DE1602952C3 - Werkstück-Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkstück-Spannvorrichtung mit einer mehrere Taststifte aufweisenden Haltevorrichtung, in der die Taststifte in Richtung auf das Werkstück in radialer Richtung beweglich angeordnet sind, mit einer ersten hydraulischen Antriebseinrichtung, mit der die Taststifte in einer an der Oberfläche des Werkstücks anliegenden und dieses in der Haltevorrichtung zentrierenden Stellung gegen eine Relativbewegung zur Haltevorrichtung blockierbar sind, und mit einer zweiten hydraulischen Antriebseinrichtung, mit der das Werkstück in dieser Stellung in der Haltevorrichtung festklemmbar ist.
Bei einer solchen aus der FR-PS 11 43 891 bekannten Spannvorrichtung ist eine das Werkstück in Form eines geschlossenen Kreisringes umfassende Haltevorrichtung vorgesehen, in der drei über den Umfang der Haltevorrichtung verteilte und in radialer Richtung ai das Werkstück zu beweglich angeordnete Klemmstif· vorgesehen sind. Die im unteren Teil der Haltevorrici tung angeordneten Klemmstifte arbeiten jeweils in einem sich quer zu ihrer Bewegungsrichtung bewegi chen Keil zusammen, der sich durch eine etwa quer zi Bewegungsrichtung der Klemmstifte verlaufende Bof rung in den Klemmstiften innerhalb einer mit diesv Bohrung etwa fluchtenden zylindrischen Bohrung in dt Haltevorrichtung erstreckt. Jeweils eine mit d, Innenmantelfläche der Bohrung der Klemmstif zusammenwirkende Seite der Keile ist angeschrägt, ; daß bei einer Längsbewegung der Keile innerhalb d zylindrischen Bohrungen in der Haltevorrichtung d Klemmstifte in radialer Richtung auf das Werkstück ; oder von diesem fort bewegt werden. Die Keile sind ε ihrem einen Ende jeweils derart von Federn beat schlagt, daß bei ihrer dadurch bedingten Längsverschi bung die Klemmstifte so weit wie möglich auf ein in c Haltevorrichtung eingebrachtes Werkstück hin bewe werden. Die jeweils anderen Enden der Keile werd von einer ersten hydraulischen Antriebseinrichtung beaufschlagt, daß die Keile gegen die Kraft ihr zugeordneten Federn so weit wie möglich verschob werden, wodurch die Klemmstifte sich so weit v. möglich nach außen aus der Haltevorrichtung hera bewegen. Im oberen Teil der Haltevorrichtung ist e weiterer Spannstift vorgesehen, der mit Hilfe ein zweiten hydraulischen Antriebseinrichtung gegen c Kraft einer Rückstellfeder in radialer Richtung so w in die Haltevorrichtung hineinbewegt werden kann, b er an einem in die Haltevorrichtung eingebracht Werkstück anschlägt. Beim Einspannen eines Wer Stücks in der Spannvorrichtung wird dieses t eingeschalteter erster hydraulischer Antriebseinric tung, die die unteren Spannstifte so weit wie möglich c dem freien Innenraum der Haltevorrichtung in radia Richtung herausbewegt, in den freien Innenraum c Haltevorrichtung eingebracht. Anschließend wird ι erste hydraulische Antriebseinrichtung abgeschaltet daß die Keile unter Wirkung ihrer Federn sich wiec zurückbewegen, wobei sie die Spannstifte in radia Richtung in den Innenraum der Haltevorrichti: hineinbewegen, bis diese das Werkstück berühren t es damit in gewisser Weise zentrieren. Anschließe wird die zweite hydraulische Antriebseinrichtu eingeschaltet, wodurch der dritte Spannstift von ob gegen die Kraft seiner Rückstellfeder auf das We stück zu bewegt wird, bis er an dessen Oberfläc anschlägt und dieses damit festklemmt, wobei die beic durch die Keile arretierten Spannstifte als Widerla£ für das Werkstück wirken. Diese bekannte Spannv richtung mag sich zum Einspannen von wellenförmig oder vergleichbaren Werkstücken kleinen Durchm sers und massiver Ausführung eignen, würde jedoch der Einspannung von hülsenförmigen Werkstücken s> geringer Wandstärke, die vorzugsweise an ih Innenwandfläche bearbeitet werden sollen, auf äußere Mantelfläche dieser Werkstücke ungleichmä verteilte Einspannkräfte bewirken, die bei ei' Bearbeitung dieses Werkstücks von innen und Aufbringung entsprechender Bearbeitungskräfte du das Werkzeug zwangläufig zu einer Verformung Werkstückes führen müssen.

