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Die
Erfindung betrifft ein Schnellspannsystem mit Handbetätigung nach
dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Wegen der Funktion solcher Schnellspannsysteme
wird beispielsweise auf die auf den gleichen Anmelder zurückgehende
DE 101 18 808 A1 verwiesen.
Die dortige Offenbarung soll von der vorliegenden Offenbarung vollinhaltlich
umfasst sein.
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Bei
derartigen Schnellspannsystemen besteht der Nachteil, dass der Kolben
zum Lösen
der Verriegelung mit einem Druckmittel betätigt werden muß. In der
Regel wird als Druckmittel Öl
oder Luft verwendet. Bei kleineren Aufbauten ist jedoch die Anordnung
einer Druckquelle mit zugeordnetem Tank und den Versorgungseinrichtungen
kostenaufwendig und raumgreifend. Die von der Druckmittelquelle
zu dem Schnellspannsystem führenden
Schläuche
sind knick- und verletzungsgefährdet
und behindern die Arbeit an der Werkzeugmaschine.
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Wenn
eine Druckölquelle
außerhalb
einer Werkzeugmaschine angeordnet ist und die Sicherungstüren der
Werkzeugmaschine geschlossen werden, besteht die Gefahr, dass die
von außerhalb herangeführten Druckmittelschläuche abknicken oder
beschädigt
werden.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Schnellspannsystem
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es wesentlich kostengünstiger
und einfacher zu betätigen
ist.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre
des Anspruches 1 gekennzeichnet.
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In
einer bevorzugten Ausführung
ist vorgesehen, dass die für
die Ver- und Entriegelung der Kugeln notwendige Hubbewegung des
Verriegelungskolbens durch eine manuelle Drehung des Hubkolbens
bewirkt wird, die in eine vertikale Hubbewegung umgesetzt wird.
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Dem
Verriegelungskolben ist dem gemäß ein handbetätigter Drehantrieb
zugeordnet, bei dessen Betätigung
der Verriegelungskolben an einer in Längsrichtung der zentralen Aufnahmeöffnung ausgerichteten
Gewindesteigung entlang läuft
und hierdurch in seine Verriegelungsstellung angehoben oder in seine
entriegelte Stellung abgesenkt wird.
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Mit
der gegebenen technischen Lehre ergibt sich der Vorteil, dass der
Verriegelungskolben, der für die
Betätigung
der Verriegelung eine Hubbewegung im Gehäuse ausführen muss, nun handbetätigbar ist. Auf
eine aufwendige Druckmittelzufuhr kann verzichtet werden. Es bedarf
daher auch nicht mehr der druckdichten Abdichtung des Druckraumes
für den Hubkolben;
es genügen
einfache Dichtungen, weil auf einen druckmittelbetätigten Verschiebeantrieb des
Verriegelungskolbens verzichtet wird.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Hubbewegung
dadurch bewirkt, dass der Verriegelungskolben radial innenseitig
ein Gewinde aufweist, dass mit einem zugeordneten Gewinde am Gehäuse des
Schnellspannsystems (insbesondere im Bodenbereich) in Eingriff ist.
Wird der Hubkolben verdreht, dann wandert er an dem Gewinde herauf
und herunter, und damit können
die am Hubkolben in Eingriffstellung liegenden Kugeln des Verriegelungssystems
entsprechend betätigt
werden.
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Nach
der ersten Ausführungsform
greift der Verriegelungskolben mit einem radial einwärts gerichteten
Gewinde in ein zugeordnetes Gewinde am Gehäuse (bevorzugt am Boden) des
Schnellspannsystems ein und ist dort heb- und senkbar ausgebildet.
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Neben
dem Gewindeeingriff ist es jedoch auch vorgesehen, dass der Verriegelungskolben
auf einer in axiale Richtung ansteigenden Steuerkurve aufliegt oder
mit dieser in seitlichem Eingriff ist.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
kann beispielsweise der Verriegelungskolben mit seiner bodenseitigen
Stirnfläche
auf einer zugeordneten, spiralig ausgebildeten Steuerkurve aufliegen,
so dass bei Verdrehung des Verriegelungskolbens dieser wiederum
die gewünschte
Hubbewegung im Gehäuse
des Schnellspannsystems ausführt.
