DE19918770A1 - Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken auf Maschinentischen. Ein hydraulisch betätigtes Spannkrafthalteelement, bei dem ein Spannbolzen und dessen Haltekolben annähernd senkrecht zu einander stehen und bei dem die Haltekraft über Elemente erzeugt wird, die mit Keilflächen versehen sind, die aufeinander gleiten, besitzt in seinem Haltekolben eine Keilnut, in deren Keilnutgrund eine Bohrung eingebracht ist. Zwischen Keilnut und Bohrung ist ein Spalt gebildet, so daß eine Führungsbahn entsteht. Ein Spannbolzen ist an einem Ende mit Keilflächen versehen, die spitzwinklig aufeinander zulaufen und in einem Nocken enden. Der Spannbolzen bildet damit ein Führungsstück, das in die Führungsbahn des Haltekolbens einfügbar ist. Der Haltekolben ist über seiner Führungsbahn mit einer Keilschräge und im unteren Bereich mit einer Abflachung versehen. Die an der Abflachung entstehenden Kanten dienen zur Abstützung des Haltekolbens an der Zylinderwandung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch betätigtes Spannkrafthalteelement für Spannvorrichtungen zum spannen von Werkstücken auf Tischen, Vorrichtungen oder Paletten, bei dem ein Spannbolzen in einem Gehäuse geführt ist, der durch ein quer zur Wirkungsrichtung des Spannbolzens angeordnetes Spannkrafthalteelement festsetzbar ist, dadurch daß der Spannbolzen in seinem unteren Bereich mit Keilflächen versehen ist, die gleitend auf der keilförmig ausgebildeten Kolbenstange eines Stellkolbens geführt sind.

Beim Spannen von Werkstücken auf Tischen, Vorrichtungen oder Paletten muß sicher gestellt werden, daß die Werkstücke im gespannten Zustand so festgesetzt sind, daß die während der Dauer der Bearbeitung auf sie einwirkenden Kräfte die Spannkraft nicht vermindern.

Es ist eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken bekannt (EP 0 620 084), bei der ein Spannkopf auf einer schiefen Ebene gleitend so geführt ist, daß die Reibungskräfte in dieser Ebene größer sind als die auf den Spannkopf einwirkenden Kräfte. Die schiefe Ebene wird gebildet zwischen dem unteren Teil des in einen Stößel übergehenden Spannkopfes und der Kolbenstange eines quer zur Wirkungsrichtung des Spannkopfes angeordneten Spannkrafthalteelementes. Zur Erhöhung der Reibungskraft im Bereich der schiefen Ebene ist in der Keilfläche der Kolbenstange eine Keilnut eingebracht und der Stößel mit Keilschrägen versehen. Die Keilschrägen gleiten in der Keilnut. Um den Spannkopf gegen das Werkstück zu fahren wird sowohl für den Spannkopf als auch für den Haltekolben je ein hydraulischer Antrieb benötigt. Diese beiden getrennten Hydraulikantriebssysteme bedingen eine relativ große Bauweise.

Die Spanntechnik geht dazu über, kleinere hoch wirksame Spannelemente in gedrängter Bauweise einzusetzen.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung einmal die beiden Hydrauliksysteme in ein System zu integrieren und zum anderen die Elemente dieses einen Hydrauliksystems so zu gestalten, daß der Spannbolzen in seiner Arbeitsposition ohne Setzerscheinung selbsthemmend festgesetzt ist. Der Vorteil ist eine gedrängte Bauweise, die sich leicht allen Gegebenheiten bei der Spanntechnik anpassen läßt.

Die Lösung der Erfindung ist in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche enthalten.

Die Erfindung ist in den Figur näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Spannvorrichtung im entspannten Zustand

