DE1950721A1

DE1950721A1 - Werkstueckspanner

Info

Publication number: DE1950721A1
Application number: DE19691950721
Authority: DE
Inventors: Mcpherson Alexander Webster
Original assignee: Dover Corp
Current assignee: Delaware Capital Formation Inc
Priority date: 1968-10-08
Filing date: 1969-10-08
Publication date: 1970-06-11
Also published as: BE739956A; LU59595A1; FR2020171A1; GB1281598A; NL6915033A; NL157532B; US3570835A

Description

Patentanwälte Dr. Ing. H. Negendank DIpI. Ing. H. Hauck

Dipt. Phy». W. Schmitt tMün<hei»15,Mo*arfifr.2S ! ' M. SMW86

j Dover Corporation

j (De-Sta-Co Division)
550, Midland Ave

Detroit / Michigan, 48023 München, 6. Oktober 1969 'U.S.A. (Anwaltsakte M - 857)

Werkstückspanner

Die Erfindung betrifft fernbetätigte Spann- und ähnliche Vorrichtungen zum Einspannen von Werkstücken und anderen Zwecken.

Es gibt viele Anwendungen für kraftbetätigte Spannvorrichtungen und Werkstückspanner mit kleinen Abmessungen und kompakter Gestaltung, deren Spannbacken sich möglichst weit öffnen lassen und die grösstmöglichste Spanndrücke, sowie ein schnelles Lösen bzw. Ausspannen gestatten. Mit den bekannten Vorrichtungen ist diese Verbindung von Eigenschaften schwierig zu erreichen.

Die meisten hydraulisch und pneumatisch betätigten Kolbenzylinder* anordnungen, die für Werkstattanwendungen vorgezogen werden, erfordern Kolbenzylinder von Übergröße, um genügend hohe Drücke für Spannzwecke zu erreichen, oder ein Lösen der Spannbackenmechanik zu bewirken bzw. einen Arbeitshub zu ermöglichen, der

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19507 0 Λ eine genügend weite Spannbackenöffnung ergibt* ■

Werden Winkelhebel oder andere Hebelvorrichtungen zur Erzielung s größerer mechanischer Wege verwendet, so kommen weitere Teile

j hinzu, die verschleißen oder Fehlerquellen bilden, und die Spann-<

! backenöffnungen sind begrenzt und gewähren gewöhnlich nur be-

i ^:

I schränkten Zugang.

Bei allen Spannvorrichtungen muß auch überlegt werden, wie sie

' zu montieren sind, um ihren bestmöglichen Einsatz zu gewährleisten; dies trifft insbesondere dort zu, wo der Klemmbock oder die Spannt backe als Winkelendmaß dienen. Reibung und Verschleiß müssen

minimal sein, ein Ausschlagen des Zylinderbodens muß vermieden werden, eine robuste Ausführung muß ohne merkliches zusätzliches ; Gewicht erreicht werden und eine einfache Konstruktion ist aus i Gründen der leichten Wartung unbedingt erforderlich. Die Erfindung geht von dieser Aufgabenstellung aus, um einen ! ■ Werkstückspanner mit den gewünschten Eigenschaften zu schaffen. Nach der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Werkstückspanner, dessen Grundplatte mit einer Anzahl von Montageflächen und einem Spannarm versehen ist, der drehbar auf der Grundplatte mit einem betätigungswirksamen Verlängerungsstück montiert ist, dadurch gelöst, daß in der Grundplatte ein Schlitz für einen Antriebsnocken vorgesehen ist, sowie ein auf ihr montierter linear wirkender Kraftantrieb, ein im Nockenschlitz angeordnetes und durch den Kraftantrieb betätigtes hin- und hergehendes Teil, sowie in der Grundplatte vorgesehene Führungen für das hin- und hergehende Teil, die eine Reaktionskraft schaffen, welche mit dem Nockenschlitz zusammenwirkt, um einen Spanndruck auf den

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Arm auszuüben. Somit wird mit der Erfindung ein Werkstückspanner geschaffen, der einen nockenbetätigten Mechanismus mit Keilklemmung aufweist, der viele Vorteile besitzt.

