134 gegen das linke Ende des Eilgangkolbens 64 koaxial abgestützt und mit einer Druckfeder 136, die sich ihrerseits an der Stützscheibe 134 abstützt, gegen eine am linken Ende der Vorschubstange 128 befestigte, beispielsweise als Mutter ausgebildete Stützscheibe 138 federvorgespannt. Am rechten Ende ist die Vorschub­ stange 128 im Endabschnitt verjüngt und weist eine, diesen Endabschnitt umfassende Druckfeder 138 auf, die sich in einer Bohrung 140 in einem Verschluß 142 des Vorschubkolbens 66 abstützt. Der Verschluß 142 ist zweiteilig aufgebaut und weist eine mittels eines O-Ringes 144 abgedichtete und vermittels einer Druckfeder 146 federvor­ gespannte Hülse 148 auf, die in der hier dargestellten Ausführungsform die sichtbare Anzeigeeinheit der Anzeigevorrichtung 68 ausbildet. Zum exterenen Anzeigen des intern erfaßten Druckes können auch andere, geeignete Anzeigemittel für die Visualisie­ rung der Spannkraft Verwendung finden.

Wie vorstehend diskutiert, weist der Vorschubkolben 66 eine aus mehreren Teilen aufgebaute innenliegende Druckanzeige 68 auf, so daß der im Spannantrieb 60 herr­ schende Druck bzw. die damit erzeugte Spannkraft F außerhalb des Gehäuses 70 bzw. 86 des Spannantriebs 60 anzeigbar ist. Ferner verfügt der Vorschubkolben 66 außerhalb des Spannantriebgehäuses 70 bzw. 86 eine entsprechend ausgebildete Aufnahme 70 bzw. einen Flansch für eine Kurbel zum mechanischen Antreiben. Weiterhin verfügt das Spannantriebsgehäuse 60 über einen, mit der ersten Druckkammer 72 kommunizieren­ den Anschluß 82, zur hydraulischen Druckbeaufschlagung mit einem geeigneten Druckmittel bzw. Fluid.

Wie bereits in der Beschreibung der Fig. 14 und 15 vorstehend diskutiert, kann das komplette Spannsystem am Maschinenschraubstock über die Aufnahmenut 92 mit dem Schlitten kratschlüssig verbunden werden. Alternativ kann über diese Nut 92 auch eine Verlängerung oder ein anderes Gegenstück verbunden werden.

Durch Aufsetzen einer Kurbel am Vorschubkolben 66 und eine Drehung im Uhr­ zeigersinn wird bei der hier diskutierten Ausführungsform im System ein Druck aufge­ baut. Dies wird dadurch erreicht, daß bei entsprechenden Druckverhältnissen die Mitnehmerkugeln 122 zwischen der Vorschubstange 128 und der Nut 126 im Eilgangkolben 64 eingeklemmt werden. Durch diesen Vorgang wird bei einer Drehung am Vorschubkolben 66 der Eilgangkolben 64 mitgedreht. Stößt der Arbeitskolben 62 auf Widerstand, steigt der Druck im System und die Vorschubstange 128 wird aus dem System gedrückt. Dadurch gelangen die Mitnehmerkugeln 122 in die Vertiefungen 130 der Vorschubstange 128. Nun ist der Vorschubkolben 66 freigegeben und es dreht sich nur noch dieser in das System hinein. Dadurch steigt der Druck noch höher, wodurch die Vorschubstange 128 noch weiter aus dem System gedrückt wird und dabei auf den Anzeigebolzen bzw. die Anzeigehülse 148 stößt und diese mitführt und gegebenenfalls nach außen drückt. Die Druckfeder 146 setzt nun einen Widerstand gegen die Vorschubstange 128, wodurch diese dann nur durch Erhöhung des Innendrucks weiter aus dem System kommt und dadurch den Druck nach außen anzuzeigen beginnt, so daß eine vorherrschende Spannkraft F visualisiert wird. Durch Drehen der Kurbel am Flansch 70 des Vorschubkolbens 66 entgegen dem Uhrzeigersinn, wird Druck im System abgebaut, die Druckfeder 146 drückt den Anzeigebolzen bzw. die Anzeigehülse 148 und dadurch auch die Vorschubstange 128 nach innen. Je weiter der Vorschubkol­ ben 66 aus dem System gedreht wird, je geringer wird der Innendruck. Über die Stütz­ scheibe 134, die Druckfeder 136 und die als Mutter ausgebildete weitere Stützscheibe 138 wird die Vorschubstange 128 ins System zurückgezogen, und die Mitnehmerkugeln 122 können bei entsprechender Lage in die Nut 126 im Eilgangkolben 64 einrasten und diesen dadurch mitnehmen. Dasselbe Kräftespiel und Verhalten dieses vorbeschriebe­ nen Systems ergibt sich bei einem hydraulischen Antrieb beispielsweise durch eine externe Druckquelle, anstelle eines mechanischen Antriebs wie z. B. über eine Kurbel.

Eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkstück-Spann­ systems 150 ist in Fig. 16a bis 16c schematisch in einer Seitenansicht, einer Frontan­ sicht und einer Draufsicht dargestellt. Oberhalb des Grundkörpers 2 sind ein feststehen­ der Backen 152 mit Backengrundkörper 40 und Klemmleiste 48 erkennbar. Ferner ist oberhalb des Grundkörpers 2 ein beweglicher Backen 154, ebenfalls zumindest mit einem Grundbacken 40 und einer Klemmleiste 48 gegenüber dem feststehenden Backen 152 befindlich dargestellt. Das dem Bediener zugewandte Ende eines Spannantriebs 60 ragt aus dem Grundkörper 2 heraus. Die Endplatte 30 zur Montage des Spannantriebs 60 am Grundkörper 2 ist ebenso erkennbar. Die sowohl im Schlitten 20 als auch im Grund­ körper 2 befindlichen, nicht belegten Ausnehmungen zur Befestigung des feststehenden bzw. des beweglichen Backens sind mit Stopfen 156 verschlossen, so daß die dem zu spannenden Werkstück zugewandte Oberseite des Werkstück-Spannsystems 150 voll­ ständig verschlossen ist.

In Fig. 17a bis 17c ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines in Längs­ richtung axial verlängerten erfindungsgemäßen Spannsystems 150 mit einem Spannan­ trieb 60 und einem aufgespannten Werkstück 158 in einer schematischen Seitenansicht, Draufsicht und Frontansicht dargestellt. Das zu bearbeitende Werkstück 158 ist zwischen dem feststehenden Backen 152 und dem beweglichen Backen 154 festge­ spannt. Um ein Werkstück dieser besonderen Größe bzw. Länge spannen zu können, ist das erfindungsgemäße Werkstück-Spannsystem 150 in der in Fig. 17a und 17b gezeig­ ten Ansicht axial in Längsrichtung nach rechts vermittels weiterer Grundkörper 2' und 2" sowie der darin gleitend gelagerten Schlitten 20' bzw. 20" verlängert. Die Schlitten 20, 20' und 20" sind hier miteinander in Linie geschaltet und jeweils über Verbindungs­ elemente 160' und 160" miteinander kraftübertragend gekoppelt. Der Spannantrieb 60 wirkt seinerseits am, in dieser Darstellung linken Ende des Schlittens über eine entspre­ chende Koppelung auf diesen krafteinleitend ein. Alternativ ist ein am nicht näher dargestellten Arbeitskolben des Spannantriebs 60 anschließendes Zug- und Schubele­ ment denkbar, das über die gesamte Länge bis unter den beweglichen Backen 154 durch die Schlitten 20, 20' und 20" hindurch verläuft und eine Krafteinleitung auf den beweg­ lichen Backen 154 über den Schlitten 20" ermöglicht.

Eine beispielhafte Ausführungsform einer Mehrzahl, um einen senkrecht orien­ tierten Zentralkörper 162 herum angeordneter, erfindungsgemäßer Werkstück-Spannsy­ steme 150, die jeweils mit einem Spannantrieb 60 ausgestattet sind, ist in einer schema­ tischen Seitenansicht und in einer schematischen Draufsicht von oben in Fig. 18a und 18b gezeigt. Der bei diesem Beispiel senkrecht orientierte Zentralkörper 162 weist einen quadratischen Querschnitt auf, dessen Kantenlänge so bemessen ist, daß jeweils zwei Werkstück-Spannsysteme 150 parallel nebeneinander angeordnet werden können. Auf diese Weise finden um den Zentralkörper 162 herum acht Werkstück-Spannsysteme 150 Platz.

