DE2229538C3

DE2229538C3 - Pneumatische Einspannvorrichtung für Werkstücke

Info

Publication number: DE2229538C3
Application number: DE19722229538
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Mayer, Max, 7914 Pfuhl
Filing date: 1972-06-16
Publication date: 1976-09-16

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Einspannvorrichtung für Werkstücke mit einem Umschaltventil, das in seiner ersten Stellung den Vorlauf der b:weglichcn Druckplatte mit kleiner Schubkraft und ii seiner zweiten Stellung eine Beaufschlagung der Druckplatte mit der Spannkraft bewirkt, wobei die Umschaltung des in die erste Stellung vorgespannten Ventils von der ersten in die zweite Stellung von einem Fühlstift gesteuert wird, der am Ende des Vorlaufs betätigbar ist.

Derartige Sicherheits-Spannzylinder, wie sie beispielsweise in der DT-AS 15 52 653 beschrieben sind, worden insbesondere in der holzverarbeitenden Indusirie zum Festklemmen der Hölzer bei ihrer Bearbeitung, aber auch zum Pressen von Holzverbindungen wie Tür- und Fensterrahmen benutzt und haben aligemein die Aufgabe, Unfälle, insbesondere Handquetschungen, zu verhindern, die durch die hohe Stoßkraft der handelsüblichen Pneumatikzylinder entstehen können, wenn die Bedienungsperson vorschriftswid^rig die Hände zwischen Spannvorrichtung und Werkstück hält. Bei Spannzylindern herkömmlicher Ausführung ίο kam es immer wieder vor, daß die Bedienungsperson Hand- oder Fingerverletzungen erlitt, wenn durch Unachtsamkeit die Hand zwischen Werkstück und Spannzylinderplatte eingeführt wurde. Dies soll durch die bekannte Sicherheits-Einspannvorrichtung der in der DT-AS 15 52 653 beschriebenen Bauart verhindert werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wirkt eine mit der beweglichen Druckplatte verbundene Stellschraube auf den Fühlstift ein und bewirkt eine Umschaltung kurz vor Erreichen der Einspannstellung.

Diese Anordnung setzt voraus, daß jewei's in Anpassung an die betreffenden Klemmstücke eine Nachstellung der Stellschraube erfolgen muß, weil andernfalls die Druckplatte schon stillgesetzt wird, wenn noch ein Abstand zwischen den Klemmbacken und dem Werkstück besteht. Diese für den ordnungsgemäßen Funk tionsablauf erforderliche Nachstellung ist umständlich und zeitraubend. Außerdem wird bei der bekannten Einspannvorrichtung ein Vorschub mit hoher Druckkraft zugelassen, der unter ungünstigen Eledingungcn auch bereits zu Verletzungen führen kann.

Es ist weiter durch die US-PS 28 05 447 ;ine hydraulische Presse mil zwei verschieden großen Kolbendurchmessern bekannt, wobei der große Vorschubweg durch den kleineren Kolben bewirkt wird und der Haupidruck erst dann entsteht, wenn der ausgefahrene Stempel das zu pressende Gut fast erreicnt hat. Auch hier handelt es sich jedoch um eine Vorrichtung, bei dor die Umschaltung vom kleinen zum großen Preßdruck vorher eingestellt werden muß.

Die US-PS 26 93 752 betrifft eine Presse für sich wiederholenden Betrieb, bei der die Arbeitsfolge der Preßdrücke in bestimmter Weise gesteuert wird.