Fig. 2 zeigt die Spannvorrichtung im gespannten Zustand

Fig. 3 zeigt das Ineinandergreifen der keilförmigen Elemente

Fig. 4 zeigt den Haltekolben

In Fig. 1 ist in dem Gehäuse 1 eine Bohrung 3 eingebracht, in der der Spannbolzen 2 gleitend geführt ist. Quer zur Bewegungsrichtung des Spannbolzens 2 ist eine Sackbohrung 4 im Gehäuse 1 vorgesehen, die den Zylinder für den Haltekolben 5 bildet. Dieser Haltekolben 5 ist ein doppelt wirkender Kolben, zwischen dessen beiden Kolbenflächen 6, 7 die Kolbenstange mit einer Keilfläche 8 versehen ist. Diese Keilfläche 8 bildet eine in Spannrichtung abfallende Schräge. In diese Keilfläche 8 ist eine Keilnut 9 eingelassen. Diese Keilnut 9 verläuft parallel zur Keilfläche 8 mit const. Tiefe. In ihrem unteren Bereich, wo die beiden Flanken der Keilnut 9 im spitzen Winkel auf einander zu laufen ist eine Bohrung 10 längs der Keilnut 9 eingebracht, so daß zwischen Keilnutgrund und Bohrung ein offener Spalt 11 entsteht. Die beiden Flanken der Keilnut 9 bilden mit der offenen Bohrung eine Führungsbahn.

Diese Führungsbahn ist in einem solchen Bereich über den Haltekolben 5 geführt, daß der Spannvorgang vollziehbar ist. Der Haltekolben 5 wird durch Beaufschlagung des Druckraumes 12 in seine Spannstellung gefahren und durch Beaufschlagung des Druckraumes 13 in seine Ausgangsstellung zurückgefahren.

Der Spannbolzen 2 ist in seinem unteren Bereich zum Haltekolben hin mit Keilflächen 14 versehen, deren Schräge exakt der Schräge der Keilnut 9 angepaßt ist. Die Keilflächen 14 laufen jedoch nicht spitz aus, sondern enden in einem Nocken 15. Dieser Nocken 15 entspricht in seinem Durchmesser dem Innendurchmesser der Bohrung 10. Der Nocken 15 ist im unteren Teil abgeflacht, so daß sein Querschnitt nicht ganz dem Halbkreis entspricht. Der Spannbolzen 2 bildet somit im unteren Bereich ein aus den Keilflächen 14 und dem Nocken 15 gebildetes keilförmiges Führungsstück. Dieses Führungsstück ist in die Führungsbahn einfügbar und gleitet darin in der gebildeten schiefen Ebene.

Der Haltekolben 5 ist in seinem unteren Bereich mit einer Abflachung 16 versehen. Diese Abflachung 16 ist zum Druckraum 13 hin offen. Zum Druckraum 12 hin endet sie kurz vor der Dichtung 17. Damit bildet der Haltekolben links und rechts der Dichtung 17 zwei Kolbenringe 18, 19. Der Durchmesser dieser Kolbenringe 18, 19 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des Haltekolbens 5 im Bereich der Abflachung 16. Damit ergibt sich ein geringfügiges Spiel zwischen den Kolbenringen 18, 19 und der Innenwandung des durch die Sackbohrung 4 gebildeten Zylinders. Dieses Spiel ist erforderlich um zu erreichen, daß der Haltekolben sich mit seinen an der Abflachung 16 gebildeten Kanten 25, 26 an der Innenwandung des Zylinders abstützen kann.

Die Wirkungsweise ist folgende:
Zum Spannen wird Druck in den Druckraum 12 eingeleitet. Der Haltekolben 5 bewegt sich nach rechts und schiebt dabei seine Keilschräge 8 unter den Spannbolzen 2 entlang. Der Spannbolzen 2 gleitet mit seinem Führungsstück in der Führungsbahn und wird damit nach oben aus dem Gehäuse 1 heraus geführt. Sobald der Spannbolzen an dem Werkstück anliegt, setzt sich das System fest, indem sich der Haltekolben 5 mit den Kanten 25, 26 der Abflachung 16 an der Wandung des Zylinders abstützt und der Spannbolzen 2 mit seinen Keilflächen 14 auf die Flanken der Keilnut 9 drückt. Durch die Abstützung des Haltekolbens 5 mit den Kanten 25, 26 der Abflachung 16 an der Zylinderwandung entsteht zwischen Spannbolzen und Haltekolben ein in sich starres Gebilde frei von jeder Setzerscheinung. Rückwirkende Kräfte, die bei der Bearbeitung des Werkstückes entstehen, haben keinen Einfluß auf den Spannbolzen, auch dann nicht, wenn die Hydraulik - gleich aus welchen Gründen - ausfällt, da durch Flächenpressung an den Keilflächen 14 und den Kanten 25, 26 der Abflachung 16 Selbsthemmung entsteht, die ein Zurückweichen des Haltekolbens 5 verhindert.

