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Pneumatisch angetriebene Spannvorrichtung, insbesondere
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Maschinenschraubstock w Die Erfindung betrifft eine pneumatisch angetriebene
Spannvorrichtung, insbesondere einen Maschinenschraubstock; mit einem in einem stationären
Gehäuse in Spannrichtung bewegbarer Spannteil, einer Verstelleinrichtung zur Grobverstellung
des Spannteiles gegenüber dem stationären Gehäuse in Spannrichtung, einem zwischen
Verstelleinrichtung und Spannteil in einem Antriebsgehäuse vorgesehenen Kraftverstärker
mit einem pneumatisch beaufschlagbaren Primärglied, einem an seinem einen Ende vorgesehenen
Widerlager, welches mit der VerstElleinrichtung in Verbindung steht und einem an
seinem anderen Ende in Spannrichtung beweglichen Sekundärglied, welches auf das
Spannteil einwirkt.
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Bei Kraftverstärkern mechanischer oder mechanisch hydraulischer Bauart,
wie sie in Spannvorrichtungen der oben beschriebenen Bauart verwendet werden (vgl.
DE-AS 23 46 771) führt das Sekundärglied des Kraftverstärkers einen verhältnismäßig
kurzen Krafthub aus. Dies ist auf das Kraftübersetzungsverhältnis des Kraftverstärkers
zurückzuführen.
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Dieser kurze Krafthub, der nur ca. 1 mm beträgt, ist zu klein, damit
Werkstücke bequem zwischen die Spanneinrichtung eingesetzt bzw. wieder herausgenommen
werden können. Aus diesem Grund und damit die Spanneinrichtung auch für Werkstücke
unterschiedlicher Größe verwendbar ist, ist bei der bekannten Spannvorrichtung eine
Verstelleinrichtung vorgesehen. Diese Uerstelleinrichtung besteht aus einer in einer
Mutter verschraubbaren Verstellspindel. Die Mutter selbst ist in dem staticnären
Gehäuse stufenweise verstellbar, während man mit der Verstellspindel eine stufenlosen
Feineinstellung vornehmen kann. Um das Spannteil zunächst über einen gröberen Anstellweg
(Anstelihub) so lange zu verschieben, bis es an dem Werkstück anliegt; ist es bei
den bekannten Spannvorrichtungen erforderlich, die Verstellspindel Lu drehen. Abgesehen
davon, daß das Drehen der Verstellspin-
del von Hand, insbesondere
bei Serienfertigung, umständlich ist, bestehen nicht unerhehliche Schwierigkeiten,
wenn man die Verstellspindel motorisch antreiben will, um dadurch den Anstellhub,
d.h. die Öffnungsweite der Spannvorichtun zu vergrößern.
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Es ist auch eine Spannvorrichtung mit Kraftverstärker bekannt.(DE-PS
23 64 912) bei welcher der Kraftverstärker in einem im stationären Teil der Spannvorrichtung
verschiebbaren Gehäuse angeordnet ist. Der Kraftverstärker ist mit einem am einen
Ende des Kraftverstärkers unter Wirkung einer Schubstange einschiebbaren Primärstempel
und einem dabei am anderen Ende in gleicher Richtung austretenden Sekundärstempel
versehen. Ferner weist die Spannvorrichtung eine bei Anlage des Spannteiles am Werkstück
sperrend wirkende Einrichtung auf, welche das den Kraftverstärker enthaltende Gehäuse
gegenüber dem stationären Teil verriegelt Soll hierbei das verschiebbare Gehäuse
mit dem Kraftverstärker bis zur Anlage an das zu spannende Werkstück gebracht werden,
so muß genau in der Stellung, in der das Spannteil am Werkstück zur Anlage kommt,
die Verriegelungseinrichtung in Sperrstellung treten, wenn die Wirkung des Kraftverstärkers
voll zur Geltung kommen soll. Sollen nun Teile mit grober Toleranz, wie z.B. Gußteile
gespannt werden, so muß die zur Verriegelung notwendige 5tützschulter in eine solche
Position gebracht werden, daß die Spanneinrichtung nticti noch beim Werkstück mit
Grdßtmaß einwandfrei verriegelt.
