DE202012010722U1

DE202012010722U1 - Elektrohydraulischer Schwenkspanner

Info

Publication number: DE202012010722U1
Application number: DE201220010722
Authority: DE
Original assignee: Hohenstein Vorrichtungsbau und Spannsysteme GmbH
Current assignee: WVL Werkzeug und Vorrichtungsbau Lichtenstein GmbH
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2012-11-01
Publication date: 2012-11-27
Anticipated expiration: 2022-11-02

Abstract

Elektrohydraulischer Schwenkspanner, dessen Bewegungs- und Spannantrieb für einen achsialgerichtet säulengeführten und um 90° in eine Spann- und Entspannstellung am Werkstück (22) beweglichen schwenkbaren Niederzug-Spannhaken (23) als eine kleinräumige und energieeffiziente Hybridlösung, aus einem elektrischen Bewegungsantrieb, einem die Antriebszahl verringerndes Getriebe sowie aus einem hydraulischen Druckerzeugungs- und Spannantrieb bestehend, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht gerichtet und parallelachsig neben – und von unten nach oben übereinander die Antriebskomponenten – ein Zahnradantrieb (2), mit dem in drei bis fünf Getriebestufen (3, 4 und 5) eine elektromotorisch erzeugte Antriebsdrehzahl reduzierbar ist, – ein mit diesem antriebsverbundener 24 V-Gleichstrommotor (1), der über eine nach außen, aus dem Spannergehäuse (19) hinausgeführte Kabelleitung, in der anschlusspassenden Kleinstromart gerichtet, über eine Steckerkupplung Stromnetzanschluss hat, und unabhängig von diesem, darüber liegend angeordnet, – ein Hydraulik-Spannzylinder (12), dessen Kolbenstange (15) mit einer, den schwenkbaren Niederzug-Spannhaken (23) tragende, senkrechte Spannsäule (16) verbunden ist und der...

Description

Die Erfindung betrifft den im Oberbegriff des Schutzanspruches definierten elektrohydraulischen Schwenkspanner.
Als Schwenkspanner wird eine der am häufigsten für die Werkstückspannung in Spannvorrichtungen oder auf Spannpaletten zur Anwendung kommenden Spannkomponenten bezeichnet, in der schwenkbare Spanneisen oder Spannpratzen gehaltert und gelagert sind. Dabei ist das Spanneisen selbst als ein einseitiger Hebel in einer prinzipiellen Winkelform als ein Spannhaken ausgebildet und realisiert nur jeweils einen Spannstellenkontakt mit dem Werkstück, wobei es senkrecht oder waagerecht gerichtet, zu einer linearen Spann- oder Entspannbewegung kommt. Vor der linearen Spann- und nach der linearen durch ein Federelement unterstützten Entspannbewegung des Spannhakens realisiert dieser eine zwangsläufige zur Seite gerichtete 90°-Schwenkbewegung. Zu diesem Zweck ist der Spannhaken an seinem Lagerzapfen oder an der anschließenden Spannsäule mit bewegungsorientierten Form- und Formarretierungselementen ausgestattet.
Stand der Technik ist es, einen derartigen als Spannhaken ausgebildeten Schwenkspanner mit mechanischen Antriebselementen so auszustatten, dass alternativ

– eine Handbetätigung
– eine hydraulische Betätigung oder
– eine elektromotorische Betätigung

Beispielhaft für andere Ausbildungen von handbetätigten Schwenkspannern sei hier DE 36 03 618 C1 benannt. Der Spannhaken ist vom Bediener u. a. mittels eines Steckschlüssels bedienbar, wobei die Bewegungsabläufe des Spannhakens mittels eines Zahntriebes und eines Schraubtriebes, wechselseitig gerichtet, realisierbar sind.
Die erfinderischen Lösungen in DE-GM 7900 268 , DE-GM 80 22 200 und in SU 384 648 stehen beispielhaft für eine Lösungsvielfalt von hydraulischen betätigten Schwenkspannern. Die Spannhaken stehen dabei immer in Funktionsverbindung mit einem geräteinternen Hydraulikzylinder, wobei das von diesem benötigte Hydraulik-Drucköl über Hydraulikleitungen von der Werkzeugmaschine oder von externen Hydraulikpumpen, wie beispielhaft in DE-GM 1743 845 vorgeschlagen, zugeführt wird. Elektromotorische Antriebe für die Betätigung von Schwenkspannern oder solche die für Schwenkspanner geeignet sind, wurden u. a. in DE-GM 89 09 589.8 , DE 39 12 308 C1 und CH 651488 A5 beschrieben. Ein in der Regel klein dimensionierter Elektromotor treibt über seine Antriebswelle, eine Rutschkupplung und über ein Getriebe zur Reduzierung der Drehzahl, die Spannsäule und den Spannhaken unmittelbar an. Der Elektromotor ist dabei geräteintern angeordnet. Während bei diesen Ausführungsbeispielen jeweils ein Elektromotor nur einen Spannhaken des Schwenkspanners antreibt, wurde in DE 10 2011 044 783 A1 eine Bearbeitungsmaschine vorgeschlagen, auf deren Werkstücktisch mehrere, im konkreten Anwendungsfall vier Schwenkspanner elektromotorisch angetrieben sind. Im bzw. unter dem Werkstücktisch ist dieser Elektromotor angeordnet, der über ein als Zahnriemen, als Kette oder als Getriebe ausgebildetes Kraftübertragungsmittel die vorhandenen Schwenkspanner gleichzeitig antreibt und bewegt.
Nachteilig ist bei diesem beispielhaft beschriebenen Arten und Ausbildungen der Betätigungsmechanismen von Schwenkspannern, dass