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Statt
einem radial einwärts
gelegenen Gewinde ist es auch möglich,
das Gewinde radial auswärts
an der Außenwandung
des Verriegelungskolbens anzuordnen und das gegenüberliegende
Gewinde entsprechend an der Innenseite des Gehäuses – bevorzugt im Bodenbereich – anzuordnen.
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In
einer dritten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass
der Verriegelungskolben durch eine entsprechende Hubmechanik heb-
und senkbar im Gehäuse
des Schnellspannsystems angeordnet ist. Eine derartige Hubmechanik
kann beispielsweise aus einer Exzenterschraube bestehen, die sich
mit ihrem exzentrisch ausgebildeten Umfang an der Bodenseite des
Verriegelungskolbens anlegt, so dass bei der Verdrehung der Exzenterschraube der
Hubkolben ebenfalls angehoben und abgesenkt wird.
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Der
Einfachheit halber wird in der folgenden Beschreibung jedoch nur
noch der Drehantrieb des Verriegelungskolbens anhand der zeichnerischen Ausführungsbeispiele
näher beschrieben.
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Ein
erster Drehantrieb für
den Verriegelungskolben besteht aus einem handbetätigbaren
Hebel, der in einer Quergewindebohrung des Verriegelungskolbens
sitzt. Bei Betätigung
des Hebels wird der Verriegelungskolben deshalb in gewünschter
Richtung verdreht und – wegen
des Gewindeeingriffs – wird
er demzufolge im Gehäuse
angehoben oder abgesenkt.
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In
einer zweiten, bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird statt des Verdrehantriebes mit einem handbetätigten Hebel
ein Spindelantrieb verwendet, wobei eine drehbare Welle mit einer
Ritzelverzahnung versehen ist, die mit einer zugeordneten Ringverzahnung
am Außenumfang
des Verriegelungskolbens zusammenwirkt.
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Bei
der Verdrehung dieser Welle wird somit der Verriegelungskolben in
gewünschter
Weise verdreht, und über
die vorher beschriebenen Steuerkurven oder Gewindeschrägen wird
er demzufolge in eine angehobene oder eine abgesenkte Stellung im Gehäuse bewegt.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungswegen
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1 Schnitt durch ein Schnellspannsystem nach
der Erfindung mit dem rechten Halbschnitt in Verriegelungsstellung
und dem linken Halbschnitt in entriegelter Stellung;
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2 die Draufsicht auf die
Anordnung nach 1;
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3 zwei Halbschnitte durch
eine zweite Ausführungsform
nach der Erfindung
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4 die Draufsicht auf die
Anordnung nach 3;
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5 die Draufsicht auf eine
Spannbride, wie sie zur Festlegung des Schnellspannsystems auf einem
nicht näher
dargestellten Maschinentisch verwendet wird;
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In 1 ist allgemein ein Schnellspannsystem 1 dargestellt.
Die Funktion dieses Schnellspannsystems und die einzelnen Teile
sind in der vorher erwähnten
Druckschrift näher
beschrieben. Allgemein ist ein rohrförmiges Gehäuse 2 an der Bodenseite
mit Schrauben 31 mit einem Boden 5 verschraubt.
An der Oberseite des Gehäuses 2 ist
ein Deckel 3 mit Hilfe von Schrauben 4 aufgeschraubt.
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An
der Unterseite einer Werkstückpalette 32 ist
ein Einzugsnippel 10 befestigt, der in die zentrale Ausnehmung
des Schnellspannsystems eingreift und dort mit Hilfe von Kugeln 9 eingezogen
und verriegelt wird.
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In
der verriegelten Stellung legen sich die gleichmäßig am Umfang verteilt angeordneten
Kugeln an einer zugeordneten Verriegelungsschräge 12 – die selbsthemmend
ist – an
der Innenseite des Verriegelungskolbens 8 an, wobei sie
sich gleichzeitig mit ihrer oberen Fläche an einer deckelseitigen
Kugelauflage 13 abdrücken.
