DE19757738A1 - Formspannbacken für eine Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Formspannbacken für eine Spannvorrichtung mit einem Grundkörper und einer Viel­ zahl von relativ zum Grundkörper verschiebbaren Spann­ stößeln, die an ihrem einen, rückwärtigen Ende einen in einen Zylinder des Grundkörpers eingreifenden, mit ei­ nem pneumatischen oder hydraulischen Druckmittel beauf­ schlagbaren Kolben tragen und die mit ihrem anderen En­ de durch eine Stößelführung nach außen hindurchgreifen.

Formspannbacken sind Bestandteile von Spannvorrichtun­ gen, wie sie beispielsweise in Schraubstöcken, Werk­ zeugmaschinen oder Bearbeitungszentren zum Festhalten von Werkstücken benötigt werden. Zum Spannen von Pro­ filstäben, insbesondere für den Fenster-, Türen- oder Fassadenbau werden bisher Formspannbacken verwendet, die in ihrer Oberflächenkontur der Kontur des einzu­ spannenden Werkstücks angepaßt sind. Für jeden Werk­ stücktyp wird also ein spezieller Formspannbacken her­ gestellt, der im Falle eines Wechsels des zu bearbei­ tenden Werkstücks in der betreffenden Spannvorrichtung ausgetauscht werden muß. Um diesen Nachteil zu vermei­ den, sind Formspannbacken der eingangs angegebenen Art bekannt (WO 93/14907), die einen Grundkörper und eine Vielzahl von relativ zum Grundkörper unabhängig vonein­ ander verschiebbaren und an diesem in einer Spannstel­ lung arretierbaren Spannstößeln aufweisen. Die Spann­ stößel tragen je einen in einen Zylinder des Grundkör­ pers eingreifenden Kolben. Die Zylinder sind über einen gemeinsamen Hydraulikverteiler in Spannrichtung mit Hy­ draulikflüssigkeit beaufschlagbar. Der Spannbacken ist dort aus mehreren, block- oder scheibenförmigen Bautei­ len zusammengesetzt, die durch mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Spannschrauben miteinander verbun­ den sind. Die Kolbenzylinder befinden sich dabei in ei­ nem gemeinsamen Zylinderblock, der stangenseitig durch eine die Stößelführungen enthaltende Deckplatte ver­ schlossen ist. Um ein Klemmen der Spannstößel zu ver­ meiden, müssen die Kolbenzylinder und die Stößelführun­ gen exakt miteinander fluchten. Es hat sich gezeigt, daß dies fertigungstechnisch wegen der zwangsläufig auftretenden Bearbeitungs- und Fügetoleranzen sowohl bei der Herstellung als auch bei der Montage des Spann­ backens kaum durchführbar ist. Wenn sich die Toleranzen bei der Vielzahl der vorhandenen Stößel überlagern, kann kaum verhindert werden, daß der eine oder andere Stößel klemmt und sich nicht verschieben läßt. Die Pro­ zeßfähigkeit der Anordnung ist daher nicht oder nur be­ dingt gewährleistet. Andererseits können die Maßtole­ ranzen nicht vergrößert werden, da es sonst zu einer Zerstörung der Dichtungen aus ihren Dichtsitzen und zu einer unzulässigen Leckage des Druckmittels kommt.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, die bekannten Formspannbacken dahingehend zu verbessern, daß trotz zwangsläufig auftretender Ferti­ gungstoleranzen eine klemmungsfreie Stößelbetätigung möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von dem Gedanken aus, daß die Stößelführung bei der Betätigung der Spannstö­ ßel selbsttätig zum Zylinder ausgefluchtet wird, so daß es zu keiner Stößelklemmung kommen kann. Um dies zu er­ reichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die Stößelführung eine in einer grundkörperfesten Buchsentasche mit radialem Spiel schwimmend angeordne­ te, eine Führungsöffnung für den Durchtritt des Stößels enthaltende, sowohl gegenüber dem Stößel als auch ge­ genüber der Taschenwandung abgedichtete Führungsbuchse aufweist. Das radiale Spiel der Führungsbuchse in der Buchsentasche sollte dabei 20 bis 200 µ, vorzugsweise etwa 50 µ betragen. Die Buchsentasche ist zweckmäßig in dem gleichen Materialblock wie der Zylinder angeordnet und ist durch eine radiale Erweiterung des Zylinders gebildet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß Ra­ stertoleranzen innerhalb des Grundkörpers keinen Ein­ fluß auf die Qualität der Stößelführung haben.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung trägt der einstückige Grundkörper eine mit Durchtritts­ öffnungen für die Stößel versehene Abdeckplatte, deren Durchtrittsöffnungen gegenüber dem Stößeldurchmesser Übermaß aufweisen und eine Aufnahme für einen gegen den Stößelumfang elastisch anliegenden Abstreifring bilden. Die Durchtrittsöffnungen sind dabei zweckmäßig als Stu­ fenbohrungen ausgebildet, deren dem Grundkörper zuge­ wandter Bereich mit größerem Durchmesser eine Hinter­ schneidung zur Aufnahme einer am Abstreifring angeform­ ten Ringschulter bildet. Zu seinem der Ringschulter ab­ gewandten Ende hin weist der Abstreifring zweckmäßig eine konvergierend konische Mantelfläche auf, so daß sich eine zum freien Ende hin weicher werdende Ab­ streifzunge bildet.