– eine Handbetätigung eine zeitaufwändige und körperlich anstrengende Bedienertätigkeit bei der Betätigung, Spannung und Lösung der Spannung jedes einzelnen Schwenkspanners erfordert,
– eine hydraulische Betätigung für den hohen erforderlichen Spanndruck immer eine Leitungsverbindung zu einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulik-Pumpe erfordert, die in der Werkzeugmaschine vorhanden oder in der Spannplatznähe bzw. in der Nähe der Werkzeugmaschine angeordnet sein muss, und
– eine ausschließlich elektromotorische Betätigung eines Schwenkspanners eine große und aufwändige Ausbildung und Anordnung des Elektroantriebes für die in der Regel hohe Spannkraft erfordert. Der Verbrauch von Elektroenergie ist insbesondere zu den Aktivierungszeitpunkten der jeweiligen Funktionsparameter Bewegungsbeginn, Bewegungsende, Spann- und Entspannbeginn der Spannhaken unverhältnismäßig hoch.

Es stellte sich deshalb die Aufgabe, den Bewegungs- und Spannantrieb eines Schwenkspanners so optimiert auszubilden, dass die Anwendungsvorteile eines hohen mit Hydraulik-Drucköl erreichbaren Spanndruckes, der Energieeffizienz durch eine autarke Antriebsenergieversorgung und einer reduzierten arbeitserleichternden Bedienertätigkeit erreichbar und gewährleistbar sind.
Der im Schutzanspruch angegebenen Erfindung liegt deshalb das Problem zu Grunde, einen Schwenkspanner als kleinräumige und energieeffiziente Hybridlösung, aus einem elektrischen Bewegungsantrieb, einem die Antriebsdrehzahl verringerndes Getriebe und aus einem hydraulischen Druckerzeugungs- und Spannantrieb bestehend, auszubilden.
Das Problem wird, wie im Schutzanspruch dargestellt, gelöst. Der vorgeschlagene elektrohydraulische Schwenkspanner verfügt über eine senkrechtgerichtet und parallelachsig neben- und von unten nach oben übereinander funktions- und leitungsverbundene Anordnung von Antriebskomponenten, die in einem Spanner-Gehäuse aufgenommen sind. Das sind im einzelnen: ein Zahnradtrieb, ein mit diesem verbundener energieeffizienter 24 V-Gleichstrommotor, eine Hydraulik-Schraubpumpe und ein Hydraulik-Spannzylinder der über seine Kolbenstange, eine senkrechte Spannsäule tragend mit dem schwenkenden Niederzug-Spannhaken des Schwenkspanners funktionsverbunden ist.
Der 24 V-Gleichstrommotor ist in der passenden Kleinstromart gerichtet, über eine aus dem Spanngehäuse hinausführende Kabelleitung mittels einer Steckerkupplung mit dem Stromnetz verbunden. Die elektromotorisch erzeugte Antriebszahl ist mittels eines Zahnradtriebes über drei bis fünf Getriebestufen reduzierbar. Durch die letzte der Getriebestufen wird eine Gewindespindel einer Hydraulik-Schraubpumpe drehbewegt und über diese der Achsial-Druckkolben durch Hinein- und Herausschraubung achsial bewegt und damit der Hydraulik-Druckraum in der Hydraulik-Schraubpumpe verkleinert und vergrößert. Im Ergebnis wird das Hydrauliköl kompromiert und in der Größenordnung des Hydraulikdruckes für die Spannfunktion gebracht oder wieder abgesenkt. Der Hydraulik-Druckraum ist über eine Verbindungsleitung mit dem Hydraulik-Spannzylinder leitungsverbunden. Dessen Kolbenstange ist wiederum über die senkrechte Spannsäule mit dem schwenkbaren Niederzug-Spannhaken fest verbunden.
Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel vereinfacht in den Figuren dargestellt und wird im folgenden Teil der Beschreibung ergänzend erläutert. Es zeigen
1 eine Vorderansicht im Mittenschnitt und
2 eine Draufsicht nach 1, wobei sich der Schwenkspanner in Entspanntstellung befindet
Der in 1 und in 2 dargestellte elektrohydraulische Schwenkspanner besteht im wesentlichen aus dem Spanngehäuse 19, in dem alle Funktionskomponenten des Bewegungs- und Spannantriebes aufgenommen sind und aus dem schwenkbaren Niederzug-Spannhaken 23, der über die Spannsäule 16 mit diesen Funktionskomponenten verbunden ist. Mittels des flachen Gehäusebodens 20 ist das Spanngehäuse 19 auf der Spannpalette 21 positioniert und mit Befestigungsschrauben justiert. Das ebenfalls auf der Spannpalette 21 positionierte Werkstück 22 wird durch den Schwenkspanner mittels des in Spannstellung befindlichen Niederzug-Spannhakens 23 gespannt.
In 1 ist die parallelachsige senkrechgerichtete Neben- und Übereinander-Anordnung der Funktionskomponenten

