-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spanneinrichtung für Werkstücke.
-
Spanneinrichtungen zur Bearbeitung von Werkstücken dienen zur Fixierung des Werkstücks, wenn dieses bearbeitet werden soll, insbesondere bei der mechanischen Bearbeitung. Die Spanneinrichtung hat je nach Einzelfall Aufgaben der präzisen Positionierung des Werkstücks, der Aufnahme von Bearbeitungskräften, etwa bei der mechanischen Bearbeitung und/oder der Referenzierung verschiedener Bearbeitungsschritte untereinander durch lagegenaue Festlegung des Werkstücks während dieser Bearbeitungsschritte.
-
Bekannte Ausführungen haben linear bewegliche Spannbacken und feste Spannbacken. Beispielsweise weisen die üblichen bekannten Spanneinrichtungen aus einfachen mechanischen Werkstücken, die sogenannten Schraubstöcke, eine fest an einem Arbeitstisch befestigte Spannbacke und eine weitere über einen einfachen mechanischen Spindelantrieb relativ dazu verschiebbare Spannbacke auf. In diesen Fällen ist die bewegliche Spannbacke linear geführt und dabei so verankert, dass auch sie im gegen ein Werkstück verspannten Zustand Kräfte aufnehmen kann.
-
Zum Stand der Technik wird verwiesen auf die dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zugrunde liegende
GB 2 211 118 A , die eine Spanneinrichtung mit zwei voneinander unabhängig betätigbaren beweglichen Spannbacken zeigt, und zwar mit einem jeweiligen mechanischen Spindelantrieb.
-
Die
US 2,535,450 A zeigt eine Spanneinrichtung mit einer festen und drei voneinander unabhängig manuell betätigbaren beweglichen Spannbacken, von denen eine neben der festen und die übrigen beiden nebeneinander angeordnet sind.
-
Die
DE 10 2004 014 567 B3 zeigt eine Spanneinrichtung mit einem vorzugsweise hydraulischen Antrieb, der eine Steuerscheibe zur synchronen Betätigung zweier gegenläufiger beweglicher Spannbacken aufweist.
-
Aufgabe der Erfindung ist, eine verbesserte Spanneinrichtung für zu bearbeitende Werkstücke anzugeben.
-
Die Erfindung bezieht sich zur Lösung dieser Aufgabe auf eine Spanneinrichtung für Werkstücke zur Bearbeitung mit einer zum Spannen beweglichen ersten Spannbacke, einem Basiskörper, relativ zu dem die erste bewegliche Spannbacke beweglich ist, wobei eine weitere, von der beweglichen ersten Spannbacke unabhängig bewegliche zweite Spannbacke vorgesehen ist, deren Bewegungsbahn parallel zu und neben der Bewegungsbahn der ersten Spannbacke angeordnet ist, und einem Antrieb zur Bewegung der beiden Spannbacken, wobei beide Spannbacken unabhängig voneinander betätigt werden können, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite bewegliche Spannbacke mit einem jeweiligen Ankerkörper fest verbunden sind, der in dem Basiskörper linear geführt ist, um die erste und die zweite bewegliche Spannbacke relativ zu dem Basiskörper zu verankern und linear zu führen, und durch einen in dem Basiskörper geführten ersten Druckfluidkolben eines Druckfluidantriebs.
-
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung einschließlich vorteilhafter Spannverfahren unter Verwendung der Spanneinrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden neben der Grundidee der Erfindung im Einzelnen erläutert. Die einzelnen Merkmale sind grundsätzlich für die Spanneinrichtung, Verfahren zum Spannen und vorteilhafte Verwendungen der Spanneinrichtung maßgeblich, ohne dass hierauf noch im Einzelnen explizit eingegangen wird.
-
Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung sieht darüber hinaus vor, dass die Spanneinrichtung neben dem bereits erwähnten Druckfluidantrieb, insbesondere Hydraulikantrieb, einen an sich vorbekannten mechanischen Spindelantrieb zur Bewegung der beweglichen Spannbacke aufweist. Mit Hilfe des zum Spindelantrieb zusätzlichen Druckfluidantriebs können die beweglichen Spannbacken in Schließrichtung bewegt werden, wobei sie von einem Basiskörper, in dem sie beweglich verankert und geführt sind, in der Richtung dieser Bewegung entkoppelt werden. Damit kann der Druckfluidantrieb die Spannbacken ohne Betätigung des Spindelantriebs in Schließrichtung bewegen bzw. vorspannen.
-
Erfindungsgemäß ist eine zumindest doppelte Ausführung der beweglichen Spannbacke vorgesehen. Es sind also eine erste und mindestens eine zweite bewegliche Spannbacke vorgesehen, die parallel und nebeneinander beweglich sind und dabei auch unabhängig voneinander betätigt werden können. Dazu können der oder die Antriebe (mindestens) doppelt vorgesehen sein, bevorzugt ist allerdings eine mehrfache (unabhängige) Ausführung lediglich eines mechanischen Spindelantriebs und eine gemeinsame Lösung für einen Druckfluidantrieb, die im Folgenden noch näher erläutert werden. Mit einer gemeinsamen mechanischen Betätigung des Druckfluidantriebs kann beiden Spannbacken die entsprechende Antriebskraft verliehen werden, wobei die Spannbacken durch die rein mechanischen Spindelantriebe so verstellt werden können, dass sie entweder unabhängig voneinander oder gemeinsam arbeiten.
-
Bei Bedarf können beide Spannbacken synchron betätigt werden und sorgen damit für eine breitere Spanneinrichtung einerseits und eine Kräfteaddition der Antriebe andererseits. Dies gilt für die Addition der durch die jeweiligen Antriebe erzeugten Kräfte. Selbst bei einer gemeinsamen Lösung für den Druckfluidantrieb sind für jede bewegliche Spannbacke eigene Angriffsflächen, also insbesondere erste Druckfluidkolben, vorgesehen. Insoweit verteilt sich der vorzugsweise gemeinsam erzeugte Fluiddruck auf beide Angriffsflächen, sodass sich auch hier eine Kräfteaddition ergibt.
-
Im Übrigen können die beiden beweglichen Spannbacken unabhängig voneinander Gegenkräfte des Werkstücks aufnehmen und damit für eine bessere Kraftverteilung sorgen. Die beiden Spannbacken geben gewissermaßen unabhängig voneinander elastisch nach. Dies ist grundsätzlich von Vorteil, vor allem bei problematischen, etwa etwas schiefen, Werkstücken, an die sich eine Mehrzahl unabhängige Spannbacken besser anpassen können als eine einzige dementsprechend breite Spannbacke. Aus dem Stand der Technik bekannte ”Pendelbacken” sind damit in vielen Fällen überflüssig. Festzuhalten ist in diesem Zusammenhang insbesondere, dass die Mehrzahl Spannbacken nebeneinander vorgesehen sein soll, also die Verbindungslinie zwischen ihnen bei gleicher jeweiliger Einstellung senkrecht zur Schließrichtung läuft.
