DE3039906C2 - Pneumatisch angetriebene Spannvorrichtung, insbesondere Maschinenschraubstock - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch angetriebene Spannvorrichtung, insbesondere einen Maschinenschraubstock, mit einem in einem stationären Gehäuse in Spannrichtung bewegbaren Spannteii, einer Verstelleinrichtung zur Grobverstellung des Spannteiles gegenüber dem stationären Gehäuses in Spannrichtung, einem zwischen Verstelleinrichtung und Spannteil in einem Antriebsgehäuse vorgesehenen Kraftverstärker mit einem pneumatisch beaufschlagbaren Primärglied, einem am einen Hnde des Kraftverstärkers vorgesehenen Widerlager, welches mit der Verstelleinrichtung in Verbindung steht und einem am anderen Ende des Kraftverstärkers in Spannrichtung beweglich angeordnetem Sekundärglied, welches auf das Spannteii einwirkt.

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 Senkundärglied des Kraftverstärkers einen verhältnismäßig kurzen Krafthub aus. Dies ist auf das Kraftübersetzungsverhältnis des Kraftverstärkers zurückzuführen. Dieser 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 Lnd damit die Spanneinrichtung auch für W erkstücke unterschiedlicher Große verwendbar ist. ist bei der bekannten Spannvorrichtung > ine Verstelleinrichtung vorgesehen. Diese Verstelleinrichtung besteht aus einer in einer Mutter verschraubbaren Verstellspindel. Die Mutter selbst ist in dem stationären Gehäuse stufenweise verstellbar, während man mit der Verstellspindel eine stufenlose Feineinstellung vornehmen kann. Um das Spannteii zunächst über einen größeren Anstellweg (Anstellhub) so lange zu verschieben, bis es an dem Werkstück anliegt, ist es bei den bekannten Spannvorrichtungen erforderlich, die Verstellspindel zu drehen. Abgesehen davon, daß das Drehen der Verstellspindel von Hand, insbesondere bei Serienfertigung, umständlich ist. bestehen nicht unerhebliche Schwierigkeiten, wenn man die Verstellspindel motorisch antreiben will, um dadurch den Anstellhub, d. h. die Öffnungsweite der Spannvorrichtung zu vergrößern

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 Primärslempel und einem dabei am anderen Ende in gleicher Richtung austretenden Sekundärstempel versehen. Ferner weist die Spannvor richtung eine bei Anlage des Spannteiles am Werkstück sperrend wirkende Einrichtung auf, weiche das den Kraftverstärker enthaltende Gehäuse gegenüber dem stationären Teil verriegelt. Soll hierbei das verschiebbar

re 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 «erden, so muß die zur Verriegelung notwendige Stützschulter in eine solche Position gebracht werden, daß die Spanneinrichtung auch noch beim Werkstück mit Größtmaß einwandfrei verriegelt. Bei Teilen mit Kleinstmaß kommt aber dann nur ein Teil des Krafthubes des Kraftverstärkers und damit auch nur ein Teir der Spannkraft desselben zur Wirkung. Diese bekannte Spannvorrichtung ist daher nur zum Spannen von Serienwerkstücken geeignet, die sehr kleine Maßunterschiede aufweisen, wie z. B. vorbearbeitete Werkstücke.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch angetriebene Spannvorrichtung, insbesondere einen Maschinenschraubstock der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der einen verhältnismäßig großen Öffnungshub aufweist und das einwandfreie Spannen von Serienwerkstücken mit größe-en Maßunterschieden mit jeweils gleich großer Spannkraft gewährleistet.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß in dem Antriebsgehäuse ein quer zur Spannvorrichtung des Kraftverstärkers beweglicher, in Spannrichtung zwischen sein Sekundärglied oder hinter sein Widerlager und das jeweils angrenzende Teil einschiebbarer, von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit angtriebener Keil vorgesehen ist. deren Druckraum über eine Verbindungsleitung und ein in dieser angeordnetes, einstellbares Überdruckventil, dem Druckraum des Primärgliedantriebes vorgeschaltet ist.

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 Jes von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit angetrieben 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 Überdruckventil, so daß Druckluft in den Druckraum derjenigen Kolbe.i-Zylinder-Einheit gelangen kann, die das Primärglied antreibt. Hierdurch wird der Kraftverstärker mit einem vom Kolbenhub ίο abhängigen Krafthub betätigt. Da bei der neuen pneumatischen Spannvoi.ichfjng der Krafthub immer erst beginnt, wenn das Spannieil bereits am Werkstück anliegt, wisd unabhängig von irgendwelchen Werk Stückstoleranzen 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 automatisch spannen und entspannen kann. Die von Hand zu bediende Verstelleinrichtung ist lediglich dazu vorgesehen, um die Spannvorrichtung für das Spannen von Werkstücken mit anderen Maßen einstellen zu können,

Die Erfindung ist in folgendem anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. I einen Längsschnitt durch die Spannvorrichtung,

Fig.2 einen Teilquerschnitt nach der Linie FI-II der Fig. 1.