Aus der US-PS 23 23 091 ist eine andere Spannv richtung bekannt, die ebenfalls eine kreisringförir und um ein einzuspannendes Werkstück geschloss Haltevorrichtung aufweist In dieser Haltevorricht»

sind über den Umfang verteilt und radial beweglich angeordnete sechs Spannstifte vorgesehen, von denen drei gleichzeitig als Taststifte zur Abtastung der Oberfläche des Werkstückes und zur Zentrierung des Werkstücks innerhalb der Haltevorrichtung dienen. Diese gleichmäßig über den Umfang der Haltevorrichtung angeordneten drei Taststifte werden durch Drehung eines Handrades in radialer Richtung auf die Oberfläche des Werkstücks zu bewegt. Dieses Handrad weist dabei kreisförmige Flansche auf, die mit nockenstößelartigen Vorsprüngen der Taststifte so zusammenwirken, daß bei einer Beaufschlagung der Vorsprünge durch die kreisförmigen Flansche die Taststifte radial nach innen und in Richtung auf die Oberfläche des Werkstückes bewegt werden. Durch diese radiale Bewegung der Taststifte soll eine Zentrierung des Werkstückes erreicht werden. Nachdem diese Zentrierung vorgenommen wurde, werden alle sechs Spannstifte, also auch die zuvor als Taststifte wirkenden Spannstifte mit hydraulischem Druck beaufschlagt, wodurch alle Spannstifte radial nach innen bewegt werden, bis sie das Werkstück in der Haltevorrichtung festklemmen. Diese bekannte Spannvorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die drei als Taststifte wirkenden Spannstifte für die Zentrierung des Werkstücks durch die Flansche und Vorsprünge jeweils gleichförmig radial nach innen bewegt werden, wobei diese Bewegung allein durch die Form des kreisförmigen Flansches und des zugehörigen nockenstößelartigen Vorsprungs gegeben ist. Diese Art der Zentrierung kann sich daher keinen eventuellen unregelmäßigen äußeren Abmessungen des Werkstücks anpassen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit ihr auch hünselförmige Werkstücke mit extrem dünnen Wandstärken so gleichmäßig eingespannt werden können, daß selbst beim Aufbringen erheblicher Bearbeitungskräfte durch ein Werkzeug keine Verformungen des Werkstückes infolge einer ungleichmäßigen Verteilung der Einspannkräfte auftreten können.

Bei einer Spannvorrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Haltevorrichtung aus einem feststehenden Halteteil und mindestens einem dazu beweglichen Halteteil gebildet ist, das mit Hilfe der zweiten Antriebseinrichtung durch Bewegung in einer ersten Richtung in eine durch Anschlagelemente festgelegte Taststellung bringbar ist, bei der alle Taststifte die Oberfläche des Werkstücks berühren, und nach dem Blockieren der Taststifte und nach Freigabe der Anschlagelemente durch eine weitere Bewegung in der gleichen Richtung in eine Klemmstellung bringbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist die Haltevorrichtung in mindestens zwei zueinander bewegliche Halteteile aufgeteilt, die mit Hilfe der zweiten hydraulischen Antriebseinrichtung aufeinander zu bewegt werden können. Werden die beiden Halteteile nach dem Einbringen eines Werkstückes in die Haltevorrichtung mit Hilfe der zweiten Antriebseinrichtung aufeinander zu bewegt, so wird diese Bewegung mit Hilfe von Anschlagelementen in einer ersten Stellung beendet Bei dieser ersten Stellung berühren alle z.B. mit Hilfe von Federn elastisch in beiden Halteteilen gelagerten Taststifte die Oberfläche des Werkstückes, wobei sie sich infolge ihrer elastischen Halterung individuell an die jeweilige äußere Form des Werkstückes anpassen. Selbst beim Einbringen eines eine unregelmäßige Kontur aufweisenden Werkstücks in die Haltevorrichtung findet also eine gleichmäßige Berührung aller Taststifte an der Außenfläche des Werkstückes statt. Nachdem je nach der festgestellten Außenkontur des Werkstückes jeder einzelne Taststift in dieser ersten Stellung der Halteteile, die auch als Taststellung bezeichnet wird, eine bestimmte relative Lage gegenüber den Halteteilen eingenommen hat, bei der er die Außenfläche des Werkstückes berührt, werden die Taststifte in ihrer jeweils eingenommenen Lage mit Hilfe der ersten hydraulischen Antriebseinrichtung blockiert, so daß sie keinerlei Relativbewegung mehr gegenüber den Halteteilen ausführen können. Danach werden die Anschlagelemente freigegeben, d. h. außer Eingriff mit dem beweglichen Halteteil gebracht, so daß jetzt dieser bewegliche Halteteil mit Hilfe der zweiten hydraulischen Antriebseinrichtung weiter auf den feststehenden Halteteil zu bewegt werden kann, wodurch auf das Werkstück eine ausreichend große Klemmwirkung aufgebracht wird. Da vor der Freigabe der Anschlagelemente alle Taststifte bereits an der Außenfläche des Werkstücks anliegen, d. h. diese berühren, wird zum Aufbringen der erforderlichen Klemmwirkung der bewegliche Halteteil nur um einen äußerst kleinen Weg auf den festen Halteteil zu 1 ewegt, so daß die seitliche Bewegung der Taststifte .n dem beweglichen Halteteil gegenüber dem Werkstück vernachlässigbar klein sind. Andererseits kann bei dieser neuen Spannvorrichtung eine sehr große Anzahl von Taststiften in konstruktiv sehr einfacher Weise sehr gleichmäßig der jeweiligen Außenkontur eines Werkstückes angepaßt werden, so daß nach dem endgültigen Festspannen des Werkstückes in der Haltevorrichtung die Einspannkräfte sehr gleichmäßig auf das Werkstück wirken und damit auch keine Verformung des Werkstückes zu befürchten ist, wenn die Wandstärken des Werkstückes äußerst gering sind, wie dieses z. B. bei der Aluminiumunterlage einer elektrofotografischen Bildtrommel der Fall ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die perspektivische Ansicht einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Spannvorrichtung in geöffneter Stellung,