Ein Kolbenzylinder dient zur Betätigung eines rollengelagerten Mitnehmerstifts, der durch einen Nockenschlitz und in einen Betätigungs-Verlängerungsarm ragt, der als Werkstückspanner dient. Der hin- und hergehende Hub des Mitnehmerstifts bewirkt, daß das Spannteil durch eine Nooke betätigt wird und bei einem relativ kurzen Arbeitshub eine ungewöhnlich weite Öffnung der Spannbacke erreicht wird.

Der Nockenschlitz ist so ausgelegt, daß sich der Mitnehmerstift unter einem Winkel mit dem Schlitz am Ende des Arbeitshubs verkeilt und vor dem endgültigen Testspannen einen Spanndruck ausübt. Die Anordnung mit Kellwirkung gleicht automatisch Abriebbzw. Verschleißerscheinungen dadurch aus, daß sie einen Extraweg gestattet. Am Ende des Spannhubs ist ein Vorlastanschlag vorgesehen, der es gestattet, verschiedene Spannarme mit Spannflächen zu verwenden, die genau nach den Einbauflächen des Stücks bearbeitet werden können.

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: Ein freier Anfangsweg der Betätigungseinrichtung vor dem Lösen des verkeilten Mitnehmerstifts bewirkt beim Ausspannen einen starken Stoß infolge der Masse, der das Lösen und ein schnelles Öffnen der Spannbacke erleichtert.

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Weitere Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprtichen gekennzeichnet. Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines AusfUhrungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Seltenriß des erfindungsgemäßen kraftbetätigten Spanners mit bestimmten Teilen« die auf einer anderen Ebene liegen« in gestrichelten Linien.

Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Vorderseite des kraftbetätigten Spanners längs der Pfeilrichtung des Schnittes der Linie 2-2.

Fig. 3 die Vorderansicht des kraftbetätigten Spanners längs der Schnittlinie J5-35 der Figur 1.

Fig. 4 einen Schnitt durch die bewegten Arbeitsteile des kraftbetätigten Spanners längs der Linie 4-4 der Figur 2.

Fig, 5 einen Schnitt ähnlich der Figur 4/ wobei die Teile eine andere Stellung einnehmen.

Fig. 6,einen Querschnitt längs der Linie 6-6 der Figur 4.

Fig. 7 einen Querschnitt längs der versetzten Linie 7-7 der Figur 4.

Die kraftbetätigte Spannvorrichtung 10 der Zeichnungen besitzt

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einen als Betätigungs·» oder Stelltrieb wirkenden Zylinderkolben 12 mit dem Einbaukopf 14 und der Spannbacke bzw. dem Arm 16, der in Punkt 18 des Einbaukopfes drehbar gelagert 1st. Die Betätigungs- oder Stelltriebverlängerung 20 mit dem Nockenschlitz 22 dient dazu, den Spannarm von der mit ausgezogener Linie dargestellten Spannstellung der Figur 1 in die Auslöseoder Entspannungssteilung 16', die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, zu drehen, bzw. die Drehung in umgekehrter Richtung zu beschreiben.

Der Stellzylinderkolben 12 enthält eine Druokströmungsmittelkammer 24 mit den Verschlüssen 26 und 28 an den gegenüberliegenden Enden und geeigneten Anschlüssen (nicht gezeigt) zum Aufbringen bzw. Abhalten des Strömungsmittels. Der Einbaukopf 14 ist am Arbeitsende des Stelltriebs angebrannt und mit einer Leitung bzw. einem Durchlaß 32 für die Kolbenstange 30 versehen, die vom ZyIInderinneren in den Einbaukopf hineinragt.

Der Einbaukopf 14 besitzt einen quadratischen Querschnitt und die in seine obere und untere Wand eingelassenen Einbauschlitze 34 (Figur 1). In die sich gegenüberliegenden Seitenwände sind relativ dazu versetzte Einbauschlitze 36"eingelassen (Figur 2). Sie gestatten den Einbau auf vierfache Weise ohne Änderung der genormten 'Anordnung für die Einbaubohrungen und macht eine Notwendigkeit für Winkelendmaße gegenüber der Spannfläche 38 des Spannarms 16 überflüssig.

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Das sich nach außen erstreckende Ende des Einbaukopfs 14 ist zur Aufnahme der Stelltriebverlängerung 20 des Spannarms 16 mit den Schiitzeh 4o versehen und so auegeformt;« dafl die beiden inneren Führungsrillen 42 und 44 aufgenommen werden können, die sich über die volle Länge des Einbaukopfs auf jeder Seite des Zugangsschlitzes für den Spannern und zurück in den Durchlas der Kolbenstange 30 erstrecken.