-
Abgesehen von der verbesserten Anpassung können die durch die erwähnte Kräfteaddition möglichen großen Spannkräfte besser auf größere Werkstücke verteilt werden als mit einer einzigen Spannbacke, sodass die Gefahr einer Beschädigung oder einer Verbiegung des Werkstücks verringert wird.
-
Im Übrigen können bei mehrfacher Ausführung der beweglichen Spannbacke auch entsprechend viele Werkstücke parallel eingespannt werden, und zwar ganz unabhängig voneinander. Eine einzige Spanneinrichtung kann also beispielsweise für ein paralleles oder serielles Bearbeiten untereinander identischer Werkstücke eine gewisse Zahl derselben gemeinsam einspannen.
-
Mit „entkoppelt” ist damit nicht zwingend die Aufhebung einer unmittelbaren Kopplung zwischen der Spannbacke und dem Basiskörper bzw. deren Aufhebung gemeint. Es kann durchaus auch eine mittelbare Kopplung gegeben sein, insbesondere auch ein Anschlagen der Spannbacke bzw. eines mit ihr fest verbundenen Teils an dem Basiskörper oder an einem hinsichtlich der Schließrichtung praktisch unnachgiebigen weiteren Teil, das seinerseits mit dem Basiskörper gekoppelt ist. Dies wird aus der folgenden Beschreibung, insbesondere des Ausführungsbeispiels, deutlicher. Im entkoppelten Zustand ist die Spannbacke jedoch selbst oder mittels eines fest mit ihr verbundenen Teils durch das Druckfluid kraftbeaufschlagt und würde eine Gegenkraft gegen die Schließkraft der beweglichen Spannbacke auf das Druckfluid und nicht ohne dessen Vermittlung direkt auf den Basiskörper wirken.
-
Die erwähnte Verankerung und lineare Führung sind dabei natürlich so zu verstehen, dass die Verankerung Kräfte in Richtungen senkrecht zur Schließrichtung aufnehmen kann und die lineare Führung die Bewegung der beweglichen Spannbacken in der Schließrichtung zulässt. Insbesondere kann ein Führungskörper zur Bewerkstelligung dieser Verankerung und Führung der erwähnte fest mit der beweglichen Spannbacke verbundene Körper sein.
-
Konkret kann die genannte Entkopplung durch ein einfaches lineares sich Abheben von einem Anschlag erfolgen, durch den die Spannbacke und der Basiskörper vor dem Abheben gekoppelt sind. Dieser Anschlag muss sich dabei, was sich aus dem Obigen bereits ergibt, nicht zwingend durch die Spannbacke selbst ergeben, sondern kann beispielsweise durch den gerade erwähnten Führungskörper oder ein anderes fest mit der beweglichen Spannbacke verbundenes Teil erfolgen. Jedenfalls ist hinsichtlich der Kopplung hier ein einfacher mechanischer Anschlag gemeint, von dem aus eine Abhebebewegung in die entsprechende Richtung durch eine entsprechende Verschieblichkeit möglich ist, also beispielsweise im Unterschied zu einer Schraub- oder Bajonettkopplung.
-
Erfindungsgemäß kann also jede bewegliche Spannbacke sowohl durch einen mechanischen Spindelantrieb als auch durch den Druckfluidantrieb bewegt werden, wobei letzterer in direkter und einfacher Weise durch das sich Abheben die Verstellbewegung aufgrund des Druckfluidantriebs auf eine durch den Spindelantrieb vorgegebene Verstellung aufaddiert (bzw. umgekehrt). Damit können der Druckfluidantrieb und der Spindelantrieb getrennt voneinander oder kombiniert bedarfsgerecht eingesetzt werden. Beispielsweise kann mit dem Druckfluidantrieb die eigentlich benötigte Spannkraft erzeugt werden und kann der Spindelantrieb nur für eine Grobverstellung dienen. Grundsätzlich, wenn auch weniger bevorzugt, kann auch umgekehrt mit einem mechanischen Spindelantrieb die eigentliche Spannkraft mechanisch (d. h. ohne Druckfluidvermittlung) erzeugt werden. Es können auch beide Antriebe jeweils allein benutzt werden, und zwar wahlweise. So können Hydraulikantriebe besonders große Kräfte herstellen, sind aber wegen der Druckfluidführung und -abdichtung mit eigenen technischen Anforderungen verbunden. Rein mechanischer Antriebe sind häufig besonders einfach und effektiv. Unter den mechanischen Antrieben haben sich wiederum Spindelantriebe als besonders zuverlässig und belastbar erwiesen und werden auch im Rahmen dieser Erfindung anderen rein mechanischen Antriebsmöglichkeiten vorgezogen.
-
Insbesondere kann jede Spannbacke zusammen mit dem mechanischen Spindelantrieb von dem Basiskörper entkoppelt werden; bei dieser Ausgestaltung wird also der Spindelantrieb selbst ebenfalls durch den Druckfluidantrieb bewegt. Das Ausführungsbeispiel zeigt, dass in dieser Weise eine sehr einfache, kompakte und praxistaugliche Konstruktion möglich ist.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Druckfluidantrieb jedenfalls insoweit in den Basiskörper integriert, als er einen Druckfluidkolben aufweist, der in den Basiskörper geführt ist. Dieser Druckfluidkolben wird der Klarheit halber als „erster” Druckfluidkolben bezeichnet. Einrichtungen zur Erzeugung des Fluiddruckes können im Rahmen der Erfindung sowohl in dem Basiskörper integriert sein, worauf noch näher eingegangen wird, als auch extern angeschlossen werden, insbesondere durch einfaches Anschließen einer Druckfluidleitung an dem Basiskörper. Ausführungsformen mit beiden Möglichkeiten sind besonders bevorzugt.
-
Bei einer weiteren Ausgestaltung weist der Druckfluidantrieb einen zusätzlichen „zweiten” Druckfluidkolben in dem Basiskörper auf, der als Einrichtung zur Fluiddruckerzeugung dient. Dieser zweite Druckfluidkolben ist manuell betätigbar, etwa über eine Kurbel oder einen einfachen Anschluss für eine Kurbel, wie über einen Innensechskant. Dies schließt natürlich den Anschluss eines motorischen Antriebs beispielsweise an dem Innensechskant nicht aus. Die Betätigung des zweiten Druckfluidkolbens erfolgt vorzugsweise über einen weiteren Spindelantrieb, der auch in diesem Zusammenhang anderen rein mechanischen Antriebsformen vorgezogen wird. Wenn zuvor von einem Spindelantrieb gesprochen wurde, ist damit ein ohne ein Druckfluid wirkender mechanischer Spindelantrieb einer beweglichen Spannbacke gemeint, also ein Antrieb, der über ineinandergreifende Gewinde funktioniert und kein Druckfluid benötigt. Der weitere Spindelantrieb allerdings dient zur Druckfluidbeaufschlagung.