F i g. 2 einen Schnitt durch die hydraulische Antriebseinrichtung der in F i g. 1 dargestellten Spannvorrichtung längs der Schnittfläche 2-2 aus F i g. 1,

Fig.3 den Schnitt 3-3 aus Fig. 1, der eine Vorrichtung zur Entfernung eines Taststiftes vom Werkstück zeigt,

F i g. 4 einen Teilschnitt des Gelenkmechanismus der in F i g. 1 dargestellten Spannvorrichtung,

Fig.5 die schematische Darstellung der hydraulischen Antriebseinrichtungen der in F i g. 1 dargestellten Spannvorrichtung, wobei die innerhalb dieser Antriebseinrichtungen ablaufenden Vorgänge gezeigt sind, und

Fig.6 das Schaltschema der für die Spannvorrichtung gemäß F i g. 1 verwendeten elektrischen Steuerschaltung.

Das in F i g. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist eine mehrteilige Spannvorrichtung mit zwei getrennten Paaren zusammenwirkender Backenteile, wobei jedes Paar aus einer feststehenden Backe als feststehendes Halteteil 11 und einer gegenüber dieser schwenkbar montierten beweglichen Backe als bewegliches Halteteil 12 besteht. Die beiden feststehenden Backen sind auf einer Grundplatte 10 fest montiert, die auf einer automatischen Werkzeugmaschine, wie z. B. einer Bohrmaschine, einem Drehautomaten o. ä., gleitend

angeordnet sein kann. Ein zylindrisches Werkstück 9 ist innerhalb der geöffneten Backen angeordnet dargestellt. Obwohl im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein zylindrisches Werkstück verwendet wird, ist die Spannvorrichtung in gleicher Weise auch zur Halterung eines Werkstückes jeder anderen Form oder Größe geeignet, wobei lediglich die Form und die Anzahl der zusammenwirkenden Backenteile geändert wird. Die Form der Halteteile wird durch die Form des zu haltenden Werkstückes bestimmt, während ihre Anzahl durch die Länge des Werkstückes und die während der Bearbeitung auftretenden Kräfte bestimmt ist. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß eine Spannvorrichtung der beschriebenen Art nicht nur mit einem einzelnen beweglichen Halteteil arbeiten muß. Oft ist bei der Bearbeitung unregelmäßig geformter Werkstücke die Verwendung einer Mehrzahl beweglicher, zusammenwirkender Halteteile erforderlich. Beispielsweise können auch beide Halteteile beweglich sein, oder es kann ein feststehendes Halteteil verwendet werden, auf das zwei oder mehr bewegliche Halteteile einwirken.