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Bei Teilen mit Kleinstmaß kommt aber dann nur ein Teil des Krafthubes
des Kraftverstärkers und damit auch nur ein Teil der Spannkraft desselben zur Wirkung.
Diese bekannte Spannvorrichtung ist daher nur zum Spannen von Serienwerstücken geeignet,
die sehr kleine Maßunterschiede aufweisen, wie z.S. vorbearbeitete Werkstücke.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine pneuma tisch angetriebene
Spannvorrichtung, insbesondere einen Maschinenschraubstock der eingangs erwähnten
Art zu schaf-
fen, der einen verhdltnismäßig großen ÖFfnungshub
aufweist und das einwandfreie Spannen von Serienwerkstücken mit größeren Maßunterschieden
mit jeweils gleich großer Spannkraft gewährleistet.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in dem Antriebsgehäuse
ein quer zur Spannrichtung des Kraftverstärkers beweglicher, in Spannrichtung zwischen
sein Sekundärglied oder hinter sein Widerlager und das jeweils angrenzende Teil
einschiebbarer, von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit angetriebener Keil
vorgesehen ist, deren Druck raum über eine Verbindungsleitung und ein in dieser
angeordnetes, einstellbares Überdruckventil, dem Druckraum des Primärgliedantriebes
vorgeschaltet ist.
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Bei der neuen Spannvorrichtung wird durch den Keil ein verhältnismäßig
großer Öffnungshub gewährleistet. Dieser. verhältnismäßig große Öffnungshub ermöglicht
das problemlose Einsetzen von Serienwerkstücken mit größeren Werkstückstoleranzen
in die Spannvorrichtung. Mittels des von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit
angetriebenen Keiles wird das Spannteil mit einer durch das Überdruckventil einstellbaren
Vorspannkraft an das in die Spannvorrichtung eingesetzte Werkstück angedrückt. Nach
Erreichen dieser Vorspannkraft öffnet das Uberdruckventil, so daß Druckluft in den
Druckraum derjenigen Kolben-Zylinder-Einheit gelangen kann, die das Primärglied
antreibt. Hierdurch wird der Kraftverstärker mit einem vom Kolbenhub abhängigen
Krafthub betätigt. Da bei der neuen pneumatischen Spannvorrichtung der Krafthub
immer erst beginnt, wenn das Spannteil bereits am Werkstück anliegt, wird unabhängig
von irgendwelchen Werkstückstoleranzen das Werkstück stets mit gleich großer Spannkraft
gespannt. Über eine geeignete Einstellvorrichtung, die den Kolbenhub des dem Kraftverstärker
antreibenden Kolben begrenzt, kann man zusätzlich diese Spannkraft noch voreinstellen.
Wichtig hierbei ist auch, daß man durch Betätigung eines einzigen Ventiles das Werkstück
auto-
matisch span@@n und entspannen kann. Die von Hand zu bedienend@
Verstelleinrichtung ist lediglich dazu vorgesehen, um die Sannvorrichtung für das
Spannen von Werkstücken mit anderen Maßen einstellen zu können.
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Die Erfindung ist in folgendem anhand eines in der Zeich nung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigen: Figur 1 einen Langsschnitt durch
die Spannvorrichtung Figur 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II der Fig.1.
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In dem stationären Gehäuse 1 ist das Spannteil 2 in Spann richtung
S verschiebbar gelagert. Eine zwischen zwei Steckbolzen 3 gehaltene Mutter 4 kann
durch Umstecken der Steckbolzen 3 gegenüber dem Gehäuse 1 stufenweise in Spannrichtung
verstellt werden. In der Mutter 4 ist eine Verstellspindel 5 verschraubbar, deren
Antriebsschaft durch das Antriebsgehäuse 6 hindurchgeführt ist. Das Antriebsgehäuse
6 ist fest mit den Spannteil 2 verbunden.