Die Abdeckplatte weist ferner eine dem Grundkörper zu­ gewandte ringförmige Anlagefläche für die eine, äußere Stirnfläche der Führungsbuchse oder eine axial durch die Anlagefläche begrenzte Eindrehung auf, in die eine Stirnpartie der Führungsbuchse mit radialem Spiel ein­ greift.

Andererseits kann die Buchsentasche zum Zylinder hin durch einen lose eingelegten, vorzugsweise metallischen Stützring begrenzt sein, an welchem die Führungsbuchse axial abgestützt ist.

Vorteilhafterweise trägt der Kolben mindestens einen gegen die Zylinderwand anliegenden elastomeren oder me­ tallischen Kolbenführungsring sowie mindestens einen den Führungsspalt zwischen Zylinder und Kolben über­ brückenden elastomeren Dichtring. Um zu verhindern, daß der Dichtring beim Betätigen des Kolbens in den Füh­ rungsspalt eingedrückt wird, können zwei zusätzliche Stützringe vorzugsweise aus Kunststoff vorgesehen wer­ den, zwischen denen der Dichtring eingeflossen ist.

Im Interesse einer geringen Bauhöhe des Formspannbackens können die zur Ansteuerung der Zylinder notwendi­ gen Steuerventile für das Druckmittel im Zwischenraum zwischen den Zylindern des Grundkörpers angeordnet wer­ den. Die Zylinder werden entweder zweiseitig mit Druck­ mittel beaufschlagt. Sie können aber auch nur einseitig in Spannrichtung mit Druckmittel beaufschlagt werden und entgegen der Spannrichtung federbelastet sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Formspannbacken mit hydraulischen betätigten Spannstöße;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Schnittlinie II-II der Fig. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Formspannbacken 10 besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper 12 und einer Vielzahl von relativ zum Grundkörper unabhängig voneinander verschiebbaren und an diesem in einer Spannstellung arretierbaren Spannstößeln 14. Die Spann­ stößel 14 tragen je einen in einen Zylinder 16 des Grundkörpers 12 eingreifenden Kolben 18 und sind mit ihrem stangenseitigen Ende 20 durch eine Stößelführung 20 hindurch nach außen geführt. Die Zylinder 16 sind doppelseitig über jeweils einen gemeinsamen Hydraulik­ verteiler 22, 24 sowohl in Spannrichtung als auch ent­ gegen der Spannrichtung mit einem Druckmittel beauf­ schlagbar. Zwischen dem Hydraulikverteiler 22 und den Zylindern können ein oder mehrere, in der Zeichnung nicht dargestellte Absperrventile angeordnet werden, die die Spannstößel 14 in einer definierten Spannstel­ lung blockieren können.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, weisen die Stößelführun­ gen 20 je eine in einer an den Zylinder 16 axial an­ schließenden grundkörperfesten Buchsentasche 26 ange­ ordnete, eine Führungsöffnung 28 für den Durchtritt des Spannstößels enthaltende Führungsbuchse 30 auf, die axial unverschiebbar und - was für die Prozeßsicherheit besonders wichtig ist - radial schwimmend gelagert ist. Das radiale Spiel sollte dabei 20 bis 200 µ betragen. Die Buchsentasche 26 ist dabei durch eine radiale Er­ weiterung des Kolbenzylinders am einen Ende des Grund­ körpers 12 gebildet. Die Führungsbuchse weist eine zur Durchtrittsöffnung 28 hin randoffene Ringnut zur Auf­ nahme eines gegen die Stößeloberfläche anliegenden, ei­ ne dynamische Dichtung bildenden kautschukelastischen Rings 32 auf. Weiter ist die Führungsbuchse mit einer zur Taschenwandung hin randoffenen Ringnut zur Aufnahme eines gegen die Taschenwandung anliegenden, eine stati­ sche Dichtung bildenden kautschukelastischen Rings 34 versehen. Auf der Kolbenseite ist die Buchsentasche durch einen lose eingelegten metallischen Stützring 36 begrenzt, an welchem sich die Führungsbuchse 30 axial abstützt.