Die zur Bewegung des beweglichen Halteteils 12 und zur Einspannung eines Werkstückes erforderlichen Kräfte werden durch eine zweite Antriebseinrichtung 13 erzeugt. In Fig.2 ist die Antriebseinrichtung 13 im Schnitt dargestellt. Sie besteht aus einem Gehäuse 34 mit einem Hohlraum 26. In dem Hohlraum befindet sich in zentraler Lage eine Welle 15, die dicht auf einem Vorsprung 28 aufsitzt. Auf der Welle 15 ist ein Flügel 27 befestigt, der sich über die gesamte Länge des Hohlraumes erstreckt und diesen in zwei Kammern teilt. Die Drehung der Welle wird durch Einführung einer Hydraulikflüssigkeit unter Druck durch eine Eintritls-Austrittsöffnung 31 erreicht, so daß bei Eintritt der Flüssigkeit in die Kammer die Welle vom Anschlag 29 aus in Richtung auf einen Anschlag 30 bewegt wird. Durch die Einführung von Hydraulikflüssigkeit durch die gegenüberliegende Eintritts-Austrittsöffnung 32' wird eine Drehung der Welle in umgekehrter Richtung verursacht. Die Flüssigkeit wird einem Vorratsbehälter (nicht dargestellt) über Leitungsanschlüsse 33 und 25 auf der Abdeckplatte 24 entnommen. Antriebseinrichtungen der hier beschriebenen Art sind bekannt.

Die Antriebswelle 15 verläuft durch das Gehäuse 34 der hydraulischen Antriebseinrichtung 13 und ist mit einem Gelenkmechanismus 36 in einem Lager 18 angeordnet, das in dem feststehenden Halteteil 11 befestigt ist. Der Gelenkmechanismus ist durch den Stift 19 mit dem beweglichen Halteteil 12 verbunden, so daß eine Bewegung der Welle eine Drehung des beweglichen Halteteiles 12 bewirkt. Da die Antriebseinrichtung 13 mit dem feststehenden Halteteil 11 durch die Lagerteile 16 und 17 fest verbunden ist, wird bei der Drehung der Welle 15 das bewegliche Halteteil 12 gegenüber dem feststehenden Halteteil 11 gedreht. Das feststehende Halteteil 11 ist mit einer Ausnehmung 14 versehen, in der das bewegliche Halteteil 12 sich dreht. Beide Halteteile sind durch eine Lagerplatte 21 voneinander getrennt. Eine Flanschbuchse 20 ist an ihrem Ende mit einem Gewinde versehen, so daß eine Spannmutter 22 zusammen mit einer Scheibe 23 den Gelenkmechanismus zusammenhalt.

Die in F i g. 1 in ihrer geöffneten Stellung dargestellte Spannvorrichtung ist zur Aufnahme eines zylindrischen Werkstückes bereit. Die richtige Lagerung des Werk-Stückes wird durch eine Dreipunktlagerung gewährleistet, wozu zwei Sätze feststehender Einstellstifte 32 sowie ein Längsanschlag 50 für die Längsrichtung dienen. Ein Werkstück wird zuerst auf die feststehenden Einstellstifte 32 gesetzt und dann in Längsrichtung bewegt, bis es auf den Längsanschlag 50 auftrifft. Werkstücke verschiedener Länge können durch Verwendung verschiedener Abstandsstücke 51 der jeweils richtigen Länge an die Vorrichtung angepaßt werden.

Nachdem ein Werkstück in die Spannvorrichtung eingesetzt ist, bewirken die Antriebseinrichtungen eine Bewegung der beweglichen Halteteile in Klemmstellung, vor deren Erreichen sie jedoch auf Anschlagelemente 39 und 40 treffen. In dieser Stellung befinden sich die Halteteile in der Taststellung, in der Taststifte 41 gegen die Oberfläche eines Werkstückes durch die Wirkung von Federn 42 (F i g. 3) gedrückt werden. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, sind auf der Innenfläche der zusammenwirkenden Backenteile eine Anzahl von in dieser Weise vorgespannten Taststiften 41 vorgesehen. Die Taststifte werden nach innen gedruckt, so daß sie auf den Konturen eines Werkstückes aufsitzen. Es ist zu erkennen, daß eine derartige Spannvorrichtung durch diese Abtastung eine Feststellung der Form eines jeden Werkstückes ermöglicht, wobei keine spezielle Einstellung oder Hilfsmittel erforderlich sind, wenn die Werkstücke mit ihren Abmessungen innerhalb der betrieblich vorgegebenen Toleranzen liegen. Befinden sich die beweglichen Halteteile in der Taststellung, so wird der Längsanschlag 50 entfernt, um eine Heranführung eines Bearbeitungswerkzeuges (nicht dargestellt) an das Werkstück 9 zu ermöglichen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß der Längsanschlag 50 eine Betätigung eines Schalters 35 bewirkt (Fig. 1), dessen Funktion später beschrieben wird.