-
Vorzugsweise sind der zweite Druckfluidkolben, also der in dem Basiskörper integrierte Druckfluidantrieb, und der bereits weiter oben erwähnte mechanische Spindelantrieb einer beweglichen Spannbacke unabhängig voneinander und getrennt zu betätigen, also beispielsweise über zwei getrennte Kurbeln oder Kurbelanschlüsse. Damit kann die Flexibilität des erfindungsgemäßen Spanneinrichtungskonzepts besonders gut ausgenutzt werden.
-
Von Vorteil ist im Übrigen, die (Betätigungsvorrichtungen oder Anschlüsse für Betätigungsvorrichtungen der Antriebe, also des mechanischen Spindelantriebs und des Druckfluidantriebs, auf derselben Seite vorzusehen. Dies ist vorzugsweise die Seite der festen Spannbacke.
-
Es ist günstig, die durch den Druckfluidantrieb verfügbare Bewegungsstrecke auf einige Millimeter zu begrenzen, insbesondere auf eine maximale Länge zwischen 3 und 6 mm, vorzugsweise zwischen 3,5 und 5 mm. Dies kann das Verletzungsrisiko verringern, weil durch Fehlbetätigung oder Fehlfunktionen eines Drudkfluidantriebs oder einer externen Druckfluidversorgung nur noch geringe Strecken abgedeckt werden können und Körperteile, insbesondere Finger, in entsprechende Schlitze nicht mehr hineinpassen.
-
Unabhängig davon ist es auch bevorzugt, die durch den Druckfluidantrieb verfügbare Bewegungsstrecke mindestens 1 mm lang auszulegen. Im Unterschied zu vorbekannten Kraftverstärkungskonstruktionen über Kniehebelgelenke kann damit ein gewisses Nachgeben des Werkstücks durch Nachstellen des Druckfluidantriebs kompensiert werden, beispielsweise wenn die Griffeigenschaften der Spannbacken verbessernde gezackte Greifeinsätze Verwendung finden und sich durch plastische Verformung in das Werkstück eingraben. Erfindungsgemäß kann hier vermieden werden, dass das plastische Nachgeben des Werkstücks zu einem Spannkraftverlust führt, der dann, weil beispielsweise das Kniehebelgelenk keine Bewegungsstrecke mehr bewerkstelligen kann oder eine Spannkonstruktion ”auf Block” gefahren ist.
-
Ferner kann im Rahmen der Erfindung eine Fluiddruckverstärkung mit Hilfe eines sogenannten Druckübersetzerkolbens erfolgen. Hierzu beaufschlagt eine Fluiddruckquelle des Druckfluidantriebs, insbesondere der erwähnte zweite Druckfluidkolben, eine Primärdruckkammer, deren Druck auf einen Druckübersetzerkolben wirkt. Dieser Druckübersetzerkolben beaufschlagt wiederum Druckfluid in einer Hochdruckkammer, wobei durch eine Reduzierung der drucktechnisch wirksamen Fläche des Druckübersetzerkolbens in der Hochdruckkammer gegenüber der entsprechenden wirksamen Fläche in der Primärdruckkammer eine Druckerhöhung erfolgt. Der in der Hochdruckkammer herrschende Druck kann direkt oder auch indirekt (grundsätzlich auch nach weiterer Druckübersetzung) zur Bewegung der Spannbacke verwendet werden.
-
Die beschriebene Druckverstärkung ist vorzugsweise schaltbar, indem der Druckübersetzerkolben durch eine entsprechende Einrichtung, insbesondere ein Mindestdruckventil, überbrückt oder in den Druckfluid technischen Wirkungsfluss zwischengeschaltet wird. Durch das Mindestdruckventil kann dabei erreicht werden, dass bei anfänglichen geringeren Fluiddrücken keine Druckverstärkung erfolgt und damit eine effektivere Bewegung der Spannbacken hinsichtlich ihrer Bewegungsstrecke oder -geschwindigkeit durch die Druckquelle des Druckfluidantriebs möglich ist. Wenn sich der Druck erhöht und das Mindestdruckventil die Überbrückung des Druckübersetzerkolbens aufhebt bzw. diesen zwischenschaltet, wird diese strecken- oder geschwindigkeitsorientierte Verkopplung ersetzt durch eine kraftorientierte Verkopplung. Hier kann dann also mit Hilfe der Druckverstärkung durch eine bestimmte Druckquelle des Druckfluidantriebs eine höhere Anpresskraft der Spannbacken erzielt werden. Zur Veranschaulichung wird wieder auf das Ausführungsbeispiel verwiesen. Dort führt das Mindestdruckventil, eine Schraubenfeder-beaufschlagte Kugel, ab einer bestimmten Druckschwelle eine Beaufschlagung des Druckübersetzerkolbens herbei und sperrt dieser nach einer ersten Bewegungsstrecke einen Überbrückungskanal. Dabei kann dieser Überbrückungskanal seitlich von dem Druckübersetzerkolben und in dessen (im Sinne der Schließbewegung) zurückgezogenster Postion ihm etwas vorgelagert münden und kann der Druckübersetzerkolben wiederum eine in Bezug auf diese Mündung stromabwärtige Dichtung durchsetzen, wenn er sich aus dieser zurückgezogensten Position im Sinn der Schließbewegung vorwärtsbewegt.
-
Zu dem Mindestdruckventil kann außerdem ein gegenläufiges Rückkehrventil parallelgeschaltet sein, so dass der Druckübersetzerkolben bei einer Zurückbewegung das Druckfluid aus dem von ihm durchfahrenen Volumen verdrängen bzw. dieses zur Rückbewegung des Druckübersetzerkolbens aus dem Volumen durch das Rückkehrventil herausgezogen werden kann.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Ausgleichskammer zum Druckfluidvolumenausgleich bei der Betätigung des Druckfluidantriebs. In dieser Ausgleichskammer ist eine Einrichtung vorgesehen, die ihr Kammervolumen gegen eine Rückstellkraft vergrößern kann, etwa ein (Schrauben-)Feder-beaufschlagter Kolben. Ein solcher Volumenausgleich kann bei Bewegungen von Teilen des Druckfluidantriebs verringerte Volumina kompensieren, etwa wenn der erste Druckfluidkolben in Schließrichtung bewegt wird und dabei bei Vergrößerung des ihn treibenden Volumens auf der entgegengesetzten Seite ein anderes Volumen verringert. Das gleiche gilt für Bewegungen des erwähnten Druckübersetzerkolbens. In diesem Sinne können auch mehr als eine Ausgleichskammer vorgesehen sein. Die Rückstellkraft kann entsprechende Rückbewegungen von Teilen des Hydraulikantriebs unterstützen, beispielsweise den Druckübersetzerkolben in seine erwähnte zurückgefahrene Position schieben, auch wenn der Überbrückungskanal bereits freigeschaltet ist. Vorzugsweise ist für die Rückstellung des Druckübersetzerkolbens bzw. den Volumenausgleich bei seiner Vorwärtsbewegung eine separate Ausgleichskammer vorgesehen.