Nach außen hin wird der Grundkörper 12 von einer mit Durchtrittsöffnungen 38 für die Spannstößel 14 versehe­ nen Abdeckplatte 40 übergriffen, deren Durchtrittsöff­ nungen gegenüber dem Durchmesser der Spannstößel 14 Übermaß aufweisen und eine Aufnahme für einen gegen den Stößelumfang elastisch anliegenden Abstreifring 42 bil­ den. Die Durchtrittsöffnungen 38 sind zu diesem Zweck als Stufenbohrungen ausgebildet, deren dem Grundkörper zugewandter Bereich mit größerem Durchmesser eine Hin­ terschneidung zur Aufnahme einer am Abstreifring 42 an­ geformten Ringschulter 44 bildet. Im übrigen weist der Abstreifring eine von der Ringschulter 44 aus zum frei­ en Ende hin konvergierende konische Mantelfläche auf. Weiter weist die Abdeckplatte je eine axial durch je eine ringförmige Anlagefläche begrenzte Eindrehung 46 zur Aufnahme einer Stirnpartie der Führungsbuchse 30 auf.

Aus Fig. 2 ist ferner zu ersehen, daß die Kolben einen gegen die Zylinderwand anliegenden elastomeren oder me­ tallischen Kolbenführungsring 48 und einen den Füh­ rungsspalt zwischen Zylinder und Kolben überbrückenden elastomeren Dichtring 50 trägt. Um ein Eindringen des Dichtrings 50 in den Führungsspalt zu vermeiden, ist der Dichtring 50 zwischen zwei auf dem Kolben 18 gela­ gerten Stützringe 52 aus Kunststoff angeordnet. Eine bodenseitige Abdeckplatte 54 verschließt die Zylinder 16 an ihrem kolbenseitigen Ende und begrenzt zudem die mit den Hydraulikverteilern 22 kommunizierenden boden­ seitigen Hydraulikzuführungen 56.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung bezieht sich auf einen Formspannbacken für eine Spannvorrichtung mit einem Grundkörper 12 und einer Vielzahl von relativ zum Grundkörper verschiebbaren, vorzugsweise an diesem in einer Spannstellung arretier­ baren Spannstößeln 14. Die Spannstößel tragen an ihrem einen, rückwärtigen Ende einen in einen Zylinder 16 des Grundkörpers 12 eingreifenden, mit einem Druckmittel beaufschlagbaren Kolben 18 und greifen mit ihrem ande­ ren Ende durch eine Stößelführung 20 nach außen hin­ durch. Um unabhängig von den Fertigungstoleranzen eine klemmungsfreie und damit prozeßsichere Stößelbetätigung zu gewährleisten, wird gemäß der Erfindung vorgeschla­ gen, daß die Stößelführungen 20 eine in einer grundkör­ perfesten Buchsentasche 26 schwimmend angeordnete, eine Führungsöffnung 38 für den Durchtritt des Spannstößels 14 enthaltende, sowohl gegenüber dem Spannstößel als auch gegenüber der Taschenwandung abgedichtete Füh­ rungsbuchse 30 aufweisen.

