DE102004020228A1

DE102004020228A1 - Spannzylinder und Spannsystem

Info

Publication number: DE102004020228A1
Application number: DE200410020228
Authority: DE
Inventors: Roland Karlheinz Kiefer
Original assignee: Stark Spannsysteme GmbH
Current assignee: Stark Spannsysteme GmbH
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2004-04-22
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spannzylinder (10) und ein Spannsystem mit einem solchen Spannzylinder, bei dem ein Gegenstand mittels eines Einzugnippels (27) durch den Spannzylinder (10) gespannt ist. Der Einzugsnippel wird dabei in eine Mittenbohrung (18) des Spannzylinders (10) eingeführt und durch Spannmittel (24) verriegelt, welche in Radialrichtung der Mittenbohrung (18) beweglich in einem Käfig (20) geführt sind. Damit der Einzugnippel (27) eingeführt und verriegelt werden kann, müssen sich die Spannmittel (24) gegenüber dem Spannzylinder (10) in Axialrichtung der Mittelbohrung (18) bewegen. Dieses geschieht bei bekannten Spannzylindern (10) dadurch, daß der Käfig (20) insgesamt axialbeweglich geführt ist. Es ist dabei auf das Einführende (19) für den Einzugnippel (27) hin vorgespannt. Diese Lösung ist störanfällig. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist der erfindungsgemäße Spannzylinder (10) das erfindungsgemäße Spannsystem dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (24) auch in Axialrichtung der Mittenbohrung (18) beweglich im Käfig (20) geführt und in Richtung auf das offene Einführende (19) vorgespannt sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannzylinder zum Spannen von Gegenständen mittels eines Einzugnippels in einer Mittenbohrung, mit in Radialrichtung der Mittenbohrung beweglichen Spannmitteln, welche in einem Käfig geführt sind. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Spannsystem mit einem solchen Spannzylinder.

Derartige Spannzylinder, auch als Schnellspannzylinder bezeichnet, und solche Spannsystem sind aus der DE 297 02 577 U1 bekannt. Sie werden zum positionsgenauen Spannen von insbesondere Wechselpaletten, auf denen Werkstücke gespannt sind, und Vorrichtungen in Werkzeugmaschinen eingesetzt. Der an der Palette oder der Vorrichtung angeschraubte Einzugnippel wird in die Mittenbohrung des Schnellspannzylinders eingeführt und hier durch die Spannmittel verriegelt. Die Spannmittel, meist Kugeln, sind dabei in einem Kugelkäfig geführt, der eine Bewegung der Kugeln in radialer Richtung der Mittenbohrung bzw. des Einzugnippels ermöglicht.

Beim Einführen des Einzugnippels in den Schnellspannzylinder ist eine gewisse Bewegung der Kugeln in axialer Richtung erforderlich. Dieses wird dadurch erreicht, daß der Kugelkäfig insgesamt in axialer Richtung beweglich ist. Die Kugeln selbst sind relativ zum Kugelkäfig aber nur in radialer Richtung beweglich. Der Kugelkäfig ist dabei durch ein elastisches Element in Richtung auf das offene Einführende der Mittenbohrung vorgespannt. In der Praxis wurden hierfür unter den Kugelkäfig gelegte O-Ringe verwendet, wie dieses auch in der DE 297 02 577 U1 gezeigt ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß der O-Ring durch Eindringen von Späne beschädigt und durch Eindringen von Kühlflüssigkeit aufquellen und dadurch ebenfalls beschädigt werden kann. Dieses kann zu Störungen der Funktion des Schnellspannzylinders führen.

Zur Vermeidung dieses Problems ist in der vorgeschlagen worden, unter den DE 202 02 892 U1 Kugelkäfig eine Spiralfeder einzulegen, die den Kugelkäfig in Richtung auf die Einführöffnung vorspannt. Diese kann zwar nicht mehr Aufquellen, aber immer noch durch Späne blockieren.