Wie bereits beschrieben, besteht der Hauptgrund für die Verformung eines verformbaren Werkstückes bei der maschinellen Bearbeitung in der Ungleichmäßigkeit der Haltekräfte. Durch die erfindungsgemäße Spannvorrichtung wird eine Einwirkung untereinander gleicher Haltekräfte in gleichmäßiger Weise auf ein Werkstück ermöglicht, indem die Taststifte in einer Taststellung blockiert werden. Die Blockierung der Taststifte in einer Stellung, die den Konturen eines jeweiligen Werkstückes entspricht, d.h. in der die Halteteile und die Werkstücke dieselbe Konfiguration haben, bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der durch die Antriebseinrichtungen erzeugten untereinander gleichen Klemmkräfte über das Werkstück. Zum besseren Verständnis des Blockierungsvorganges dient die F i g. 3. Der Taststift 41 hat eine flache Auflagefläche 48, auf die ein Blockierungsstift 45 einwirkt. Dieser ist in einer Bohrung 38 gleitend gelagert und wird durch hydraulischen Druck einer Pumpe (Fig.5) in die Blockierungsstellung gebracht. Die über einen Leitungsanschluß 44 von der Pumpe aus zugeführte hydraulische Flüssigkeit wirkt direkt auf die Rückseite des Blockierungsstiftes 45 ein. Dieser sitzt dicht abschließend in der Bohrung 38 und ist mit einer Anzahl von Dichtungsringen 47 versehen. Auf diese Weise können die Blockierungskräfte direkt auf die Taststifte 41 einwirken, ohne direkt auf das Werkstück übertragen zu werden. Diese Blockierungseinrichtungen 37, die innerhalb eines Gehäuses 46 angeordnet sind, sind auf den zusammenwirkenden Halteteilen mit jeweils einem Flansch 43 (F i g. 3) befestigt. Die Blockierungseinrichtungen sind für sich ebenfalls bekannt.

Zwischen dem Anschlagen an den Anschlagelementen 39 und 40 und der Blockierung der Taststifte 41 ist eine Zeit von ca. 1 Sekunde erforderlich, um einen Gleichgewichtszustand herbeizuführen. Danach werden

die Anschlagelemente 39 und 40 entfernt, um eine Bewegung der beweglichen Halteteile in die Klemmstellung zu ermöglichen. Der hydraulische Zylinder 71, der einen in zwei Richtungen wirkenden Kolben (nicht dargestellt) enthält, zieht die abgeschrägten Anschlagelemente 39 und 40 in seitlicher Richtung an. Wird Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder über Leitungen 72 eingeführt, so wird der in zwei Richtungen wirkende Kolben zum anderen Ende des Zylinders bewegt und bewirkt eine Bewegung der Anschlagelemente über Schubstangen 74. Die abgeschrägte Berührungsfläche 70 der Anschlagelemente liegt dann mit einem ähnlich abgeschrägten Anschlagelement zusammen, der in den beweglichen Halteteilen angeordnet ist (nicht dargestellt), so daß eine möglichst große Auflagefläche vorhanden ist, wenn die Halteteile sich in der Taststellung befinden. Da die zusammenwirkenden Halteteile zu diesem Zeitpunkt in einer Berührung mit einem Werkstück festgestellt sind, ist eine nur sehr geringfügige Bewegung der Anschlagelemente in seitlicher Richtung erforderlich, um die zusammenwirkenden Halteteile in die Klemmstellung zu bringen. Die Taststifte, die in Berührung mit einem Werkstück blockiert sind, werden in eine Klemmstellung gezwungen, so daß auf ein Werkstück ein gleichmäßig verteilter Druck einwirkt. Um die Anschlagelemente zur Blockierung der beweglichen Halteteile beim nächsten Arbeitsgang wieder zurückzustellen, wird in einfacher Weise Hydraulikflüssigkeit über Leitungen 73 zugeführt, so daß der Kolben an das entgegengesetzte Ende des Zylinders 71 zurückkehrt. Es sei bemerkt, daß das Anschlagelement 40 mit einem Arm 76 versehen ist, der einen Schalter 75 betätigt, wenn das Anschlagelement 40 aus der Taststellung herausgebracht wird. Ein Schließen dieses Schalters bewirkt eine Signalgabe, so daß der automatische Einspannvorgang beendet ist und das Werkstück bearbeitet werden kann.