Die US-PS 19 32 556 zeigt ferner eine Presse mit einem Hauptkolben und einem Hilfskolben, welche jedoch die gestellte Sicherheitsanforderung nicht erfüllen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Sicherheits-Einspannvorrichtung zu schaffen, die eine selbsttätige Anpassung an alle Betriebsbedingungen ermöglicht und bei der die Hochdruckkraft überhaupt nicht wirskam werden kann, wenn ein Körperteil zwischen Druckplatte und Werkstück befindlich ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer pneumalischen Einspannvorrichtung der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß der Fühlstift in einer Bohrung der Druckplatte in Bewegungsrichtung der Druckplatte verschieblich gelagert ist und in der ersten Ventilstellung über die Einspannfläche der Druckplatte vorsteht. Die Funktion des F ihlstifts steht in enger Verbindung zur Druckplatte, und ausschlaggebend für die Funktion ist dieser Fühlstift im Zusammenhang mit der Druckplatte. Der Fühlstift, der nur einen geringen Durchmesser hat, wird bei weichem Material,

d. h. beim Anlegen an die Hand, mehrere Millimeter tief eintauchen, bis er den notwendigen Widerstand findet, der zum Umschalten des Ventils erforderlich ist. Die Druckplatte verhindert dies jedoch, denn aus ihr ragi

der Fühlstift nur ganz geringfügig hervor, so daß der erforderliche Gegendruck am Fühlstift nicht entstehen kann. Diesem Umstand ist es zu verdanken, daß die erfindungsgemäße Spannvorrichtung über den gesamten Vorschubweg gleichmäßig funktionsfähig ist und so in jeder Position auf weiches bzw. hanes Material anspricht, ohne daß eine Nachstellung für unterschiedliche Werkstückgrößen erforderlich wäre, die möglicherweise mit Fehlern behaftet sein könnte. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, die eine solche Nachstellung vermedet, erfüllt die Sicherheitsfunktion in weitaus besserer Weise als bekannte Vorrichtungen, die eine präzise Einstellung erfordern und bei ungenauer Einstellung die Sicherheitsfunktion nicht gewährleisten können. ,₅

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung kann in an sich bekannter Weise mit zwei Spannzylindern unterschiedlichen Durchmessers ausgestattet sein, von denen der erste kleineren Durchmessers den V.-rlauf mit kleiner Schubkraft bewirkt, wogegen der zweite Hauptspannzylinder größeren Durchmessers die Spannkraft am Ende des Vorlaufs liefert. Erfindungsgemäß kann bei einer solchen Anordnung dem Fühlstift ein Ventil zwischen dem ersten Zylinder und dem Hauptspannzylinder zugeordnet sein. Hierdurch wird es möglich, daß die Umschaltung auf volle Vorschubkraft erst dann erreicht wird, wenn ein harter Gegenstand, d. h. das Werkstück, getroffen ist.

Der Druckraum des Hauptspannzylinders ist dabei zweckmäßigerweise über ein Rückschlagventil i;,it der Außenluft verbunden.

Ein besonders günstiger raumsparender Aufbau ergibt sich, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung die hohl ausgebildete Kolbenstange des Hauptspannkolbens den Vorlaufzylinder bildet, der an seinem dem Kolben gegenüberliegenden Ende die Druckplatte trägt.

Die den Vorlaufzylinder bildende Kolbenstange kann dabei zweckmäßigerweise doppelwandig ausgebildet sein und zwischen ihren Wänden einen Ringraum einschließen, der einerseits über Bohrungen im Kolben mit dem Hauptzylinderdruckraum und andererseits über radiale Bohrungen mit der einen Kammer des Ventils in Verbindung steht.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Die Figur der Zeichnung zeigt einen Axialschnitt einer erfindungsgemäß ausgebildeten pneumatischen Spannvorrichtung mit zwei Spannzylindern unterschiedlichen Durchmessers.