-
Vorzugsweise sind die Bewegungsrichtungen der beschriebenen Teile, soweit bei der jeweils betrachteten Ausführungsform vorhanden. parallel, also auch parallel zu der Spannbackenbewegung. Damit lässt sich die Spanneinrichtung technisch einfach und kompakt aufbauen und lassen sich entsprechende Bohrungen und andere geometrische Strukturen leicht nebeneinander und aufeinanderfolgend anordnen und herstellen.
-
Der beschriebene mechanische Spindelantrieb zur Bewegung der Spannbacken kann einen Spindelkolben aufweisen, der über ein Spindelgewinde in eine sogenannte Führungswelle eingeschraubt ist. Der Spindelkolben trägt seinen Namen, weil er durch den Druckfluidantrieb verschiebbar gehalten ist. und zwar im Rahmen dieser Ausgestaltung zwischen zwei Anschlagelementen. Um den Spindelantrieb bei gleichzeitiger Abstützung leicht drehen zu können, ist an einem der Anschlagelemente ein Lager, vorzugsweise ein Nadellager, vorgesehen. Insbesondere kann das Anschlagelement mit dem Lager in Bezug auf den Basiskörper innen und das andere Anschlagelement außen liegen, wobei das außenseitige ein einfacher abgedichteter Schraubdeckel sein kann und im Folgenden als erstes Anschlagelement bezeichnet wird.
-
Der Spindelantrieb weist ferner vorzugsweise einen Druckfluidkanal auf, zu dem ein Weg durch das Spindelgewinde führt. Im Übrigen kann der Druckfluidkolben außerdem durch die bereits erwähnte Führungswelle hindurchlaufen. Er wird bei Bewegungen des Spindelantriebs bei Betätigung des Druckfluidantriebs durchströmt und sorgt damit für eine zuverlässige und dauerhafte Schmierung des Spindelbetriebes.
-
Das bereits erwähnte Mindestdruckventil kann in einem Schraubeinsatz integriert sein, also als Modul herein- und herausgeschraubt werden. Dabei ist in dem Schraubeinsatz, soweit vorhanden, das ebenfalls bereits erwähnte antiparallele Rückführventil integriert. Dies gilt insbesondere für die bereits angesprochene parallele Ausrichtung der Bewegungsrichtungen der verschiedenen Teile.
-
Das Mindestdruckventil ist zusätzlich oder unabhängig davon vorzugsweise (geometrisch) in Reihe mit dem Druckübersetzerkolben und der Hochdruckkammer angeordnet. Dies gilt natürlich bevorzugt in Kombination mit dem antiparallelen Rückführventil (das seinerseits aber neben und nicht in Reihe mit dem Mindestdruckventil angeordnet ist), in Verbindung mit der parallelen Anordnung und schließlich in Verbindung mit der Integration in dem eben erwähnten Schraubeinsatz.
-
Eingangs wurde die Verankerung der beweglichen Spannbacken in dem Basiskörper erwähnt. Im Rahmen der Erfindung ist diese Verankerung gleichzeitig Teil des Spindelantriebs (oder stellt den Spindelantrieb insgesamt dar) und ist in dieser Form in dem Basiskörper linear geführt Die bereits erwähnte Führungswelle, in die der Spindelkolben eingeschraubt ist, kann ein solcher Ankerkörper sein. Schließlich ist der Spindelantrieb oder ein Teil des Spindelantriebs ferner ein beweglicher Kolben des Druckfluidantriebs. Es wurde bereits erwähnt, dass der in die Führungswelle eingeschraubte Spindelkolben diese Funktion haben kann, so dass also dann die beiden durch das Spindelgetriebe verbundenen Hauptbestandteile des Spindelantriebs gemeinsam zur Verankerung und Führung der Spannbacken sowie zu deren Druckfluidantrieb dienen.
-
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich ebenfalls auf den oder einen Ankerkörper der jeweiligen beweglichen Spannbacke und sieht vor, dass die notwendige feste Verbindung zwischen diesem und der Spannbacke durch einen entsprechenden Schlitz in dem Basiskörper verläuft und dabei einen zu der Bewegungsrichtung der Spannbacke schräg verlaufenden Stab aufweist oder bildet. Die schräge Orientierung ist so zu verstehen. dass sie einen stumpfen Winkel mit der Bewegungsrichtung auf derjenigen Seite bildet, auf der die feste Spannbacke bzw. allgemeiner gesprochen das Gegenstück zu den beweglichen Spannbacken angeordnet ist Dementsprechend ist auf der entgegengesetzten Seite ein spitzer Winkel gebildet, wobei ein Winkel zwischen 30° und 60° bevorzugt ist. Diese Ausgestaltung erlaubt besonders stabile Konstruktionen bei besonders kompakter und schlanker Bauform. Es können also mit bestimmten Dimensionierungen für den Verbindungsstab und den dementsprechend dafür vorgesehenen Schlitz vergleichsweise sehr große Kräfte aufgenommen werden. Der Stab ist nämlich sowohl in Richtung der notwendigen Halterung der Spannbacke gegenüber dem Basiskörper (also unter 90° zu der Bewegungsrichtung) wie auch in der Bewegungsrichtung selbst orientiert, in der die Spannkräfte auftreten, und zwar mit einer bestimmten Komponente in jeder Richtung. In anderen Worten: Die schräge Orientierung vermeidet oder verringert Scherbelastungen des Verbindungsstücks insbesondere -stabes durch die Spannkräfte.
-
Noch eine wertere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung betrifft den gerade erwähnten Schlitz für das Verbindungsstück zwischen den beweglichen Spannbacken und ihrem Ankerkörper. Hier ist eine Begrenzung der Länge dieses Schlitzes (in der Bewegungsrichtung der beweglichen Spannbacke) auf die unbedingt erforderliche Länge vorgesehen, also auf die Länge, die für die tatsächlich mögliche Bewegungsstrecke der jeweiligen Spannbacken notwendig ist. Dabei soll der Basiskörper von diesem Schlitz nicht ganz durchdrungen werden. also der Schlitz vor den jeweiligen Enden des Basiskörpers auslaufen. Die letzte Aussage bezieht sich natürlich auf die Projektion senkrecht zu der Bewegungsrichtung und Schlitzrichtung. Durch eine Verkürzung des Schlitzes gegenüber der Basiskörperlänge an beiden Seiten kann der Basiskörper beidseitig geschlossen ausgeführt werden und insgesamt besonders stabil sein. Im Stand der Technik sind hingegen einseitig oder beidseitig durchgehende Schlitze durchaus gängig, die zwar fertigungstechnisch Vorteile haben mögen, aber eine unnötige Schwächung des Basiskörpers mit sich bringen.
-
Ferner ist es bevorzugt, dass die Primärdruckkammer des Druckfluidantriebs mit ihrem Spindelantrieb einerseits und andererseits die Hochdruckkammer des Druckfluidantriebs mit dem daran angeschlossenen Druckübersetzerkolben hinsichtlich der Bewegungsrichtungen parallel und außerdem (bei oben liegender Spannbacke) übereinander angeordnet sind. Diese Anordnung wiederum ist vorzugsweise zwischen den jeweiligen ersten Druckfluidkolben der beiden beweglichen Spannbacken angeordnet.