Zur Versorgung der zahlreichen Blockierungseinrichtungen 37 mit Hydraulikflüssigkeit wird ein hydraulisches Leitungssystem verwendet. Es ist auch möglich, diese Spannvorrichtung bei automatisch arbeitenden Maschinen zur Eingabe eines feststehenden Werkstükkes in eine bewegliche Schneidevorrichtung zu verwenden, weshalb die Anzahl der flexiblen hydraulischen Verbindungen, die in einer beweglichen Spannvorrichtung Fehler hervorrufen können, auf ein Mindestmaß beschränkt werden soll. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, werden die feststehenden Halteteile durch ein feststehendes Verzweigungssystem 62 gespeist. Da dieses System sowie die feststehenden Halteteile auch zueinander eine feste Lage einnehmen, können relativ starre Leitungen 49 zur Zuführung der Hydraulikflüssigkeit zu den unteren Blockierungseinrichtungen verwendet werden, die in dem Bewegungsmechanismus keinen Fehler hervorrufen können. In F i g. 1 ist gezeigt, wie die Verzweigungssysteme 64 und 65 an den beweglichen Halteteilen durch Lagerplatten 59 befestigt sind, so daß sie zusammen mit den Halteteilen bewegt werden. Dadurch ist wiederum eine hydraulische Verbindung der oberen Blockierungseinrichtungen 37 über relativ starre Leitungen 49 möglich. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind lediglich zwei flexible Verbindungen 57 (Fig. 1) erforderlich, um die beweglichen Verzweigungssysteme zu speisen, während zur Speisung der feststehenden unteren Verzweigung 62 lediglich eine flexible Verbindung (nicht dargestellt) nötig ist Diese Anordnung verringert nicht nur die Gefahr der Leitungsfehler, sondern gibt der Spannvorrichtung auch eine größtmögliche Beweglichkeit.

Obwohl beim beschriebenen Ausführungsbeispiel eine kontinuierlich arbeitende Antriebseinrichtung verwendet wird, ist dieses nicht unbedingt erforderlich. Selbstverständlich kann auch eine individuell ausgebildete Antriebseinrichtung zur Bewegung der zusammenwirkenden Halteteile aus der offenen Stellung heraus verwendet werden, während eine zweite Antriebseinrichtung zur weiteren Bewegung der Halteteile aus der Taststellung in die Klemmstellung dient

Betriebsweise

Nach der vorstehenden Erläuterung der Konstruktion und Anordnung der Einzelteile wird im folgenden die Betriebsweise der Spannvorrichtung eingehend beschrieben. Dazu dient das in Fig.6 dargestellte elektrische Schaltbild in Verbindung mit der in F i g. 5 gezeigten schematischen Darstellung der hydraulischen Antriebseinrichtungen. In der elektrischen Schaltung werden einem Transformator T-I primär 440 Volt zugeführt wodurch sich ein Stromfluß in der Sekundärwicklung des Transformators T-I und über die Sicherung F-I ergibt Durch die Bedienungsperson wird der Schalter S-I betätigt, wodurch das Relais IMR eingeschaltet wird. Dadurch werden die Arbeitskontakte IMR-2, IMR-3 und IMR-4 in der Schaltung für die hydraulische Pumpe geschlossen und der Motor dieser Pumpe eingeschaltet Der Schalter S-I ist ein einpoliger, federnd vorgespannter Schalter, der in vorgespannter Lage geöffnet ist Er wird durch einen Haltestromkreis überbrückt Bei Einschaltung des Relais IMR wird der Kontakt IMR-X geschlossen, der diesen Haltestromkreis schließt wodurch eine weitere Betätigung des Schalters S-I nicht mehr erforderlich ist. Dadurch ist der Dauerbetrieb des Motors der Hydraulikpumpe gewährleistet, bis eine manuelle Abschaltung erfolgt. Hierzu dient ein Schalter EMS-X, der im Pumpenstartkreis vorgesehen ist In diesem Stromkreis ist ferner ein thermisch arbeitender Fühlerschalter ST-I angeordnet der zur Feststellung von Überlastungen dient Sein Ruhekontakt wird geöffnet, wenn vorgegebene Grenzwerte überschritten werden.

Nach Einschalten des Dauerbetriebes der hydraulischen Pumpe kann die Spannvorrichtung nun zur Durchführung automatischer Betriebsabläufe vorbereitet werden. Nach der Eingabe eines Werkstückes in die Halteteile der Spannvorrichtung betätigt die Bedienungsperson manuell den Schalter S-2, womit der automatische Betriebsablauf beginnt. Es erfolgt eine Einschaltung des Elektromagneten SOL-X. Dadurch wird das Vierwegeventil 80, das in der hydraulischen Antriebseinrichtung 13 vorgesehen ist betätigt. In der in Fig.5 dargestellten Lage bewirkt das Ventil 80 eine Zuführung von Hydraulikflüssigkeit unter Druck zu einer Seite der Antriebseinrichtung 13, wodurch deren Welle gedreht wird und die beweglichen Halteteile in eine geschlossene Stellung gebracht werden. Während dieser Bewegung der beweglichen Halteteile wird der manuell betätigte Begrenzungsschalter LS-I durch den Längsanschlag 50 (F i g. 1) ausgelöst und ermöglicht die Einschaltung des Relais XTD. Dieses Relais hat eine doppelte Funktion. Einmal wird ein augenblickliches elektrisches Signal zur Schließung der Kontakte 1TD-I gegeben, wodurch ein Haltestromkreis zur Betätigung des Elektromagneten SOL-I durch Überbrückung des Schalters S-2 gebildet wird. Zum anderen hat dieses Relais XTD auch eine zeitverzögernde Funktion, wodurch eine Schließung des Kontaktes ITLM