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In dem Antriebsgehäuse ist ein mechanischer Kraftverstärker in Form
eines Kniehebelkraftverstär<er vorgesehen. Zu beiden Seiten d Antriebsschaftes
5a ist je ein Kniehebelpaar 7 parallel zur Sp@nnrichtung S angeordnet. Der eine
Kniehebel jedes Kniehebelpaares stützt sich dabei an einem Widerlager 8 ab, während
der andere Kniehebel auf ein Sekundärglied 9 einwirkt Zum Antrieb des Kniehebelkraftverstärkers
dient ein in einem Zylinder 10 beweglicher Kolben 11.
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Der Leerhub dieses Kolbens 11 ist zweckmäßig durch die Stellschraube
12, deren Kopf mit Markierungsringen 13 versehen ist, begrenzbar.
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In dem Antriebsgehäuse 6 ist ferner ein quer zur Spannricl1-tung 5
des Kraftwerstärkers 7-9 beweglicher Keil 14 vorgesehen. Dieser Keil 14 greift zwischen
das Sekundärglied 9 und eine Keilfläche 15 am Antriebsgehäuse 6 ein. Auch das
Sekundärglied
9 ist mit einer Keilfläche 16 versehen. Zum Antrieb des Keiles 14 dient ein parallel
zur Spannrichtung 5 beweglicher Kolben 17, der in einem Zylinder 18 verschiebbar
ist. Der Kolben 17 weist eine schräg zu seiner Achse verlaufende Keilfläche 19 auf,
die mit einer entsprechenden weiteren Keilfläche 20 des Keiles 14 zusammenwirkt.
Der Winkel, den die Keilflächen 19,20 des Keiles 14 und des Kolbens 17 mit der Kolbenachse
einschließen, ist zweckmäßig kleiner als der Reibungswinkel, so daß zwischen den
aufeinandergleitenden Keilflächen 19,2D Selbsthemmung eintritt.
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Der Druckraum 18a des Zylinders 18 steht übef eine Verbindungsleitung
21 mit dem Druckraum 10a des Zylinders 10 in Verbindung. In dieser Verbindungsleitung
21 ist ein einstellbares Überdruckventil 22 vorgesehen. Über die Verbindungsleitung
21 sind die Druckräume 18a und 10a in Reihe geschaltet.
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Das Antriebsgehäuse 6 weist ferner einen Druckluftanschlunstutzen
23 und einen Drehschieber 24 zur Steuerung der Druckluftzufuhr auf. In der Eintrittsleitung
des Drehschiebers 24 ist ein Rückschlagventil 25 vorgesehen. Ferner ist in dem Kolbenboden
17a des Kolbens 17 ein Sicherheitsventil 28 angeordnet. Der Kolben 17 weist eine
zentrale Bohrung 27 auf, in die ein stationärer Stift 28 eingreift.
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Für das Spannen einer Serie von in etwa gleich großen, sich nur von
Werkstückstoleranzen unterscheidenden Werkstücken W wird das Spannteil durch Versetzen
der Spindelmutter 4 und Verdrehen der Verstellspindel 5 von Hand in eine Position
gebracht, in der seine Spannbacke 2a von dem Werkstück W einen Abstand H von etwa
3 mm einnimmt. Dieser Abstand H entspricht dem Öffnungshub der Spannvorrichtung.
Wird nun der Drehschieber 24 in die in Fig. 1 dargestellte Drehstellung gedreht,
so kann Druckluft in den Druckraum 18a eintreten. Hierdurch wird der Kolben 17 nach
links verschoben und seine Keilfläche 19 bewegt den Teil 14 quer zur Spannrichtung
S nach oben. Der Keil 14 schiebt das Spannteil 2 nach links
bis
seine Spannbacke 2a zur Anlage am Werkstück W gelangt.
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Die Kniehebel 7 des Kraftverstärkers bleiben hierbei in ihrer gezeigten
Ruhestellung. Durch den Keil 14 wird die Spannbacke 2 an das Werkstück mit einer
bestimmten V@rspannkraft angedrückt Sobald die Spannbacke 2a am Werkstück W anliegt
stei@t der Luftdruck im Druckraum 18a bis zum Erreichen der Vorspannkraft an und
es öffnet darein das einstellbare Überdruckventil 22. Die Vorspannkraft ist durch
das Überdruckventil 22 einstellbar.