Die Form des Spannarms 16 1st abgewinkelt« wobei der kurze Schenkel 46 mit dem Einbaukopf drehbar durch den Stift 48 verbunden ist (Fig. 7)« der in der Bohrung 50 mit einer engen« jedoch nicht festen« Passung sitzt. Die Enden des Stifts ragen in die Vertiefungen 52 und 54 an den Seiten des Einbaukopfs« und ein gleicher mit Sechskantmutter versehener Spannkopf 56

j an den gegenüberliegenden Enden des Drehstifts gestattet« daß

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der Arm nach Belieben ausgewechselt werden kann.

Obwohl die Spannbacke 16 im Ausführungsbeispiel winkelförmig und mit einem Spannarm gezeigt ist« kann sie auch eine andere k i Gestalt besitzen« so daß der Spannarm und die Werkstücksfläche in einer anderen Arbeitsebene liegen. Zum Beispiel ist in Flg. eine andere Darstellung des Spannarms 116 in seiner das Werkstück spannenden Stellung und in seiner gelösten Stellung II6¹ durch die gestrichelte Linie dargestellt.

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Die Stelltriebverlängerung 20 des Spannarms 16 (sowie des Spann-1 arms .116, als auch anderer möglichen Ausführungsformen) erstreck*

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in die Öffnung des Schlitzes 40 am Einbaukopf. 1 95 0721

Der Nockenschlitz 22 in der Stelltriebverlängerung des Arms ist winkelförmig und weist einen Abschnitt 58 auf, der sich radial in Richtung der Drehachse des Arms erstreckt, jedoch vor dem Radius versetzt ist, so daß er gegenüber dem Drehstift mehr auf einer Tangente liegt. Der andere Abschnitt 60 des Nockenschlitzes liegt auf einer Tangente auf der anderen Seite des Stifte und zwar so, daß er mit dem Betätigungszylinder mehr axial fluchtet, wenn sich der Arm in Spannstellung befindet. Der Abschnitt 60 ist eine Winkelverlängerung des Abschnitts und so ausgebildet, daß er einen. Schrägungswinkel von etwa 5° relativ zur Axiallinie des Stelltriebhubs einnimmt, so daß die Unterkante 62 der öffnung als geneigte Ebene für eine Keilklemmung dient.

Der Spannarra 16 wird durch den als Stelltrieb wirkenden Zylinderkolben über das Joch bzw. die Brücke 62 betätigt, die am Ende der Kolbenstange angebracht und gegabelt ist« um eine schlitzförmige öffnung 64 an ihrem Ende entstehen zu lassen, in welcher einerseits die Stelltriebverlängerung des Spannarms aufgenommen wird, und andererseits der durch den Nockenschlitz 22 ragende Mitnehmerstift 66 gelagert 1st, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt ist. Das Anschlußende der Kolbenstange 30 besitzt einen kleineren Querschnitt, wodurch der Absatz 70 ausgeformt 1st, der gegen den Verbindungsteil drückt und diesen nach vorne bei seinem Betätigungshub schiebt. In das kleinere, verlängerte in die Schlitzöffnung 64 des Verbindungsteils ragende Ende 68 ist in

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einem Abstand von der Abschlußwand des Schlitzes der Stift 72 mit Preßsitz eingelassen, um einen Anschlag für einen Rückhub mit totem Gang zu bilden, ehe das Verbindungsteil in Eingriff gerät und nach rückwärts zur Lösung der Spannvorrichtung gezogen wird.

Der Mitnehmerstift 66, der sich im Nockenschlitz befindet, ist an seinen entgegengesetzten Enden mit den Rollen 74 und 76 versehen, die in den Führungsrillen 42 und 44_/ des Einbaukopfs laufen, sowie mit den am Ende der Kolbenstange des Verbindungsteils seitlich angeordneten ösen 78 und 80, die den gleichen Führungszweckeh in den FUhrungsbahnen dienen.