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verzögert wird, bis die beweglichen Halteteile auf den Anschlagelementen 39 und 40 aufliegen. Es ist eine Zeitverzögerung erforderlich, um die Ausbildung eines Gleichgewichtszustandes in der Spannvorrichtung zu ermöglichen, nachdem die beweglichen Halteteile auf den Anschlagelementen 39 und 40 in der Taststellung aufgetroffen sind. Eine Zeitverzögerung von weniger als 1 Sekunde reicht im allgemeinen aus, um diesen Gleichgewichtszustand zu erreichen. Durch die fortgesetzte Betätigung des Elektromagneten SOL-i bleibt das Vierwegeventil 80 in der gezeigten Stellung, so daß die beweglichen Halteteile weiterbewegt werden. Zwischen der Hydraulikpumpe und den Antriebseinrichtungen ist jeweils ein Druckregelungsventil 83 vorgesehen, das eine genaue Einstellung des durch die zusammenwirkenden Halteteile ausgeübten Druckes durch die Bedienungsperson ermöglicht.

In der Taststellung der Spannvorrichtung tasten die Taststifte 41 infolge der Federspannung die Form des Werkstücks ab. Nach der beschriebenen Zeitverzögerung wird der Kontakt 1 TD-i geschlossen, wodurch der Elektromagnet SOL·! eingeschaltet wird, der im hydraulischen Kreis für die Taststifte 41 (Fig.5) angeordnet ist. Durch die Einschaltung des Elektromagneten SOL-2 wird das Vierwegeventil 81 in die Blockierungsstellung gebracht, wodurch der Blockierungsstift 45 gegen den Taststift 41 gedrückt wird. Ferner wird beim Schließen des Kontaktes 17Ϊ>-1 ein zweites Zeitverzögerungsrelais 2TD eingeschaltet, wodurch gewährleistet wird, daß alle Taststifte in ihrer Taststellung blockiert werden, bevor die beweglichen Backenteile aus der Taststellung heraus in die Klemmstellung gebracht werden. Am Ende des dazu benötigten Zeitraumes wird der Kontakt 2TZM geschlossen und Elektromagnet SOL-3 eingeschaltet Dabei wird das Vierwegeventil 82 in dem hydraulischen Kreis für die Auslösung der Anschlagelemente in die in Fig.5 gezeigte Freigabestellung gebracht. Zu diesem Zeitpunkt werden die beweglichen Halteteile durch die kontinuierlich arbeitenden Antriebseinrichtungen immer noch gegen die Anschlagelemente 39 und 40 gedrückt. Die Hydraulikflüssigkeit wird unter Druck dem Zylinder 70 zugeführt, der die Anschlagelemente aus der Auflagestellung heraus bewegt Dabei gelangen die beweglichen Halteteile der Spannvorrichtung aus der Taststellung in die Klemmstellung. Auf den äußeren Umfang des Werkstückes wird ein gleichmäßiger Druck ausgeübt Das Anschlagelement 40, das mit einem Arm 76 versehen ist, bewirkt eine Schließung des im Ruhezustand geöffneten Schalters LS-2. Dadurch wird das Relais ICR eingeschaltet. Damit erzeugt dieses Relais ein elektrisches Signal für die der Spannvorrichtung zugeordnete automatische Werkzeugmaschine, das die ordnungsgemäße Einspannung des Werkstückes anzeigt und eine Einschaltung der Werkzeugmaschine zur Durchführung der erforderlichen Bearbeitungsgänge ermöglicht Der Begrenzungsschalter LS-3 wird geschlossen, wenn die Werkzeugmaschine ihre Bearbeitungsgänge vollendet hat und das Werkstück aus der Spannvorrichtung herausgenommen werden soll. Der Schalter S-3 ist im Ruhezustand geschlossen und schaltet den Begrenzungsschalter LS-3 wirksam. Dieser befindet sich zwischen der letzten Bearbeitungsstellung der Werkzeugmaschine und deren Ruhestellung. Er wird geschlossen, wenn die Spannvorrichtung aus der letzten Bearbeitungsstellung in die Eingabestellung gebracht wird und schaltet das Relais 2CR für einen kurzen Zeitraum ein. Über den Begrenzungsschalter LS-I und den Kontakt 2CR-2 wird ein Haltestromkreis für dieses Relais gebildet Durch die Schließung des Begrenzungsschalters LS-3 wird das Relais 2CR eingeschaltet und der Kontakt 2CR-2 geschlossen, so daß dieses Relais sich selbst hält. Es bleibt so lange eingeschaltet, bis die beweglichen Halteteile in eine Ausgabestellung gelangen und den manuell betätigten Begrenzungsschalter LS-I öffnen. Ferner wird durch die Einschaltung des Relais 2CR ein Signal für die Werkzeugmaschine erzeugt, das die Vollendung des Bearbeitungszyklus anzeigt Durch den Kontakt 2CR-\ wird das Relais 3CR eingeschaltet. Bei der Einschaltung des Relais 3CR werden die Ruhekontakte 3CR-4 und 3CR-3 geöffnet, wodurch die Elektromagnete SOL-I, SOL-2 und SOL-3 ausgeschaltet werden. Gleichzeitig wird der Arbeitskontakt 3CR-1 geschlossen und die Elektromagnete SOL-4, SOL-5 und SOL-6 eingeschaltet, wodurch die Vierwegeventile 80, 81 und 82 in ihre zweiten Stellungen gebracht werden. Das Ventil 80 bewirkt eine Umkehrung der Wellendrehung, wodurch die beweglichen Halteteile geöffnet werden. Das Ventil 81 bewirkt eine Auslösung der Blockierungsstifte, wodurch die federnd vorgespannten Taststifte in ihre Taststellung zurückkehren. Das Ventil 82 bewirkt eine Umkehrung der Strömung zu den Zylindern 71. Dadurch werden die beiden in zwei Richtungen wirkenden Kolben derart betätigt, daß die Anschlagelemente 39 und 40 in eine Lage gelangen, in der sie im nächsten Arbeitsgang als Gegenlager für die beweglichen Halteteile wirken. Ferner wird durch die Einschaltung des Relais 3CR der Arbeitskontakt 3CR-2 geschlossen, wodurch sich dieses Relais bis zur öffnung des Schalters S-3 selbst hält Dieser Schalter, der mit dem Schalter S-2 mechanisch verbunden ist, befindet sich im Ruhezustand in geschlossener Stellung. Die Betätigung des Startschalters S-2 durch die Bedienungsperson verursacht eine öffnung des Schalters S-3 und eine Ausschaltung des Relais 3CR. Dadurch werden die Elektromagnete SOL-4, SOL-5 und SOL-6 gleichfalls ausgeschaltet, so daß ein neuer Arbeitszyklus beginnen kann.