Die Spannvorrichtung weist einen vorderen Gehäuseteil 10 auf, der zur Festlegung der gesamten Spannvorrichtung an einer Haltestange 12 dient. Die Festlegung des ortsfesten Gehäuseteils kann jedoch auch auf andere Weise erfolgen. Dieser vordere Gehäuseteil 10 führt einen doppelwandigen, aus Außenwand 14 und Innenwand 16 bestehenden Zylinder, der den ersten Zylinder bzw. den Vorschubzylinder der doppelt wirkenden Spannvorrichtung bildet und gleichzeitig die Kolbenstange des von ihm getragenen Hauptspannkolbens 18 darstellt. Dieser Hauptspannkolben 18 läuft im Hauptspannzylinder 20, der im vorderen Gehäuseteil 10 eingesetzt ist. Der Hauptspannzylindcr 20 ist mit einem Zylinderdeckel 22 abgeschlossen, der mit einem Plungcrkolben 24 des ersten Vorlaufzylinders 14, 16 f>5 fest verbunden ist. Der Hauptspannkolben 18 ist durch eine Rückholfeder 26 am Gehäusevorderteil 10 abgestürzt. Der vordere Zylinderdeckel des Vorlauf/vlinders wird von einem Ventilkörper 28 gebildet, der eine zentrale Öffnung aufweist, die einen Ventilstößel 30 mit Dichtungsplatte 32 führt. Der Ventilstößel 30 ist mit axialen Kanälen 34 ausgestattet, die über radiale Boh rungen 36 des Ventilkörpers 28 mit dem Ringkanal 38 zwischen den beiden Zylindern 14 und 16 in Verbindung stehen. Dieser Ringkanal 38 steht über Bohrungen 40 mit der Druckkammer 42 des Hauptspannzylinders in Verbindung. Dieser Raun 42 steht über ein Rückschlagventil 44 und ein regulierbares Drosselventil 46 mit der Außenluft in Verbindung.

Auf den Vorderteil des Venlilkörpers 28 ist eine Diuckplatte 48 pendelnd aufgesetzt. In einer Bohrung 50 dieser Druckplatte 48 läuft ein Fühlstift 52, der mit Gleitkolben 54 in einer Innenbohrung des Ventilkörpers geführt ist. Der Fühlstift ist durch eine Druckschraubenfeder 56 nach außen vorgespannt. Das Ventil 30, 32 ist durch eine Druckschraubenfeder 58 auf seinen Sitz vorgespannt.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt: Das Druckmittel w ird dem Vorschubzyiinder über eine Axialbohrung 60 des Plungerkolbens 24 zugeführt. Hierdurch wird in dem Zylinderraum 62 ein Druck aufgebaut, der den Zylinder 14, 16 und den Spannkolben 18 vorschiebt. Damit im Druckraum 42 des Spann/ylinders kein Vakuum entsteht, ist das Rückschlagventil 44 und das Dosierventil 46 vorgesehen. Durch das Dosierventil 46 kann die zuströmende Luft reguliert werden und auf diese Weise läßt sich die Vorlaufgeschwindigkeit des Kolbens 18 einstellen. Durch den aufgebauten Druck wird die Dichtungsplatte 32 des Ventilstößels 30 entsprechend stark auf ihren Sitz gepreßt. Läuft nun der Fühlstift 52, der etwa 1 mm aus der Druckplatte 48 herausragt, gegen einen festen Körper, z. B. aus Holz, Metall oder ähnlichem, so wird die Dichtungsplatte 32 abgehoben und der Druck kann sich schlagartig über die Bohrungen 36 des Ventilkörpers und den Ringkanal 38 ->owie die Bohrungen 40 nach dem Druckraum des Hauptspannzylinders fortpflanzen. Damit erhält der Hauptspannkolben 18 seine volle Spannkraft. Wird die Luftzufuhr abgestellt und gleichzeitig entlüftet, so drückt die Feder 26 den Kolben wieder zurück. Das Entlüften erfolgt hierbei in entgegengesetzter Richtung, wobei der leicht gängige Ventilstößel 30 durch die zurückströmende Luft abgehoben wird.