-
Ferner kann die Spanneinrichtung an eine externe Druckfluidversorgung angeschlossen werden, und zwar auch bei Vorhandensein des integrierten zweiten Druckfluidkolbens für die Beaufschlagung des Druckfluidantriebs und des Druckübersetzerkolbens. Damit ist die Spanneinrichtung in bequemer Weise mit vorhandener externer Druckfluidversorgung betreibbar, aber nicht zwingend darauf angewiesen. Die mechanische Betätigung des zweiten Druckfluidkolbens hat wiederum den Vorteil, völlig unabhängig von externen Versorgungen und räumlich ungebunden arbeiten zu können, ohne dabei auf die naturgemäß begrenzten Möglichkeiten des rein mechanischen Spindelantriebs beschränkt zu sein.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels in werteren Einzelheiten erläutert, wobei die einzelnen Merkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können und sich auf alle Kategorien der Erfindung beziehen, ohne dass hierauf noch explizit eingegangen wird.
-
1a zeigt eine perspektivische Gesamtdarstellung einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung.
-
1b zeigt dieselbe perspektivische Darstellung bei abgenommener Kurbel 6 und abgenommener Anschlageinrichtung 5 und
-
1c eine perspektivische Darstellung von hinten mit angebauter Anschlageinrichtung 5.
-
2 zeigt einen Schnitt durch die Spanneinrichtung aus 1 längs der Spannrichtung.
-
3 zeigt eine Frontansicht der Spanneinrichtung aus Figur bei abgenommener Betätigungskurbel und abgenommener seitlicher Anschlageinrichtung, wobei die Schnittebene aus 2 eingezeichnet ist.
-
4a und 4b zeigen einen in 2 angegebenen Ausschnitt B vergrößert, und zwar in zwei verschiedenen Positionen.
-
5 zeigt einen weiteren Längsschnitt durch die Spanneinrichtung aus 1, jedoch entlang einer mittigen Schnittebene.
-
6 entspricht 3, zeigt aber die Schnittebene der 5.
-
7 zeigt die Spanneinrichtung aus 1 schematisch von der Seite und eine Querschnittsebene zu 8.
-
8 zeigt den in 7 eingezeichneten Querschnitt senkrecht zur Spannrichtung.
-
Die 1a–c zeigen die erfindungsgemäße Spanneinrichtung in perspektivischer Gesamtdarstellung. Ein zentraler, im Wesentlichen quaderförmiger Block bildet einen Basiskörper 1 und ist durch anzuschraubende Halteklammern 2 auf einem Bearbeitungstisch zu befestigen. Die Halteklammern 2 greifen dazu mit einem Vorsprung in eine seitliche Nut des Basiskörpers 1 ein.
-
Auf den Basiskörper 1 ist im vorderen Bereich an drei Seiten bündig eine feste Spannbacke 3 über acht vertikale Schraubbolzen aufgesetzt, wobei an der nach vorne weisenden Frontfläche dieser Spannbacke 3 Löcher für horizontale Halteschrauben für Hilfseinrichtungen, etwa Unterlagen für Werkstücke zu erkennen sind. Im Übrigen weist die feste Spannbacke 3 auf der dem Betrachter abgewandten Seite eine vertikal verlaufende Spannfläche auf.
-
Dieser gegenüber liegend sind im hinteren Bereich der 1a und in 1c vorne zwei bewegliche Spannbacken 4a, b vorgesehen, auf die noch näher eingegangen wird. Sie sind nebeneinander und im Übrigen symmetrisch und identisch ausgeführt, aber unabhängig voneinander bewegbar.
-
Durch eine Bewegung der beweglichen Spannbacken 4a, b auf die feste Spannbacke 3 zu kann ein Werkstück eingespannt und damit für eine weitere Bearbeitung fixiert und unter Umständen auch auf eine bestimmte Referenzposition justiert werden. Insbesondere zur Positionsreferenzierung kann eine in 1a rechts an dem Basiskörper 1 angeschraubte Anschlageinrichtung 5 hilfreich sein, die im Wesentlichen über eine Klemmeinrichtung eine vertikal verschiebliche Vierkantstange mit im oberen Bereich angebrachtem horizontal und quer zur Spannrichtung verlaufenden Innengewindeloch trägt, in dem eine Außengewindestange durch eine Schraubbewegung längs verstellbar angebracht ist. Eine solche Anschlageinrichtung kann in Verbindung mit der festen Spannbacke 3 und der Oberfläche des Basiskörpers 1 eine dreidimensionale Referenzpositionierung ermöglichen.
-
Der Spannvorgang wird eingeleitet und aufgehoben durch Betätigung einer im vorderen Bereich der 1a sichtbaren Doppelgriffkurbel 6, die, wie erkennbar, an die Spanneinrichtung, konkret den Basiskörper 1, angeschraubt ist. Dazu dient die unter der Kurbelwelle erkennbare Schraube, während in den beiden oberen Ecken des näherungsweise dreieckigen Kurbelgrundkörpers jeweils Stifte zum Einführen in entsprechende Nuten des Basiskörpers 1 vorgesehen sind, vgl. 1b. Die Kurbelwelle selbst greift mit einem Sechskantvorsprung in eine entsprechende Innensechskantaufnahme ein.
-
Ferner ist mit 7 ein Manometer bezeichnet, das den Hydraulikdruck in der im Folgenden noch näher bezeichneten Hydraulikanlage misst und unter Zugrundelegung der bekannten Angriffsflächen in eine absolute Spannkraftanzeige umsetzt Diese ist von derselben Seite aus bedienbar wie die Kurbel 6, nämlich der Seite der festen Spannbacke 3.
-
Auf dieser Seite befinden sich ferner rechts und links und etwas unterhalb des Niveaus der Kurbelwelle große Innensechskantaufnahmen zur Betätigung zweier mechanischer Spindelantriebe, auf die noch im Einzelnen eingegangen wird.
-
Sind die Kurbel 6, die Anschlageinrichtung 5 und das Manometer 7 aus 1 abgebaut, entspricht 3 einer Frontansicht der Spanneinrichtung aus 1. Darin ist eine Längsschnittebene A-A eingezeichnet, die in 2 als entsprechende Schnittdarstellung gezeigt ist Der links in 2 eingezeichnete Kreis B entspricht wiederum einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung in 4a und 4b.
-
Zunächst erkennt man in 3 zwischen den beiden größeren Innensechskantaufnahmen und unter der Innensechskantaufnahme für die Kurbelwelle und unter dem gerade erwähnten Schraubloch für die bereits erwähnte Befestigungsschraube der Kurbel 6 die hier, aber nicht in 6, durch einen Deckel verschlossene Bohrung für die Aufnahme des Manometers 7, die in Verbindung mit 5 deutlicher wird. Insbesondere sieht man in 6 Kreise mit vier Radien, von denen jeweils zwei konzentrisch sind und die sich anhand 5 erklären. Anhand der 1a–c und 5 wird auch auf die unten rechts und links in den Ecken erkennbaren Bohrungen 14 und 15 eingegangen, die in 3 wieder durch (gleich bezeichnete) Deckel verschlossen sind.