Im Gegensatz zu der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist auch eine Anordnung denkbar, in der die Halteteile 11 und 12 durch eine Bewegung nach außen eine einspannende Wirkung im Inneren eines zu bearbeitenden Werkstückes verursachen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Werkstück-Spannvorrichtung mit einer mehrere Taststifte aufweisenden Haltevorrichtung, in der die Taststifte in Richtung auf das Werkstück in radialer Richtung beweglich angeordnet sind, mit einer ersten hydraulischen Antriebseinrichtung, mit der die Taststifte in einer an der Oberfläche des Werkstücks anliegenden und dieses in der Haltevorrichtung zentrierenden Stellung gegen eine Relativbewegung zur Haltevorrichtung blockierbar sind, und mit einer zweiten hydraulischen Antriebseinrichtung, mit der das Werkstück in dieser Stellung in der Haltevorrichtung festklemmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (11, 12) aus einem feststehenden Halteteil (11) und mindestens einem dazu beweglichen Halteteil (12) gebildet ist, das mit Hilfe der zweiten Antriebseinrichtung (13) durch Bewegung in einer ersten Richtung in eine durch Anschlagelemente (39, 40) festgelegte Taststellung bringbar ist, bei der alle Taststifte (41) die Oberfläche des Werkstücks (9) berühren, und nach dem Blockieren der Taststifte (41) und nach Freigabe der Anschlagelemente (39, 40) durch eine weitere Bewegung in der gleichen Richtung in eine Klemmstellung bringbar ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taststifte (41) in den Halteteilen (11,12) durch Federelemente (42) an das Werkstück gleitend andrückbar und in der Taststellung durch hydraulisch betätigte Blockierungsstifte (45) feststellbar sind.

3. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagelemente (39, 40) als Keile ausgebildet sind, die mittels einer hydraulischen Vorrichtung (71) aus der Anschlagstellung in eine Stellung verschiebbar sind, in welcher die Halteteile (11,12) festklemmbar sind.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung der Halteteile (11, 12) in die Klemmstellung besondere Antriebseinrichtungen vorgesehen sind.

5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung (83) zur Einstellung der durch die zweite Antriebseinrichtung (13) bewirkten Klemmkräfte vorgesehen ist.