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Wenn nach Erreichen der Vorspannkraft das Ventil 22 die Verbindungsleitung
21 freigegeben hat, beginnt der eigentliche Krafthub. Die in den Druckraum 10a einströmende
Druckluft bewegt den Holben 11 nach unten und betätigt dabei die Kniehebel 7 des
Kraftverstärkers. Da der Krafthub immer erst dann beginnt, wenn de@ Spannbacken
2a mit einer bestimmten Vorspannkraft an dem Werkstück anliegt, ist unabhängig von
irgendwelchen Werkstückstoleranzen, die vom Kraftverstärker erzeugte Spannkraft
stets gleich hoch.
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Um jedoch die vom Kraftverstärker erzeugte Spannkraft den jeweiligen
Werkstücken anpassen zu können und Beschädigungen des Werkstückes auszuschließen,
kann man durch die Stellschraube 12 die Spannkraft einstellen. Durch die Stellschraube
12 kann der Leerhub des Kolbens 11 begrenzt werden Die jeweilige Einstellung der
Stellschraube 12 ist durch die Markierungsringe 13 leicht ablesbar. Durch Begrenzung
des Leerhubes des Kolbens 11 wird dessen Arbeitshub mehr oder weniger verringert
und damit läßt sich auch die tatsächliche Spannkraft des Kraftverstärkers einstellen.
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Die Selbsthemmung zwischen den Keilflächen 19, 20 verhindert, daß
d?r Keil 14 bei nfltätigung des Kraftverstärkers nachgibt.
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Das Rückschlagventil 25 sorgt dafür, daß auch bei einem Luftdruckabfall
im Druckluftversorgungsnetz die volle Spannwirkung der Spannvorrichtung erhalten
bleibt.
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Das Lösen und Öffnen der Spannvorrichtung geschieht durch Verdrehen
des Drehschiebers 24 in eine neue Drehstellung, in welcher der Druckraum 1Ba-üter
entsprechende Bohrungen im Drehschieber u.r.d im Antriebsgehëuse mit der AuBenluft
in Verbindung steht. Es kann nunmehr die Druckluft aus dem Druckraum 10a über die
Verbindungsleitung 21 und das RückschlaUventil 29 in den Druck raum 18a und von
diesem in die Außenluft entweichen. Die Teile 7 und 9 des Kraftverstärkeres, der
Kolben 11 und auch der Kolben 17 sowie das Spannteil 2 werden durch Rückstellfedern
in ihre Ausgangslage zurückgeführt. Der Spannbacken 2a bewegt sich dabei um den
Öffnungshub H von dem Werkstück W zurück, so daß dieses nunmehr leicht entnommen
werden kann. Der Öffnungshub H ist bewußt nur so groß gehalten, daß die Werkstücke
einer Serie leicht zwischen die Spannbacken eingesetzt werden können, jedoch ein
Finger nicht zwischen das eingesetzte Werkstück und die Spannbacken paßt. Es besteht
also keine Gefahr der Verletzung durch Einklemmen zwischen Werkstück und Spannbacken.
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Als weitere Sicherheitsvorkehrung dient das Sicherheitsventil 26 im
Kolbenboden 17a. Wenn nämlich der Öffnungshub H zu groß eingestellt wird, so daß
dieser Hub größer ist als der tatsächlich vom Keil 14 erzeugbare Hub des Spannteiles
2, dann wird bei 9etätigung des Drehschiebers 24 der Kolben 17 so weit nach links
verschoben, daß der Stift 23 das Sicherheitsverntil 26 öffnet. Abgesehen davon,
daß hierdurch ein eiterer Druckaufbau 8 im Druckraum 18a und damit eine Betätigung
des Kraftverstärkers vermieden wird, wird durch die Luftausströmung ein akustisches
Signal erzeugt, welches die Sedienungsperson auf den Einstelifehler aufmerksam macht.
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Die e findung soll nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt sein. Es ist auch möglich, anstelle der gezeigten mechanischen Kraftverstärker
einen mechanischen Kraftverstärkar mit einem anderen Aufbau bzw. auch einen hydroulischen
Kraftverstärker zu verwenden.
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L e e r s e i t e