In Fig. 19 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform einer Mehrzahl in einem senkrecht orientierten, im Querschnitt mehreckigen Zentralkörper 164 integrierter, Werkstück-Spannsysteme 150, die jeweils mit einem Spannantrieb 60 versehen sind, in einer schematischen Draufsicht von oben dargestellt. Bei dieser besonders platzsparen­ den Ausführungsform fallen die üblicherweise einzeln ausgebildeten Grundkörper 2 zu dem gemeinsamen Zentralkörper 164 zusammen.

Die vorliegende Erfindung schafft somit erstmals ein Werkstück-Spannsystem, insbesondere einen Maschinenschraubstock mit einem Grundkörper und wenigstens einem, relativ zur Längsachse des Grundkörpers verschieblichen beweglichen Backen und wenigstens einem relativ zum Grundkörper feststehenden Backen, sowie einem sich gegen den Grundkörper abstützenden, auf dem beweglichen Backen einwirkenden Spannantrieb. Dabei ist der Grundkörper im Querschnitt in der Art eines U-Profils mit einer Basis und zwei sich daran anschließender aufrechter Schenkel ausgebildet. Im sich zwischen den Schenkeln oberhalb der Basis in Längsrichtung des Grundkörpers erstrec­ kenden Freiraum ist ein sich ebenfalls in Längsrichtung erstreckender Schlitten ange­ ordnet, der relativ zum Grundkörper verschieblich gelagert ist, wobei die obere, dem Werkstück zugewandte Oberfläche des Schlittens bündig mit der oberen Oberfläche des Grundkörpers bzw. dessen Schenkel abschließt. Dabei sind der Spannantrieb als auch der feststehende Backen an der dem Bediener zugewandten Seite am Grundkörper befe­ stigt, wobei der Spannantrieb zum Spannen eines Werkstücks eine Spannkraft über den beweglichen Schlitten auf dem darauf gegenüber dem Bediener befestigten beweglichen Backen aufprägt. Ebenso schafft die vorliegende Erfindung erstmals einen Spannan­ trieb, der zum Antreiben wenigstens eines freien Backens bei einem vorstehend beschriebenen Werkstück-Spannsystem verwendbar ist und der als mechanisch- /hydraulischer oder als hydraulisch-/hydraulischer Spannantrieb ausgebildet sein kann.

Claims (15)

1. Werkstück-Spannsystem (150), insbesondere Maschinenschraubstock, mit einem Grundkörper (2, 2', 2") und wenigstens einem, relativ zur Längsachse (X) des Grundkörpers (2, 2', 2") verschieblichen, beweglichen Backen (40, 154) und wenigstens einem relativ zum Grundkörper (2, 2', 2") feststehenden Backen (40, 152), sowie einem sich gegen den Grundkörper (2, 2', 2") abstützenden, auf den beweglichen Backen (40, 154) einwirkenden Spannantrieb (60), dadurch gekennzeichnet, daß
der Grundkörper (2, 2', 2") im Querschnitt in der Art eines U-Profils mit einer sasis (6) mit zwei sich daran anschließenden, aufrechten Schenkeln (10), insbe­ sondere einstückig, ausgebildet ist,
daß im sich zwischen den Schenkeln (10) oberhalb der Basis (6) in Längsrichtung des Grundkörpers (2, 2', 2") erstreckenden Freiraum (12) ein sich ebenfalls in Längsrichtung (X) erstreckender Schlitten (20, 20', 20") angeordnet ist, der rela­ tiv zum Grundkörper (2, 2', 2") verschieblich gelagert ist, wobei die obere, dem Werkstück zugewandte Oberfläche des Schlittens (20, 20', 20") bündig mit der oberen Oberfläche des Grundkörpers (2, 2', 2") bzw. dessen Schenkel (10) abschließt,
und daß der Spannantrieb (60) als auch der feststehende Backen (40, 152) an der dem Bediener zugewandten Seite am Grundkörper (2, 2', 2") befestigt sind, wobei der Spannantrieb (60) zum Spannen eines Werkstücks (158) eine Spann­ kraft (F) über den beweglichen Schlitten (20, 20', 20") auf den darauf, dem Bediener gegenüberliegend befestigten, beweglichen Backen (40, 154) aufprägt.