Claims (15)

1. Formspannbacken für eine Spannvorrichtung mit einem Grundkörper (12) und einer Vielzahl von relativ zum Grundkörper (12) verschiebbaren, vorzugsweise an diesem in einer Spannstellung arretierbaren Spann­ stößeln (14), die an ihrem einen, rückwärtigen Ende einen in einen Kolbenzylinder (16) des Grundkörpers (12) eingreifenden, mit einem Druckmittel beauf­ schlagbaren Stößelkolben (18) tragen und die mit ihrem anderen Ende durch eine Stößelführung (20) nach außen hindurchgreifen, wobei die Stößelführun­ gen (20) eine in einer Buchsentasche (26) schwim­ mend angeordnete, eine Führungsöffnung (28) für den Durchtritt eines der Spannstößel (14) enthaltende, sowohl gegenüber dem Spannstößel als auch gegenüber der Taschenwandung abgedichtete Führungsbuchse (30) aufweisen.

2. Formspannbacken nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Führungsbuchsen (30) mit radialem Spiel schwimmend in den zugehörigen Buchsentaschen (26) angeordnet sind.

3. Formspannbacken nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Grundkörper (12) eine mit Durchtrittsöffnungen (38) für die Spannstößel (14) versehene Abdeckplatte (40) trägt, deren Durch­ trittsöffnungen (38) gegenüber dem Durchmesser der Stößel Übermaß aufweisen und eine Aufnahme für ei­ nen gegen den Stößelumfang elastisch anliegenden Abstreifring (42) bilden.

4. Formspannbacken nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen als Stufen­ bohrungen ausgebildet sind, deren dem Grundkörper (12) zugewandter Bereich mit größerem Durchmesser eine Hinterschneidung zur Aufnahme einer an dem Ab­ streifring (42) angeformten Ringschulter (44) bil­ det.

5. Formspannbacken nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstreifringe eine zu ihrem der Ringschulter (44) abgewandten freien Ende hin kon­ vergierende konische Mantelfläche aufweisen.

6. Formspannbacken nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (40) je eine dem Grundkörper zugewandte ringförmige An­ lagefläche für die äußere Stirnfläche der Führungs­ buchsen aufweist.

7. Formspannbacken nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abdeckplatte (40) je eine axial durch die Anlagefläche begrenzte Eindrehung (46) aufweist, die zur Aufnahme einer Stirnpartie der Führungsbuchse (30) bestimmt ist.

8. Formspannbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchsentaschen (26) zylinderkolbenseitig durch einen lose eingelegten, vorzugsweise metallischen Stützring (26) begrenzt sind, an welchem je eine der Führungsbuchsen (30) axial abgestützt ist.

9. Formspannbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (18) minde­ stens einen gegen die betreffende Zylinderwand an­ liegenden elastomeren oder metallischen Kolbenfüh­ rungsring (48) tragen.

10. Formspannbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (18) minde­ stens einen den Führungsspalt zwischen Zylinderwand und Kolben überbrückenden elastomeren Dichtring (50) tragen.

11. Formspannbacken nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dichtring (50) zwischen zwei auf dem Kolben (18) gelagerten Stützringen (52) vor­ zugsweise aus Kunststoff angeordnet ist.

12. Formspannbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenraum zwi­ schen den Zylindern (16) des Grundkörpers minde­ stens ein Steuerventil für das Druckmittel angeord­ net ist, das mit einem oder mehreren Zylindern kom­ muniziert.

13. Formspannbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stößelkolben (18) zweiseitig mit Druckmittel beaufschlagbar sind.

14. Formspannbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannstößel in Spannrichtung einseitig mit dem Druckmittel beauf­ schlagt und entgegen der Spannrichtung federbela­ stet sind.

15. Formspannbacken nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbuchsen (30) in den zugehörigen Buchsentaschen (26) ein ra­ diales Spiel von 20 bis 200 µ, vorzugsweise etwa 50 µ aufweisen.