– Hydraulik-Schraubpumpe 6, mit durch die Gewindespindel 8 verschraubend bewegten Achsial-Druckkolben 7, mit von diesem eingestellten Hydraulik-Druckraum 10 und der Verbindungsleitung 11, zum Hydraulik-Spannzylinder 12 hin gerichtet,
– Hydraulik-Spannzylinder 12 mit Kolben 13, Kolbenrückfederung 14 und Kolbenstange 15,
– Gewindespindel 8 die an der Spindellagerstelle 9 ebenso wie die Getriebestufen 5, 4 und 3 des Zahnradtriebes 2, über dem Gehäuseboden 20 angeordnet und auf diesem gelagert ist
– 24 V-Gleichstrommotor 1 in einem eigenen Gehäusesegment des Spannergehäuses 19 angeordnet und mit dem darunter liegenden Zahnradtrieb 9 und dessen erste Getriebestufe 3 über seine Motorwelle verbunden sowie die über
– die Führungsnut 17 in der Spannsäule 16 an der Kolbenstange 15 und dem Führungsstift 18 im Spanngehäuse 19 realisierbare Linear- und Schwenkbewegung des mit der Spannsäule 16 verbundenen Niederzug-Spannhakens 23

Bezugszeichenliste

1: 24 V-Gleichstrommotor
2: Zahnradtrieb
3: Getriebestufe von 2
4: Getriebestufe von 2
5: Getriebestufe von 2
6: Hydraulik-Schraubpumpe
7: Achsial-Druckkolben in 6
8: Gewindespindel von 6
9: Spindellagerstelle für 8
10: Hydraulik-Druckraum
11: Verbindungsleitung zwischen 10 und 12
12: Hydraulik-Spannzylinder
13: Kolben in 12
14: Kolbenrückfederung an 14
15: Kolbenstange
16: Spannsäule an 15
17: Führungsnut in 15
18: Führungsstift für 17
19: Spanngehäuse
20: Gehäuseboden von 19
21: Spannpalette
22: Werkstück
23: schwenkbarer Niederzug-Spannhaken an 16

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3603618 C1 [0004]
DE 7900268 U [0005]
DE 8022200 U [0005]
SU 384648 [0005]
DE 1743845 U [0005]
DE 8909589 U [0005]
DE 3912308 C1 [0005]
CH 651488 A5 [0005]
DE 102011044783 A1 [0005]

Claims

Elektrohydraulischer Schwenkspanner, dessen Bewegungs- und Spannantrieb für einen achsialgerichtet säulengeführten und um 90° in eine Spann- und Entspannstellung am Werkstück (22) beweglichen schwenkbaren Niederzug-Spannhaken (23) als eine kleinräumige und energieeffiziente Hybridlösung, aus einem elektrischen Bewegungsantrieb, einem die Antriebszahl verringerndes Getriebe sowie aus einem hydraulischen Druckerzeugungs- und Spannantrieb bestehend, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht gerichtet und parallelachsig neben – und von unten nach oben übereinander die Antriebskomponenten – ein Zahnradantrieb (2), mit dem in drei bis fünf Getriebestufen (3, 4 und 5) eine elektromotorisch erzeugte Antriebsdrehzahl reduzierbar ist, – ein mit diesem antriebsverbundener 24 V-Gleichstrommotor (1), der über eine nach außen, aus dem Spannergehäuse (19) hinausgeführte Kabelleitung, in der anschlusspassenden Kleinstromart gerichtet, über eine Steckerkupplung Stromnetzanschluss hat, und unabhängig von diesem, darüber liegend angeordnet, – ein Hydraulik-Spannzylinder (12), dessen Kolbenstange (15) mit einer, den schwenkbaren Niederzug-Spannhaken (23) tragende, senkrechte Spannsäule (16) verbunden ist und der über eine Verbindungsleitung (11) mit – einem Hydraulik-Druckraum (10) einer Hydraulik-Schraubpumpe (6) verbunden ist, wobei deren Achsial-Druckkolben (7), durch die letzte der Getriebestufen (5) des Zahnradtriebes (2) drehbewegt, von einer Gewindespindel (8) ausgehend hinein- oder herausgeschraubt achsialgerichtet bewegt, das Hydraulik-Drucköl im Hydraulik-Druckraum (10) kompromiert, der Hydraulik-Öldruck in die Größenordnung der Spannfunktion gebracht oder wieder abgesenkt wird, und damit funktions- und leitungsverbunden angeordnet, in einem Spanner-Gehäuse (19) aufgenommen sind.