Dadurch wird über
den Durchmesser der Kugel eine Hebelübersetzung von der Verriegelungsschräge 12 über die
Kugelauflage 13 auf die Einzugsschräge 11 erzeugt, so
dass die Kugeln unter Aufwendung dieser Hebelkraft mit hoher Einzugskraft
in die Einzugsschräge 11 des
Einzugsnippels 10 gepresst werden. Der Einzugsnippel 10 wird
hierbei mit beträchtlicher
Einzugskraft in die zentrale Ausnehmung des Schnellspannsystems 1 eingezogen.
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Damit
legt sich die Werkstückpalette 32 mit einer
Verdrehsicherung 33 auf eine zugeordnete Auflage 34 auf
dem Deckel 3 auf.
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Im
Innenraum des Gehäuses 2 ist
der vorher erwähnte
Verriegelungskolben 8 heb- und senkbar ausgebildet. Die Hebe-
und Senkbewegung wird durch eine Verdrehung des Verriegelungskolbens 8 erreicht.
Zu diesem Zweck ist er drehbar in einer Hohlkammer 6 im Gehäuse 2 gelagert
und weist radial innenseitig ein Gewinde 7 auf, das mit
einem zugeordneten – entgegengesetzten
Gewinde – an
einem axialen Ansatz im Bereich des Bodens 5 in Eingriff
steht.
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Die
Werkstückpalette 32 ist
im Übrigen
hochgenau und spielfrei auf dem Deckel 3 festgelegt. Zu diesem
Zweck bildet die Unterseite der Werkstückpalette 32 eine
Aufnahme auf, in der zwei senkrecht zueinander stehende Auflageflächen 50 ausgebildet sind,
die mit den zugeordneten Deckelflächen zusammenwirken.
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Die
horizontale Auflagefläche 50 liegt
auf der Auflage 34 auf, während die vertikale Auflagefläche 50 an
der Verdrehsicherung 33 anliegt.
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Im
Bereich der Ausnehmung der Werkstückpalette ergibt sich ein Spalt 51 zu
der zugeordneten Deckelfläche
des Deckels 3.
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Der
Deckel ist im Übrigen
ebenfalls verdrehgesichert und hochgenau auf dem Gehäuse 2 positioniert.
Neben den Schrauben 4, die am Umfang verteilt angeordnet
sind, wird ein Zentrierstift 14 verwendet, der in eine
zugeordnete Zentrierbohrung einerseits am Deckel und andererseits
am Gehäuse 2 eingreift.
Der Zentrierstift 14 ist in die zugeordnete Sackbohrung
am Gehäuse 2 eingeschlagen
und greift mit seinem oberen Ende in die Bohrung einer Einklebhülse 15 ein,
die mittels eines mit Gießmasse
hergestellten Gießharzes 16 in
einer Aufnahme am Deckel 3 eingegossen ist.
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Seitlich
trägt das
Gehäuse 2 noch
ein umlaufendes Abdeckblech 17, um den Außenumfang
vor dem Eindringen von Verschmutzungen zu schützen.
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Der
Verdrehantrieb für
den Verriegelungskolben 8 wird durch einen Hebel 18 erreicht,
der im Wesentlichen aus einer äußeren Handhabe 19 besteht, die über ein
Gewinde mit einer Welle 21 verbunden ist, die in eine Quergewindebohrung 23 am
Verriegelungskolben 8 eingeschraubt ist. Das Rohr 20 überdeckt
die Welle 21 und wird mit einer Kontermutter 22 festgelegt.
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Diese
Art der Verbindung dient dazu, das Rohr 20 mit der Welle 21 gegen
die Quergewindebohrung 23 vorzuspannen, um ein unbeabsichtigtes Lösen zu vermeiden.
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Der
Verriegelungskolben 8 dichtet mit einer radial außenliegenden
Dichtung 26 an einem axial nach unten gerichteten Deckelansatz 24 des
Deckels ab. Dieser ist mit einer Dichtung 25 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet.
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Auf
der radial innenliegenden Seite ist eine Dichtung 27 an
der Kugelauflage 28 angeordnet, die sich abdichtend an
dem Verriegelungskolben 8 innenseitig anliegt. Die Dichtungen
müssen
nur gegen Eindringen von Schmutz und Wasser von außen her abdichten.