-
In dem Schnitt der 2 erkennt man zunächst oben die beiden Spannbacken 3 und 4b. Erkennbar läuft durch die bewegliche Spannbacke 4b ein unter 40° zur Vertikalen laufender Schraubbolzen, der als Verankerungsstab dient Der Stab ist hier nicht selbst eingezeichnet sondern lediglich das ihn aufnehmende Loch, vgl. aber 1c.
-
Der schraffierte Bereich links von dem Durchtritt dieses Stabes durch die Oberseite des Basiskörpers 1 und auch etwas rechts davon, ist übrigens ein mit dem Stab und der beweglichen Spannbacke 4b mitgeführtes Schutzblech in einer Nut, die im Übrigen einem Justagestein an der in 2 rechten Unterseite der beweglichen Spannbacke 4b dient, wobei hier nur die Ausnehmung für den Justagestein eingezeichnet ist.
-
Das schräge Loch für den Führungsstab endet in einem Gewindesackloch in einer Führungswelle 8, die in einer den Basiskörper 1 in der Figur horizontal durchlaufenden Bohrung geführt und verankert ist Über dieser Bohrung ist ein auf eine bestimmte Bewegungsstrecke begrenzter Schlitz 9 für den Führungsstab zu sehen. Dieser Schlitz Ist nach links so begrenzt, dass die bewegliche Spannbacke 4b nicht werter geschlossen wenden kann als eingezeichnet, und nach rechts so begrenzt, dass sie mit ihrer rechten Außenfläche ungefähr bündig zur rechten Außenfläche des Basiskörpers 1 gefahren werden kann. Bei solchen Verschiebungen dient die Führungswelle 8 zum Führen und Verankern der beweglichen Spannbacke 4b in dem Basiskörper 1. Der begrenzte Schlitz 9 schwächt den Basiskörper 1 so wenig wie möglich.
-
In die Führungswelle 8 ist ein Spindelkolben 10 über ein Spindelgewinde eingeschraubt, der links die bereits erwähnte Innensechskantaufnahme enthält und an dem diese enthaltenden linken Abschnitt verschiebbar und abgedichtet in einem in 1 ebenfalls gut erkennbaren Ringdeckel 11 geführt ist Dieser Ringdeckel 11 ist wiederum abgedichtet in den Basiskörper 1 eingeschraubt Der Spindelkolben 10 und die Führungswelle 8 bilden gemeinsamen einen mechanischen Spindelantrieb.
-
Dies ist in 2 daran zu erkennen, dass sich der Spindelkolben 10 nach rechts auf einem Nadellager 12 abstützt, das wiederum nach rechts auf einem weiteren Ringdeckel 13 abgestützt ist Der Ringdeckel 13 ist radial nach innen gegen den Spindelkolben 10 abgedichtet, aber nicht axial daran fixiert und nach außen gegenüber der Innenmantelfläche der bereits erwähnten durchgehenden Bohrung abgedichtet und in einen Innengewindeabschnitt derselben eingeschraubt. Er entspricht insoweit dem Ringdeckel 11. Insbesondere zeigen beide, wie auch weitere Deckel der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung, an einem axial außenliegenden und radial etwas größeren Abstand eine Dichtung in einer passenden Nut und an einem axial weiter innenliegenden und radial etwas kleineren Abschnitt ein entsprechendes Gewinde.
-
Der Dichtring kann damit das Gewinde sichern, es muss keine Planfläche des Schraubrings oder -deckels bearbeitet werden und die Ringdichtung funktioniert an der Außenmantelfläche quasi wie die Dichtung eines bewegten Teils. Die Ausführungsform dieses Deckels erlaubt vergleichsweise kleine Köpfe im Verhältnis zu dem gewählten Gewinde (oder umgekehrt besonders große stabile Gewinde im Verhältnis zum vorgegebenen maximalen Durchmesser) und damit Vorteile hinsichtlich Materialersparnis, Platzersparnis und/oder Belastbarkeit. Diese Eigenschaften gelten bei dieser Ausführungsform für alle Außendeckel, einschließlich Ringdeckel (wie 11) in dem Basiskörper 1, entfalten aber schon bei einer einzigen dieser Montagestellen Vorteile und sollen auch in diesem Sinn schon in Zusammenhang mit einer dieser Montagestellen offenbart sein.
-
2 lässt sich diesbezüglich leichter in Zusammenhang mit den 4a und 4b verstehen, die den Kreis B in 2 als vergrößerten Ausschnitt in zwei verschiedenen Positionen darstellen. 4a entspricht der Position aus 2, bei der der Spindelkolben 10 nach rechts an dem Nadellager 12 anliegt, 4b zeigt den Spindelkolben nach links an dem Ringdeckel 11 anliegend. Dementsprechend existiert in 4a zwischen dem inneren Ringdeckel 13 und der Führungswelle 8 ein axialer Zwischenraum, der in 4b nicht besteht. Daraus ergibt sich direkt, dass sich der Spindelkolben 10 als „erster„ Hydraulikkolben zusammen mit der Führungswelle 8 axial bewegen lässt und dabei die bewegliche Spannbacke 4b mitnimmt. 2 zeigt anschaulich, dass bei einer etwas abweichenden Ausgestaltung auch die Führungswelle 8 als Hydraulikkolben in Betracht kommt und dann das komplementäre Teil eines Spindelantriebs mitnehmen (oder auch mit ihm gemeinsam einen Hydraulikkolben bilden) könnte.
-
Diese Bewegung wird erzeugt durch einen im Weiteren näher erläuterten Hydraulik antrieb, der über eine auf der axialen Position des Nadellagers 12 mündende und in
-
4b im unteren Bereich links daneben zum Teil erkennbare Öffnung Hydrauliköl in dieses Volumen pressen kann. Das Hydrauliköl übt dann auf den Spindelkolben 10 eine axiale Kraft nach außen auf, und zwar der effektiven Angriffsfläche entsprechend, die durch die Schulter zwischen dem größten und dem kleinsten auftretenden Radius dieses Spindelkolbens 10 gebildet wird. Auch auf der axial entgegengesetzten Seite des Spindelkolbens 10 liegt Hydrauliköl vor, das über eine nicht dargestellte Öffnung in eine Druckausgleichskammer 14 gepresst wird, die einen Schraubenfederbeaufschlagten und verschieblichen Kolben zum Volumenausgleich enthält Die Kammer 14 ist in 3 in der Frontansicht dargestellt und durch einen geschlossenen, aber im Übrigen dem Ringdeckel 11 entsprechenden Schraubdeckel nach außen verschlossen. Die in 3 ebenfalls erkennbare Druckausgleichskammer 15 auf der rechten Seite hat eine vergleichbare Aufgabe und identischen Aufbau und dient zum Volumenausgleich in einem Zusammenhang, der anhand 5 noch näher erläutert wird.