Das zwischen Vorschubzylinder und Hauptzylinder angeordnete Ventil arbeitet wie folgt: Bei einem angenommenen Betriebsdruck von 8 kp/cm² und einem Durchmesser des Plungerkolbens 24 von 18 mm entsteht eine Vorschubkraft von 20,35 kg. Rechnet man. daß durch den Reibungswiderstand des Kolbens 18 und durch den Gegendruck der Feder 26 die Vorschubkraft um etwa 4 kg gemindert wird, so steht tatsächlich noch eine Vorschubkraft von etwa 16 kg zur Verfugung. Die Dichtungsplatte 32 des Ventilstößel 30 hat einen Durchmesser von 15 mm und wird mit 8 kp/cm² auf ihren Ventilsitz gepreßt. Es sind somit 14.24 kg Gegendruck erforderlich, um die Ventilplattc abzuheben. Der Fühlstift hat bei der Druckplatte einen Durchmesser von 8 mm, so daß ein verhältnismäßig harter Gegenstand aus MoIz, Metall oder ähnlichem erforderlich ist. um den Ventilstößel 30 abzuheben. Bei einer weichen Unterlage verteilt sich der Anpreßdruck, wie oben angenommen, von 16 kg auf die Druckplatte, die einen Durchmesser von mindestens 50 mm hat. Es ist sonnt ausgeschlossen, daß am Ende des Gleitiolbcns 54 ein so starker Gegendruck entsteht, daß der Ventilstößel 30 abgehoben wird. Der zweiteilige Ventileinsat/ 30

jnd 54 ist erforderlich, weil zum sicheren Schließen des Ventils und auch für die Entlüftung der Ventilstößel 30 sehr leichtgängig sein muß. Aus diesem Grunde wurde die Abdichtung an dem Außenumfang des Gleitkolbens 54 vorgenommen, der durch eine Druckfeder 56 nach außen gegen einen Anschlagring 64 gedrückt wird. Zwischen Gleitkolben 54 und Ventilstößel 30 besieht ein Zwischenraum von etwa Vio mm. Die vorgenannten Angaben in bezug auf Abmessungen und Druck sind nicht verbindlich, sondern dienen nur als Beispiel. Der Zylinder kann — je nach der gestellten Anforderung — in anderen Dimensionen gebaut werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Pneumatische Einspannvorrichtung für Werkstücke mit einem Umschaltventil, das in seiner er- »ten Stellung den Vorlauf der beweglichen Druckplatte mit kleiner Schubkraft und in seiner zweiten Stellung eine Beaufschlagung der Druckplatte mit der Spannkraft bewirkt, wobei die Umschaltung des in die erste Stellung vorgespannten Ventils von der ersten in die zweite Stellung von einem Fühlstift gesteuert wird, der am Ende des Vorlauf:, betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühlstift (52) in einer Bohrung (50) der Druckplatte (48) in Bewegungsrichtung der Druckplatte verschieblieh gelagert ist und in der ersten Ventilstellung über die Einspannfläche der Druckplatte vorsteht.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1. mit zwei Spannzylindern unterschiedlichen Durchmessers, von denen der erste kleineren Durchmessers den Vorlauf mit kleiner Schubkraft bewirkt, wogegen der zweite Hauptspannzylinder größeren Durchmessers die Spannkraft am Ende des Vorlaufs liefert, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fühlstift (52) ein Ventil (30,32) zwischen dem ersten Zylinder (14, 16) und dem Hauptspannzylirider (20) zugeordnet ist(F ig. 1).

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (42) des Hauptspannzylinders (20) über ein Rückschlagventil (44) mit der Außenluft in Verbindung steht.

4. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlausgebildete Kolbenstange (14, 16) des Hauptspannkolbens (18) den Vorlaufzylinder bildet, der an seinem dem Kolben gegenüberliegenden Ende die Druckplatte (48) trägt.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Vorlaufzylinder bildende Kolbenstange doppelwandig (14, 16) ausgebildet ist und zwischen ihren Wänden einen Ringratm (38) einschließt, der einerseits über Bohrungen (40) im Kolben (18) mit dem Hauptzylinderdruckraum (42) und andererseits über radiale Bohrungen (36) mit der einen Kammer (34) des Ventils in Verbindung steht.

6. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Fühlstift (52) und dem den Ventilteller (32) tragenden Ventilstößel (30) in der Schließstellung des Ventils ein Zwischenraum vorhanden ist.