Ein anderer Versuch, dieses Problem zu vermeiden besteht darin, als Spannmittel nicht mehr Kugeln einzusetzen, sondern Federzungen, die biegeelastisch an einem Halteringe einstückig angebracht sind ( DE 200 03 729 U1 ). Bei diesem System hat sich gezeigt, daß die Kraft zum Herausziehen des Einzugnippels bei geöffnetem Schnellspannzylinder sehr hoch ist. Ferner können die Federzungen blockieren, in dem sich Späne in die Zwischenräume zwischen die Zungen setzt.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen Spannzylinder und ein Spannsystem zu schaffen, welches auch beim Eindringen von Späne und Kühlflüssigkeit zuverlässig arbeitet und die Kraft zum Herausziehen des Einzugnippels bei geöffnetem Spannzylinder im Vergleich zu bekannten Spannzylinder mit Kugelkäfigen nicht erhöht ist.

Zur Lösung dieses Problems ist der erfindungsgemäße Spannzylinder und das erfindungsgemäße Spannsystem dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel auch in Radialrichtung der Mittenbohrung beweglich im Käfig geführt und in Richtung auf ein offenes Einführende der Mittenbohrung vorgespannt sind.

Erfindungsgemäß wird also ein (Kugel-) Käfig verwendet, der jedoch selbst nicht mehr in Axialrichtung beweglich ist. Vielmehr werden die Spannmittel (Kugeln) gegenüber dem Kugelkäfig beim Einführen des Einzugnippels in Axialrichtung der Mittenbohrung bewegt und aufgrund ihrer Vorspannung wieder zurückgeschoben. Der Kugelkäfig selbst braucht nicht mehr durch ein federndes Element vorgespannt zu werden.

Die Spannmittel (Kugeln) sind vorzugsweise durch ein elastisches Element vorgespannt. Nach einer konkreten konstruktiven Ausgestaltung hat der Käfig einen kegelstumpfartig sich zum offenen Einführende der Mittenbohrung hin verjüngende Mantelfläche, um die das elastische Element gelegt ist. Als elastisches Element können dabei ein O-Ring oder eine Ringfeder, welche dann auch geschlitzt sein kann, eingesetzt werden. Diese befinden sich also an der Außenseite des Kugelkäfigs und damit in einem Bereich, in dem Späne und Kühlflüssigkeit nicht eindringt, insbesondere wenn der Spannzylinder, wie in DE 297 02 577 U1 gezeigt, mit einem Flüssigkeitsablauf versehen ist.

Um eine Bewegungsmöglichkeit der Spannmittel in Axialrichtung der Mittenbohrung zu gewährleisten eignen sich besonders gut Langlöcher im Käfig.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
1 einen Spannzylinder mit den Erfindungsmerkmalen im Längsschnitt,
2 einen Kugelkäfig für den Spannzylinder gemäß 1 in Unteransicht,
3 den Kugelkäfig gemäß 2 im Längsschnitt in der Ebene II-II,
4 ein Spannsystem mit einem Spannzylinder gemäß 3 im Längsschnitt in verriegelten Zustand,
5 das Spannsystem gemäß 4 im entriegelten Zustand.
Der in 1 gezeigte Spannzylinder 10 weist in an sich bekannter Weise ein topfartiges Gehäuse 11 und einen auf dieses Gehäuse aufgeschraubten Deckel 12 auf. In das Gehäuse 11 ist ein Kolben 13 eingelegt, der mittels eines Tellerfederpakets 14 gegenüber dem Deckel 12 nach unten gegen seinen Boden 15 des Gehäuses 11 vorgespannt ist. Mittels einer zwischen dem Boden 15 und dem Kolben 13 angeordneten Druckkammer 16 kann der Kolben 13 gegen die Kraft des Tellerfederpakets 14 nach oben gegen den Deckel 12 gedrückt werden, indem die Druckkammer 16 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Das Gehäuse 11, der Deckel 12 und der Kolben 13 sind durch O-Ringe 17 gegeneinander abgedichtet.
Deckel 12 und Kolben 13 bilden eine Mittenbohrung 18 welche nach oben durch eine Einführöffnung 19 offen ist. In diese Mittenbohrung 18 ist ein Kugelkäfig 20 eingesetzt und wird am Deckel 12 durch einen oberen und einen unteren Seegerring 21 bzw. 22 gehalten.
Der Kugelkäfig 20 ist bis in den Kolben 13 geführt. In diesem Bereich weist der Kugelkäfig 20 Langlöcher 23 am Umfang verteilt auf. In jeder dieser Langlöcher 23 ist Spannmittel, nämlich eine Kugel 24, geführt. Im Bereich der Langlöcher 23 weist der Kugelkäfig 20 eine kegelstumpfartig sich nach oben zur Einführöffnung 19 der Mittenbohrung 18 hin sich kegelstumpfartig verjüngende Mantelfläche 25 auf. Unterhalb der Kugeln 24 ist um diese Mantelfläche 25 ein ringförmiges elastisches Element, im vorliegenden Fall eine aus Federstahl gebildete Ringfeder 26, welche einseitig geschlitzt ist, gelegt. Alternativ kann auch ein O-Ring verwendet werden.
Wird ein Einzugnippel 27 in den Schnellspannzylinder 10 bzw. dessen Mittenbohrung 18 eingeführt, stößt dieser mit seinem freien, unteren Ende gegen die Kugeln 24. Diese werden dadurch in den Langlöchern 23 nach unten gedrückt. Die Ringfeder 26 wird hierdurch nach unten mitgenommen und aufgrund der kegelstumpfartigen Mantelfläche 25 aufgeweitet. Die Kugeln 24 können nun in eine an sich bekannte Rille 28 an der Innenseite des Kolbens 13 fallen. Der Einzugnippel 27 kann so vollständig in den Schnellspannzylinder eingeführt werden. Aufgrund der Federeigenschaften der Ringfeder 26 werden die Kugeln in Richtung auf das Einführöffnung 19 vorgespannt. Deshalb werden die Kugeln 24 nach oben gedrückt, sobald eine Eindrehung 29 am Einzugnippel 27 in ihren Bereich gelangt (4). Diese Eindrehung 29 wird von den Kugeln 24 hintergriffen. Der Einzugnippel 27 ist verriegelt.
Zum Lösen bzw. Entriegeln des Schnellspannzylinders 10 wird die Druckkammer 16 unterhalb des Kolbens 13 mit einem Druckmittel, meist Hydrauliköl, beaufschlagt. Der Kolben 13 wird hierdurch nach oben gegen die Kraft des Tellerfederpakets 14 in Richtung auf den Deckel 12 gedrückt (5). Die Kugeln 13 können jetzt wieder in die Rille 28 an der Innenseite des Kolbens 13 fallen. Der Spannzylinder 10 ist entriegelt und der Einzugnippel 27 kann herausgezogen werden.