-
Die bereits mehrfach erwähnte horizontal durchgehende Bohrung durch den Basiskörper 1 ist nicht nur nach links durch den Ringdeckel 11 verschlossen, sondern auch nach rechts durch einen analogen, aber geschlossenen Deckel, der hier nicht eingezeichnet ist Das zwischen diesem Deckel und der Führungswelle 8 bestehende Volumen ist mit etwas Hydrauliköl gefüllt, aber nicht vollständig ausgefüllt. Ferner besteht axial durch die Führungswelle 8 eine Bohrung 16, die an der rechten Stirnseite (in 2) des Spindelkolbens 10 endet und in einer nicht näher dargestellten Weise von dort aus mit dem weiter links eingezeichneten Spindelgewinde kommuniziert. Das Spindelgewinde wiederum schließt diesen Volumenausgleichskanal 16 an den Zwischenraum zwischen der Führungswelle 8 und dem inneren Ringdeckel 13 an. In dieser Form kann das Spindelgewinde beständig von Hydrauliköl durchströmt werden.
-
Die 4a und 4b zeigen übrigens im radial äußeren Bereich des Nadellagers 12 jeweils zwischen diesem und dem Spindelkolben 10 sowie zwischen diesem und dem inneren Ringdeckel 13 eingelegte Anlaufscheiben aus besonders belastbarem Stahl.
-
Die 5 und 6 beziehen sich auf eine weitere Schnittebene. 6 entspricht 3 und zeigt die nun mittig angeordnete Schnittebene C-C. die in 5 dargestellt ist. Die Unterseite des Basiskörpers 1 zeigt Sackbohrungen zur Aufnahme von Justagesteinen rechts und links und ferner mittig eine Bohrung zur Herstellung eines Hydraulikkanals vertikal darüber.
-
An der linken Seite erkennt man das bereits in Zusammenhang mit den 1 und 3 erwähnte Innengewindeloch zur Befestigung der Kurbel 6 und darüber die Innensechskantaufnahme für den Kurbelantrieb. Diese Innensechskantaufnahme befindet sich in qualitativ ähnlicher Weise wie anhand 2 erläutert in einem Spindelkolben 17, der von einem Ringdeckel 18 in der bereits erläuterten Bauform nach außen gehalten und abgedichtet ist. Zwischen der nach innen weisenden radialen Schulter des Ringdeckels 18 und der nach außen weisenden radialen Schulter des Spindelkolbens 17 befindet sich ein Kugellager.
-
Nach innen stützt sich der Spindelkolben 17 auf der zu dem Kugellager entgegengesetzten Seite mit einem einfachen Sicherungsring gegen den Ringdeckel 18 ab, der diesen Ring in einer Innenmantelnut aufnimmt.
-
Im Übrigen greift der Spindelkolben 17 wieder in eine Innengewindestange ein, die hier allerdings einen zweiten Druckfluidkolben, konkret Hydraulikkolben, 19 bildet Dieser ist abgedichtet In einer Primärdruckkammer 20 geführt, die nach rechts in der bereits erläuterten Weise durch einen nicht eingezeichneten Schraubdeckel verschlossen ist.
-
Eine Betätigung des beschriebenen Spindelantriebs 17, 19 über die Kurbel 6 aus 1 verschiebt den zweiten Hydraulikkolben 19 in der Primärdruckkammer 20 und drückt damit Hydrauliköl aus dieser heraus. Das Hydrauliköl fließt durch eine rechts unten eingezeichnete Leitung, die schräg in eine in 5 horizontal eingezeichnete Bohrung 28 mündet, welche Bohrung nach rechts wiederum durch einen Schraubdeckel verschlossen ist. Die horizontale Bohrung 28, der Überbrückungskanal, weist einen dazu symmetrischen schrägen Leitungsdurchstich nach unten auf und an ihrem inneren Ende zudem einen weiteren schrägen und nicht ganz dargestellten Leitungsdurchstich, der jedoch schräg nach hinten und nicht schräg nach rechts verläuft. Beide Verbindungen führen situationsabhängig in eine noch näher zu erläuternden Weise in eine unten links erkennbare Hochdruckkammer 21, die wiederum nach links in der üblichen Weise mit einem Schraubdeckel verschlossen und abgedichtet ist oder, wie in 1a dargestellt, am linken radial aufgewerteten Ende, das Manometer 7 enthält. Aus dieser Hochdruckkammer führt eine als Ellipse eingezeichnete, aber tatsächlich im Querschnitt kreisrunde Kanalöffnung 22 zu der bereits zwar erläuterten Hydraulikölöffnung im Bereich des Nadellagers 12. Eine Betätigung der Kurbel 6 führt also zur Druckbeaufschlagung des Spindelkolbens 10 und dessen Verschiebung nach links (in 2), und zwar zusammen mit dem gesamten Spindelantrieb 10, 16 und der beweglichen Spannbacke 4b.
-
In 5 bleibt eine Druckübersetzungskonstruktion zu erläutern: Rechts von der Hochdruckkammer 21 ist ein Druckübersetzerkolben 23 zu erkennen. Dessen linkes Ende ist in einem Einsatz 24 geführt, der insgesamt vier Dichtungen aufweist, von denen die zwei nach innen dichtenden Dichtungs-O-Ringe eingezeichnet sind, wobei der linke mit 25 beziffert ist. An den entsprechenden radial äußeren Positionen sind jeweils kleinere Dichtungen vorgesehen, aber lediglich die dazugehörenden Nuten eingezeichnet Ferner mündet die bereits erwähnte schräge Bohrung etwa in der axialen Mitte dieses Einsatzes 24 im Bereich einer äußeren Nut des Einsatzes 24, die in nicht gezeigter Weise mit einer auf gleicher axialer Position liegenden inneren Nut kommuniziert, die in 5 das linke Ende des Druckübersetzerkolbens 23 enthält. Eine einfache radiale Bohrung in dem Einsatz 24 genügt hierzu. in der in 5 dargestellten Position des Druckübersetzerkolbens 23 besteht somit eine direkte Hydraulikverbindung durch den Überbrückungskanal 28 zwischen der Primärdruckkammer 20 und der Hochdruckkammer 21. Wenn sich jedoch der Druckübersetzerkolben 23 weiter links befindet, durchsetzt er den Dichtungs-O-Ring 25 und unterbricht damit diese Verbindung.
-
Dies erfolgt durch eine Hydraulikdruckbeaufschlagung des Druckübersetzerkolbens 23 von rechts, und zwar nachdem ein Mindestdruckventil 26, von dem hier lediglich eine Kugel gezeichnet ist und das sich nach links in der eingezeichneten Ringschraube über eine Schraubenfeder abstützt, öffnet. Wenn also mit dem zweiten Hydraulikkolben 19 ein ausreichend großer Druck aufgebaut wurde, wird die Kugel des Mindestdruckventils 26 etwas nach links verschoben und gibt den Weg durch die links davon befindliche Ringschraube (deren Schraube einen durchgehenden Sechskanteingriff aufweist) frei. Dann wirkt der Hydraulikdruck auf die rechte Stirnfläche des Druckübersetzerkolbens 23 und verschiebt diesen wegen dessen größerer Angriffsfläche im Verhältnis zu der linken Stirnfläche des Druckübersetzerkolbens 23 nach links.