Der kraftbetätigte Spanner 10 arbeitet wie folgt:

Der Einbaukopf 14 dient über die Montageschlltze 34 oder 36 zur Befestigung des Geräts an einer Lagerung bzw. Unterbau, wobei der Spannarm 16 zur WerkstUckspannung und ähnliche Zwecke die in der Fig. 1 gezeigte Stellung einnimmt« Geeignete Verbindungen (nicht gezeigt) werden zum Betätigungszylinderkolben zur Steuerung des Strumunginitteldruckvgelegt, um die Kolbenstange 50 zur Erfüllung ihrer Funktion aus- und einfahren zu lassen. Die Arbeitsfolge wird am besten an Hand der Zeichnungen ausgehend vom Rückhub der Kolbenstange beschrieben, um den Spannarm zu lösen, worauf der Spannhub erfolgt.

Wenn insbesondere die Kolbenstange j50 zurück- bzw. eingefahren

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ist (Fig. 1 und 4), so bewegt sie sich anfangs frei, bis der _i% Anschlagsbolzen 72 mit der Abschlußwand des Schlitzes 64 in der Brücke 62 in Eingriff kommt und damit diese zurückzieht, wodurch wiederum der rollengelagerte Mitnehmerstift 66 nach rückwärts aus. dem verlängerten Ende des Nockenschlitzes 22 herausgezogen wird. Wenn der Mitnehmerstift 66 im Abschnitt 60 zurückgefahren ist, erfolgt eine Entlastung des Spanndrucks und eine leichte Öffnungsbewegung des Spannarms.

Wenn der Mitnehmerstift in den Abschnitt 58 gelangt, so beginnt der Schnellablauf des Vorgangs, bei welchem der Spannarm nach oben in seine auf 120° vollgeöffnete Stellung schwingt, die durch Arretierung der Brücke 62 an der Stopfbüchse 63 des Kolbens begrenzt wird. Falls der Rückhub begrenzt werden soll, kann eine nicht gezeigte Distanzhülse an der Kolbenstange 30 zwischen der Brücke 62 und der Stopfbüchse 63 angebracht werden, wie in Fig.5 und in der durch die gestrichelte Linie angegebene Stellung 16* der Fig. 1 gezeigt ist. Der Stift liegt an der Rückwand des Abschnittes 58 auf, und bewegt sich nach unten in den Schlitz, wenn er in gerader Richtung zurückgezogen wird, und bewegt sich dann an der gleichen Schlitzwandfläche nach oben, und in den verlängerten Schiitischenkel 60 hinein, wie in Fig. 5 gezeigt,

; wo er den Spannarm geöffnet in der voll eingefahrenen Stellung ' hält.

Beim Vorwärts- oder Arbeitshub der Kolbenstange 30 drückt die Lagerfläche 70 die Brücke 62 nach vorne, wobei auch der rollengelagerte Mitnehmerstift 66 eine Vorschubbewegung vollführt und

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sieh relativ nahh unten und wieder zurück nach oben in der Winkelöffnung 58 bewegt und den Spannarm in eine Werkstück spannende Stellung bringt. Wenn sich der Schlitz in dem verlängerten Nockenschlitzschenkel 60 bewegt, so liegt er an der Schlitzwandfläche 62 auf, welche mit einer Schrägfläche versehen ist, wenn die Spannfläche des Arms oder der Backe sich in der Werkstück spannenden Lage befindet, wobei der Stift den Spanndruck solange erhöht, bis die Betätigungs- oder Stellkraft durch den Widerstand ausgeglichen wird, der sich in Folge der Keil- .. klemmung des Stiftes mit der geneigten Wandfläche des Schlitzes ^r aufbaut. Die Endstellung des Spanners wird an oder kurz vor der : in* Fig. 4 gezeigten "Voranschlagstellung¹¹ erreicht, worauf ein weiterer Weg dadurch begrenzt wird, daß die Anschlagsfläche des Spannarms mit dem Einbaukopf am Punkt 47 in Eingriff kommt. Dieser Grenzanschlag dient zur Erleichterung bei der Erstein- ι richtung des Spannarms, sowie, falls gewünscht, zur Begrenzung der auf das Werkstück einwirkenden Spannkraft. j

Die um 5°geneigte Schrägfläche 60 des Schlitzes gestattet eine zwangsläufige Spannung in einem Arretierwinkel von 3° oder weniger der Endstellung des Spannarms, und mit einem Spanndruck, der j infolge des stetigen Neigungswinkels der Schrägfläche sehr hoch '; ist. \

Eine Verlängerung des Schlitzes 60 gestattet auch eine Selbstnachstellung bei Abrieb und Verschleiß durch die sich ergebende Wegverlängerung.