2. Werkstück-Spannsystem (150) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2, 2', 2") und/oder der Schlitten (20, 20', 20") aus Aluminium her­ gestellt ist.

3. Werkstück-Spannsystem (150) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2, 2', 2") und/oder der Schlitten (20, 20', 20") aus einem gezogenen, geschmiedeten oder gegossenen Material hergestellt ist.

4. Werkstück-Spannsystem (150) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleitfläche auf dem Schlitten (20, 20', 20") und/oder auf dem Grundkörper (2, 2', 2") eine abriebfeste, vorzugsweise gehär­ tete, dünne Platte (1, 22) oder ein dünnes Blech montiert ist.

5. Werkstück-Spannsystem (150) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannantrieb (60) als mechanisch-/hydraulischer oder als hydraulisch-/hydraulischer Spannantrieb (60) ausgebildet ist.

6. Werkstück-Spannsystem (150) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörprer (2, 2', 2") zur Führung des Schlittens (20, 20', 20") in den Innenseiten (14) der Schenkel (10) ausgebildete Führungsnuten (16) aufweist, in die entsprechende, am Schlitten (20, 20', 20") ausgebildete bzw. mit diesem in Eingriff befindliche, korrespondiere Schlitten- Führungselemente (28) eingreifen.

7. Werkstück-Spannsystem (150) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (2, 2', 2") in dessen Oberseiten entsprechend einem vorgegebenen Raster Ausnehmungen (4) aufweist, insbeson­ dere Paßsenkungen mit zugehörigen Gewindelöchern, zur rasterweisen Befesti­ gung des wenigstens einen feststehenden Backen (40, 152).

8. Werkstück-Spannsystem (150) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (20, 20', 20") in dessen Oberseite ent­ sprechend einem vorgegebenen Raster Ausnehmungen (24) aufweist, insbeson­ dere Paßsenkungen mit zugehörigen Gewindelöchern, zur rasterweisen Befesti­ gung des wenigstens einen beweglichen Backen (40, 154).

9. Werkstück-Spannsystem (150) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten (20, 20', 20") federvorgespannt in seine Ausgangslage zurückbringbar ist, vorzugsweise mittels einer in der Basis (6) des Grundkörpers angebrachten Feder, die mit einem am Schlitten (20, 20', 20") an bzw. in dessen Unterseite angebrachten Mitnehmerbolzen zusammenwirkt.

10. Spannantrieb (60) verwendbar zum Antreiben wenigstens eines freien Backens (40, 154) bei einem Werkstück-Spannsystem (150) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannantrieb (60) als mecha­ nisch-/hydraulischer oder als hydraulisch-/hydraulischer Spannantrieb (60) ausge­ bildet ist.

11. Spannantrieb (60) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannan­ trieb (60) einen Arbeitskolben aufweist, der vorzugsweise am werkstückzuge­ wandten Ende mit dem Schlitten (20, 20', 20") des Werkstück-Spannsystems koppelbar ist, so daß eine Spannkraft (F), vorzugsweise eine Zugkraft, über den mit dem Schlitten (20, 20', 20") gekoppelten, beweglichen Backen (40, 154) dem zu spannenden Werkstück (158) aufgeprägt werden kann.

12. Spannantrieb (60) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Eilgang- (64) und einen Vorschubkolben (66) aufweist.

13. Spannantrieb (60) nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubkolben (66) eine innenliegende Druckanzeige (68) aufweist.

14. Spannantrieb (60) nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschubkolben (66) eine Aufnahme (70) für eine Kurbel zum mechanischen Antreiben aufweist.

15. Spannantrieb (60) nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß er am bedienerseitigen Ende des Grundkörpers (2, 2', 2"), vorzugsweise mittels einer daran montierbaren Endplatte (30), befestigbar und als abgeschlossene, in sich komplett abgedichtete Einheit rasch austauschbar ist.