Zum Entspannen wird der Druckraum 13 beaufschlagt. Die Hydraulik wird hierzu am Hydraulikanschluß 20 angelegt und über Leitung 21 in den Druckraum 13 geführt. Damit umspült die Hydraulik gleichzeitig den Kolben in seiner unteren Abflachung 16 und den Hohlraum 22 in der Bohrung 10 unterhalb des abgeflachten Nocken 15 und dringt auch in die Keilnut 9 ein. Der sich in dem Druckraum 13, in der Keilnut 9 und in der Bohrung 10 aufbauende Druck bewirkt, daß der Haltekolben 5 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird und gleichzeitig der Spannbolzen 2 mit seinem Führungsstück in der Führungsbahn angehoben wird und sich damit löst, so daß er in der Führungsbahn gleitet. Der Spannbolzen wird damit in das Gehäuse eingefahren.

In Fig. 4 ist ein weiteres Beispiel der Erfindung gezeigt. Bisher ist der Haltekolben 5 als ein aus einem Stück bestehendes Ganzes beschrieben. Dieser Haltekolben läßt sich auch aus zwei Teilen fertigen. Die Trennung der beiden Teile liegt in der Ebene zwischen den beiden Kolbenringen 18, 19 mit der dazwischen liegenden Dichtung 17 und der Kolbenstange. Die Kolbenringe mit der mittig liegenden Dichtung werden als ein Stück gefertigt und werden über den Durchmesser mit einem Schwalbenschwanz 23 bestückt. Das Gegenstück ist aus der Kolbenstange gefertigt mit der Keilschräge 8 und der Keilnut 9 und der Führungsbahn und ist mit einer Schwalbenschwanznut 24 versehen, in die das Kolbenringstück einfügbar ist.

Claims (6)

1. Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken auf Tischen, Vorrichtungen oder Paletten mit einem hydraulisch betätigten Spannkrafthalteelement, bei dem ein Spannbolzen und dessen Haltekolben annähernd senkrecht zu einander stehen und bei dem die Haltekraft über Elemente erzeugt wird, die mit Keilflächen versehen sind, die auf einander gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) mit einer Keilnut (9) versehen ist, in deren Keilnutgrund eine längs verlaufende Bohrung (10) eingebracht ist und daß zwischen Keilnut und Bohrung ein Spalt (11) gebildet ist, so daß eine Führungsbahn entsteht und daß der Spannbolzen (2) an einem Ende mit zwei Keilflächen (14) versehen ist, die spitzwinklig auf einander zulaufen und in einem Nocken (15) enden, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser der Bohrung (10) entspricht und der in seinem unteren Teil abgeflacht ist und so ein Führungsstück bildet und daß der Spannbolzen (2) mit seinem Führungsstück in die Führungsbahn des Haltekolbens (5) gleitend einfügbar ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) über die Länge seiner Keilschräge (8) in seinem unteren Bereich mir einer Abflachung (16) versehen ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) auf der Seite, die dem Druckraum (12) für den Spannvorgang zugeordnet ist mit einer in einer Nut umlaufenden Dichtung (17) bestückt ist und daß sich links und rechts der Dichtung zwei Kolbenringe (18, 19) bilden, deren Aussendurchmesser um einen geringen Betrag kleiner gehalten ist als der Durchmesser des Kolbens (5) im Bereich der Abflachung (16).

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) im Bereich der Abflachung (16) mit seinen Kanten (25, 26) bei Druckbeaufschlagung an die Zylinderwandung angepreßt ist und durch das Spiel der im Durchmesser kleiner gehaltenen Kolbenringe (18, 19) sich an der Zylinderwand abstützt.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Entspannvorgang mit der Druckbeaufschlagung im Druckraum (13) die Hydraulik in den unterhalb des Nocken (15) sich in der Bohrung (10) bildenden Hohlraum (22) und in die Keilnut (9) fließt, so daß der Spannbolzen (2) durch den sich aufbauenden Druck aus der Keilnut gelöst wird und in der Führungsbahn leicht gleitet.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) aus zwei Teilen gebildet ist, die mittels einer Schwalbenschwanzverbindung in einander fügbar sind und deren einer Teil aus den Kolbenringen (18, 19) mit der dazwischen liegenden Dichtung (17) besteht und deren anderer Teil die Kolbenstange mit der Keilschräge bildet.