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Beim Lösen des Spannarms 16 ist der Arbeitsablauf wie eingangs beschrieben. Es sollte jedoch der Vorteil beachtet werden, daß die Kolbenstange infolge ihres Spiele gegenüber dem Betätigungs tell 62 des Mitnehmerstifts einen freien Weg durchlaufen kann. Zu Beginn des Rückhubes der Kolbenstange 30 tritt kein merklicher Widerstand im Zylinderkolben auf« da anfänglich die durch die Keilklemraung vermittelte Kraft, die den vollen Druck ausübt, nicht überwindet werden kann. Dementsprechend ist der Massenwiderstand gering und ein schneller "fliegender" Start wird beim Rückhub erreicht, wodurch ein Stoß zum Ausspannen bewirkt wird. Wenn die Kolbenstange weiter zurückfährt, so wird die auf dem Mitnehmerstift.66 im Nockenschlitz 22 wirkende Spannkraft entlastet; die Abwärtsbewegung des Stifts auf der Sohrägfläche findet nur minimalen Reibungswiderstand und es wird ein weiteres Moment aufgebaut, das den Arm schnell in seine obere Stellung hebt.

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Claims

PahsnlanwäHe Ρ*"· 'ng. R Negend«nfc Dfpl, Ing. H. Ha uck Dlpl. Phys. W. Schmifr 9 Hundian i5,Mocartifr.B Tel. 5366IS86 Dover Corporation (De-Sta-Co Division) 350, Midland Ave Detroit / Michigan , 48023 München, 6. Oktober 1969 U.S.A. (Anwaltsakte M- 857) Patentansprüche

1.)Werkstückspanner mit einem Untergestell, das mit einer Anzahl von Einbauflächen und einem Spannarm versehen ist, "der drehbar am Untergestell bzw. der Grundplatte gelagert ist, und eine Stelltriebverlängerung besitzt, gekennzeichnet durch einen in der Verlängerung angebrachten Stellnockenschlitz (22), eine auf der Grundplatte montierte linear wirkende Kraftbetätigungseinrichtung (12), ein durch die Kraftbetätigungseinrichtung betätigtes im Nockenschlitz sich hin- und herbewegendes Teil (66), sowie Führungen (7^/76, 78, 80) in der Grundplatte für das sich hin- und her bewegende Teil, die eine mit dem Nockenschlitz zusammenwirkende Reaktionskraft ergeben, um auf öen Spannarm (l6) einen Spanndruck auszuüben.

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2. Werkstückspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, i

■ j daß die Kraftbetätigungseinrichtung aus einem Zylinderkolben

(12) besteht, der mit dem hin- und hergehenden Teil in Wirkverbindung steht, und die Führungen sich parallel zur Zylin- : derachse erstrecken.

5. Werkstückspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich-

net, daß der Nockenschlitz mit einem relativ zu den Führungen geneigten Verkeilungswinkel versehen ist.

4. Werkstückspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte "(14.) am Kopfende des Zylinderkolbens befestigt und mit Schlitzen (4o) zur Aufnahme der Stellgliedverlängerung (20) des Spannarms versehen ist, der axial mit dem Zylinderkolben fluchtet, das sich hin- und herbewegende Teil aus einem rollengelagerten Mitnehmerstift (66) besteht, die Führungen (42, 44) die rollengelagerten Enden des Mitnehmerstifts aufnehmen und der Nockensehlitz (22) mit im Winkel dazu angeordneten Abschnitten (58, 60) versehen ist, die mit dem Mitnehmerstift in Eingriff stehen, und die beim Spannhub eine Hoehdruck-Keilverbindung und beim Rückhub ein schnelles Ausspännen vermitteln.

5. Werkstückspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein freies Spiel zwischen der Kraftbetätigungs-r einrichtung und dem hin- und hergehenden Teil für eine

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plötzliche .stoßartige Betätigung dieses Teils beim Rückhub.

6. Werkstückspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannarm (16) am Ende des Spannhubs durch den Einbaukopf (14) einen Anschlag findet.

7· Werkstückspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Schlitzverlängerung zur selbsttätigen Nachstellung bei Abrieb oder Verschleiß.

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