10: Spannzylinder
11: Gehäuse
12: Deckel
13: Kolben
14: Tellerfederpaket
15: Boden
16: Druckraum
17: O-Ring
18: Mittenbohrung
19: Einführöffnung
20: Kugelkäfig
21: Seegerring
22: Seegerring
23: Langloch
24: Kugel
25: Mantelfläche
26: Ringfeder
27: Einzugnippel
28: Rille
29: Eindrehung

Claims

Spannzylinder zum Spannen von Gegenständen mittels eines Einzugnippels (27) in einer Mittenbohrung (18), mit in Radialrichtung der Mittenbohrung (18) beweglichen Spannmitteln (24), welche in einem Käfig (20) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (24) auch in Axialrichtung der Mittenbohrung (18) beweglich im Käfig (20) geführt und in Richtung auf ein offenes Ende (19) der Mittenbohrung (18) vorgespannt sind.
Spannzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (24) durch ein elastisches Element (26) vorgespannt sind.
Spannzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (20) einen kegelstumpfartig sich zum offenen Ende (19) der Mittenbohrung (18) hin verjüngende Mantelfläche (25) aufweist, um die das elastische Element (26) gelegt ist.
Spannzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (24) in Langlöcher (23) geführt sind.
Spannsystem aus einem Spannzylinder (10) und einem Einzugnippel (27) zum Spannen von Gegenständen, in den der Einzugnippel (27) in eine Mittenbohrung (18) des Spannzylinders (10) einführbar und mittels Spannmitteln (24) verriegelbar ist, welche in einem Käfig (20) geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (24) auch in Axialrichtung der Mittenbohrung (18) beweglich im Käfig (20) geführt und in Richtung auf ein offenes Ende (19) der Mittenbohrung (18) vorgespannt sind.
Spannsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (24) durch ein elastisches Element (26) vorgespannt sind.
Spannsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig (20) einen kegelstumpfartig sich zum offenen Ende (19) der Mittenbohrung (18) hin verjüngende Mantelfläche (25) aufweist, um die das elastische Element (26) gelegt ist.
Spannsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmittel (24) in Langlöcher (23) geführt sind.