-
Über dem Mindestdruckventil 26 ist ein Rückkehrventil 27 eingezeichnet, das analog aufgebaut ist, aber antiparallel funktioniert. Wenn nämlich der Druckübersetzerkolben 23 in seine in 5 dargestellte Position zurückkehrt, kann durch dieses Rückkehrventil 27 das Hydrauliköl in die Primärdruckkammer 20 zurückströmen. Man erkennt, dass die Bohrung, in der das Rückkehrventil 27 sitzt, wieder nach außen durch einen Schraubdeckel abgedichtet ist und beide Ventile 26 und 27 insgesamt in einem Schraubeinsatz integriert sind, der die Bohrung zur Führung des rechten radial großeren Endes des Druckübersetzerkolbens 23 nach außen verschließt.
-
Die Kammer 21, in der der Druckübersetzerkolben 23 in 5 enthalten ist (also zwischen dem Einsatz 24 und den Ventilen 26 und 27) kommuniziert im Übrigen über eine nicht dargestellte Schrägbohrung mit der zweiten bereits erwähnten Druckausgleichskammer 15, die in 3 dargestellt ist Die Schraubenfederbeaufschlagung des Kolbens darin dient dazu, den Druckübersetzerkolben 23 in seine Ausgangslage zurückzuschieben.
-
Insgesamt kann also durch Betätigung der Kurbel 6 der zweite Hydraulikkolben 19 Hydrauliköl aus der Primärdruckkammer 20 verdrängen, das zunächst durch den Überbrückungskanal 28 direkt und ohne Druckübersetzung in die Hochdruckkammer 21 und von dort durch die Öffnung 22 in dem Bereich des Nadellagers 12 fließt Ab einem bestimmten Druckschwellenwert öffnet dann das Mindestdruckventil 26, sodass der Druckübersetzerkolben 23 in Funktion kommt, den Überbrückungskanal 28 sperrt und infolge des Zahlenverhältnisses zwischen seinen Stirnflächen, hier über vier, das Druckverhältnis zwischen Primärdruckkammer 20 und Hochdruckkammer 21 vervielfacht. Ab diesem Druckschwellenwert kann also mit der Kurbel 6 eine entsprechend erhöhte Spannkraft auf die bewegliche Spannbacke 4b ausgeübt werden. Die 7 und 8 verdeutlichen die bereits erläuterten Elemente weiter. 7 zeigt lediglich die Querschnittsebene D-D, wohingegen 8 den Querschnitt selbst zeigt. Daran erkennt man rechts einen Schnitt durch die Vollkörper des Spindelantriebs 8, 10 aus 2, der in der linken Öffnung weggelassen ist, dazwischen und etwas unterhalb einen Teil der Hochdruckkammer 21 aus 5, unten rechts und links die bereits erläuterten Druckausgleichskammern 14 und 15 und schließlich weiter oben mittig einen Schnitt durch den Spindelantrieb 17, 18. Dieser ist in seinem äußeren Querschnittsprofil quadratisch, und zwar zum Zweck der Verdrehsicherung. Im Übrigen ist darüber rechts das bereits erwähnte Schutzblech in der Führungsnut eingezeichnet, links darüber nicht, und zeigt der Schnitt die hintere Reihe der in 1a bereits erkennbaren Befestigungsbolzen der festen Spannbacke 3.
-
Insgesamt zeigt sich auch, dass der mechanische Spindelantrieb 8, 10 aus 2 für jede der beiden Spannbacken separat vorhanden und separat betätigbar ist. Der erläuterte Hydraulikantrieb, der über den Spindelantrieb 18, 19 betätigt wird, ist allerdings nur einheitlich zu betätigen und beaufschlagt mit dem erzeugten Druck die beweglichen Spannbacken 4a und 4b.
-
Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung kann vorteilhaft dadurch verwendet werden, dass durch Anschließen einer Kurbel an dem entsprechenden Innensechskantanschluss eines mechanischen Spindelantriebs eine Grobvoreinstellung einer beweglichen Spannbacke 4a oder 4b erfolgt und damit insbesondere je nach Bedarf nur eine der beiden zur Benutzung ausgewählt wird (während die andere in größerem Abstand von der festen Spannbacke 3 verbleibt). Dann kann mit der Handkurbel 6 aus 1a unter Verwendung des beschriebenen Hydraulikantriebs und insbesondere der Druckübersetzung die ausgewählte bewegliche Spannbacke 4a oder 4b um das erforderliche letzte Streckenstück an das Werkstück heranbewegt und festgespannt werden. Dabei kann mit der dargestellten Spanneinrichtung eine Bewegungsstrecke von 4 mm überbrückt werden, was einerseits Verletzungen insbesondere durch eingeklemmte Finger vorbeugt und andererseits ausreichend Flexibilität schafft. Insbesondere können auch plastisch oder elastisch nachgebende Werkstücke gespannt werden, beispielsweise bei Verwendung von Greifauflagen auf den Spannbacken.
-
Erkennbar funktioniert die Spanneinrichtung aber auch rein mechanisch, also nur mit dem Spindelantrieb. Überdies könnte anstelle eines Einsatzes der Kurbel 6 auch an den in 5 nicht eingezeichneten Verschlussdeckel am rechten Ende der Primärdruckkammer 20 oder an den darunterliegenden ebenfalls nicht eingezeichneten Verschlussdeckel des Überbrückungskanals 28 eine extern vorgesehene Hydraulikversorgung angeschlossen werden und die Spanneinrichtung damit betrieben werden. Für die Kombination aus mechanischer Grobeinstellung und hydraulischer Feineinstellung beziehungsweise hydraulischer Spannkrafterzeugung gilt das oben gesagte, insbesondere auch für die Druckübersetzung mit dem Druckübersetzerkolben 23.
-
Bei gleichzeitiger Verwendung beider beweglicher Spannbacken 4a und 4b gelten die früheren Bemerkungen zur Kräfteaddition, zur besseren Kraftverteilung und zur besseren geometrischen Anpassung an schwierige Werkstücke. Insbesondere ist zu beachten, dass zwar die Krafteinleitung in die beweglichen Spannbacken 4a und 4b durch die jeweils separaten ersten Hydraulikkolben (die Spindelkolben) 10 erfolgt, der Hydraulikdruck aber gemeinsam für beide bewegliche Spannbacken 4a und 4b erzeugt wird. Dies könnte auch bei einer größeren Zahl beweglicher Spannbacken analog durchgeführt werden. Natürlich lassen sich die Prinzipien der Erfindung aber auch anders einsetzen, etwa mit unabhängiger Hydraulikdruckerzeugung für verschiedene bewegliche Spannbacken.
-
Schlussendlich wird in Verbindung mit den Figuren an die Aussagen zur vorteilhaften Anordnung der verschiedenen Bauteile hinsichtlich Parallelität und Anordnung der Hydraulikdruckerzeugung zwischen den beiden mechanischen Spindelantrieben erinnert.