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Die
Kugelauflage 28 ist mit Hilfe eines Gewindes 29 in
den Boden 5 eingeschraubt und weist eine Passung 30 auf,
um die beiden Teile hochgenau zueinander zu positionieren.
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Die
gesamte Anordnung des Schnellspannsystems 1 wird mit Hilfe
einer Spannbride 35 – die
mit einem Sicherungsring 36 am Gehäuse 2 ansetzt – auf einem
Maschinentisch festgelegt. Hierzu werden die Befestigungsschrauben 37 verwendet.
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Statt
der Festlegung auf einem Maschinentisch können auch sämtliche anderen Aufspann- oder Befestigungsflächen verwendet
werden.
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Wird
der Hebel 18 gemäß 2 in Pfeilrichtung 38' verdreht, dann
wird der Verriegelungskolben 8 in der Hohlkammer 6 verdreht
und das Gewinde 7 führt
zu einer Anhebung des Verriegelungskolbens 8, der damit
in seine verriegelte Stellung (nach dem rechten Halbschnitt in 1) gelangt.
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Wird
hingegen der Hebel 18 in Pfeilrichtung 38 verdreht,
dann wandert der Verriegelungskolben 8 in seinem Gewinde 7 in
Richtung auf den Boden 5 und die Kugeln 9 kommen
außer
Eingriff mit dem Einzugsnippel 10 (linker Halbschnitt in 1).
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Im
Ausführungsbeispiel
nach den 3 und 4 wird ein anderer Drehantrieb
für den
Verriegelungskolben 8 dargestellt. Hier ist eine Antriebswelle 40 im Bereich
von zwei voneinander beabstandeten Lagern 42 an dem Gehäuse 2 befestigt.
Die Lager 42 bestehen aus jeweils einem Flacheisen, das
mit Hilfe von Schrauben 43 am Gehäuse 2 befestigt ist.
Die Lager 42 bilden eine Lagernut für das Drehlager der Antriebswelle 40 aus,
die mit Hilfe einer nicht näher dargestellten
Handhabe verdreht wird. Im Mittenbereich der Antriebswelle 40 trägt diese
eine Ritzelverzahnung 41, die mit einer am Außenumfang
des Verriegelungskolbens 8 angeordneten Verzahnung 39 kämmt.
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Bei
entsprechender Verdrehung der Antriebswelle 40 wird somit
wiederum der Verriegelungskolben 8 in Pfeilrichtung 38 und
in Gegenrichtung hierzu mitgenommen und wandert aufgrund des Eingriffes
der einander zugeordneten Gewinde 7 in Hub- oder Senkrichtung
in der Hohlkammer 6 des Gehäuses 1 herauf oder
herunter.
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Statt
einer drehbar gelagerten Antriebswelle 40 kann auch eine
Zahnstange verwendet werden, die in axialer Richtung der Antriebswelle 40 verschiebbar
ausgebildet ist und mit ihrer Verzahnung mit einer zugeordneten,
nach außen
gerichteten Verzahnung des Verriegelungskolbens 8 kämmt, um
diesen ebenfalls in beiden Verdrehrichtungen anzutreiben.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 3 und 4 zeigt im Wesentlichen vertikal
zueinander stehende Verzahnungen, bestehend aus der Ringverzahnung 39 und
der Ritzelverzahnung 41.
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In
einer anderen, nicht zeichnerisch dargestellten Ausführungsform
kann es vorgesehen sein, dass diese beiden Verzahnungen 39, 41 horizontal liegen.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel
bildet der Verriegelungskolben 8 einen unteren, horizontalen Ansatz
größeren Durchmessers,
der die zugeordnete Ringverzahnung trägt. Auf diese Ringverzahnung greift
nun die Antriebswelle 40 mit ihrer Ritzelverzahnung 41,
wobei diese Verzahnung nach unten gegen die nach oben gerichtete
Ringverzahnung gerichtet ist.
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Die 5 zeigt im Übrigen,
dass wegen des Einbaus des Verdrehantriebes des Verriegelungskolbens 8 möglicherweise
Einbauschwierigkeiten bei der Festlegung des Schnellspannsystems 1 auf
einer nicht näher
dargestellten Befestigungsfläche
entstehen. Daher ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die
Spannbride 35 zweiteilig ausgebildet. Sie besteht gemäß 5 aus einem linken Teilstück 46 und
aus einem rechten Teilstück 47,
die formschlüssig
miteinander verbindbar sind. Das linke Teilstück 46 bildet hierbei
eine Ringausnehmung 49, in welche formschlüssig der
mit dem rechten Teilstück 47 verbundene
Ringansatz 48 einklinkbar ist.
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Auf
diese Weise können
die beiden Teilstücke
kurzzeitig höhenversetzt
aufeinandergelegt werden, bis die beiden Teile 48, 49 in
Eingriff kommen und sich miteinander verhaken und dann eine durchgehende
Befestigungsebene bilden.
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Die
Spannbride 35 bildet im Übrigen mehrere Möglichkeiten
für den
Durchgriff der Schrauben 37 aus. Als Beispiel sind die
Langlöcher 44 dargestellt und
zugeordnete Bohrungen 45, durch welche bedarfsweise die
Schrauben 37 hindurchgeführt werden können.
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Die
formschlüssige
Verriegelung zwischen dem Ringansatz 48 und der Ringausnehmung 49 wird
deshalb benötigt,
weil die Spannbride mit einem Sicherungsring 36 sich am
Außenumfang
des Gehäuses 2 anlegt
und die hierdurch entstehenden Spreizkräfte die Spannbride 35 vorbelasten.
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Die
Festlegung mit einem Sicherungsring 36 und der Spannbride 35 hat
im den Vorteil, dass das Gehäuse 2 in
Richtung auf die Aufspannfläche
mit hoher Kraft vorgespannt wird.
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Bei
der beschriebenen Handbetätigung
des Schnellspannsystems, bei dem das Verriegelungssystem handbetätigt ausgebildet
ist, ergibt sich der Vorteil, dass sämtliche dargestellten Teile
aus einem Baukastensystem entstammen. Dieses Baukastensystem wurde
in einer Vielzahl von weiteren Anmeldungen des gleichen Anmelders
beschrieben. Es ergeben sich damit geringe Lagerhaltungskosten,
weil sämtliche
Teile des Verriegelungssystems des Gehäuses und alle anderen Teile
gleich bleiben und lediglich der Verriegelungskolben 8 und
die daran ansetzende Handhabe und der Drehantrieb des Verriegelungskolbens
entsprechend abgewandelt werden müssen.
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Auch
die Spannbride 35 ist aus dem Baukastensystem entnommen.
Allerdings ist es notwendig, bei der Handbetätigung des Schnellspannsystems die
Spannbride zweiteilig auszubilden, wie dies anhand der 5 dargestellt wurde.
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- 1
- Schnellspannsystem
- 2
- Gehäuse
- 3
- Deckel
- 4
- Schraube
- 5
- Boden
- 6
- Hohlkammer
- 7
- Gewinde
- 8
- Verriegelungskolben
- 9
- Kugel
- 10
- Einzugsnippel
- 11
- Einzugsschräge
- 12
- Verriegelungsschräge
- 13
- Kugelauflage
- 14
- Zentrierstift
- 15
- Einklebhülse
- 16
- Gießharz
- 17
- Abdeckblech
- 18
- Hebel
- 19
- Handhabe
- 20
- Rohr
- 21
- Welle
- 22
- Kontermutter
- 23
- Quergewindebohrung
- 24
- Deckelansatz
- 25
- Dichtung
- 26
- Dichtung
- 27
- Dichtung
- 28
- Kugelauflage
- 29
- Gewinde
- 30
- Passung
- 31
- Schraube
- 32
- Werkstückpalette
- 33
- Verdrehsicherung
- 34
- Auflage
- 35
- Spannbride
- 36
- Sicherungsring
- 37
- Befestigungsschraube
- 38
- Pfeilrichtung
- 39
- Ringverzahnung
- 40
- Antriebswelle
- 41
- Ritzelverzahnung
- 42
- Lager
- 43
- Schraube
- 44
- Langloch
- 45
- Bohrung
- 46
- Teilstück (links)
- 47
- Teilstück (rechts)
- 48
- Ringansatz
- 49
- Ringausnehmung
- 50
- Anlagefläche
- 51
- Spalt