In dem stationären Gehäuse 1 ist das Spannteil 2 in Spannrichtung 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 dem Spanntsil 2 verbunden.

In dem Antriebsgehäuse ist ein mechanischer Kraftverstärker in Form eines Kniehebelkraftverstärkers vorgesehen. Zu beiden Seiten des Antriebsschaftes 5a ist je ein Kniehebelpaar 7 parallel zur Spannrichtung 5 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 Kc"-en 11. Der Hub dieses Kolbens Ii ist zweckmäßig durch die Stellschraube 12, deren Kopf mit Markierungsringen 13 versehen ist, begrenzbar.

In dem Antriebsgehäuse 6 ist ferner ein qutr zur Spannrichtung .9des Kraftverstärkers 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 einet Keilfläche 16 versehen. Zum Antrieb de·: Keiles 14 dient ein parallel zur Spannrichtung Sbeweglicher 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 Keilfläche 19, 20 des Keiles 14 und des Kolbens 17 mit der Kolbenachse einschließen, ist zweckmäßig kleiner als der Reibungswinkel, so daß zwischen den aufeinandergleitenden Keilflpchen 19, 20 Selbsthemmung eintritt.

Der Druckraum 18a des Zylinders 18 steht über eine Ver':indungsleitung 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.

Das Antriebsgehäuse 6 weist ferner p-nen Druckluftanschlußstutzen 23 und einen Drehschieber 24 zur Steuerung der Druckluftzufuhr auf. In der Eintrittsleitung des Drehschiebers 24 ist ein Rückschlagventil 25 vorgesehen. Kerner ist in dem Kolbenboden 17a des Kolbens 17 ein Sicherheitsventil 26 angeordnet. Der Kolben Yl weist eine zentrale Bohrung 27 auf. in die ein stationärer Stift 28 eingreift.

Pur das Spannen einer Serie von in etwa gleich groß.'n. sich nur νοτ 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 Spannba· ke 2a von dem Werkstück Weinen Abstand //von etwa 3 mm einnimmt. Dieser Abstand H entspricht dem Öffnungshub der Spannvorrichtung. Wird nun der Drehschieber 24 in die in F ί g. 1 dargestellte Drehslellung gedreht, so kann Druckluft in den Druckfaüm 18a eintreten. Hierdurch wird der Kolben 17 nach links verschoben und seine Keilfiäche 19 bewegt den Teil 14 quer zur Spannrichtung Snach oben.

Der Keil 14 schiebt das Spannteil 2 nach links bis seine Spannbacke 2a zur Anlage am Werkstück W gelangt. Die Kniehebel 7 des Kraftverstärker bleiben hierbei in ihrer gezeigten Ruhestellung. Durch den Keil 14 wird die Spannbacke 2a an das Werkstück mit einer -, bestimmten Vorspannkraft angedrückt. Sobald die Spannbacke 2a am Werkstück W anliegt steigt der Luftdruck im Druckraum 18s bis zum Erreichen der Vorspannkraft an und es öffnet dann das einstellbare Überdruckventil 22. Die Vorspannkraft ist durch das in Überdruckventil 22 einstellbar.

Wenn nach Erreichen der Vorspannkraft das Ventil 22 die Verbindungsleitung 21 freigegeben hat, beginnt der eigentliche Kfaflhub. Die in den Druckraum 10a einströmende Druckluft bewegt den Kolben Il nach unten und betätigt dabei die Kniehebel 7 des Kraftverstärkers. Da der Krafthub immer erst dann beginnt, wenn der Spannbacken 2a mit einer bestimmten Vorspannkraft an dem Werkstück anliegt, ist unabhängig von irgendwelchen Werkstückstoleranzen, die vom Kraftverstärker erzeugte Spannkraft stets gleich hoch.

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 Hub des Kolbens 11 begrenzt werden. Die jeweilige Einstellung der Stellschraube 12 ist durch die Markierungsringe 13 leicht ablesbar. Wenn der Kolben 11 unter jo Luftdruck nach unten bewegt wird kommt der Kopf 12a der Stellschraube 12 am Grund 30a der Bohrung 30 zur Anlage, so daß sich der Kolben 11 nicht weiter nach unten bewegen kann. Je weiter vorher die Stellschraube 12 in den Kolben 11 hineingeschraubt wird, desto kurzer ist sein Arbeitshub und um so geringer die Spannkraft.

Die Selbsthemmung zwischen den Keilflächen 19, 20 verhindert, daß der Keil 14 bei Betätigung des Kraftverstärkers nachgibt. Das Rückschlagventil 25 sorgt dafür, daß auch bei einem Luftdruckabfall im Druckluftversorgungsnetz die volle Spannwirkung der Spannvorrichtung erhallen bleibt.

Das Lösen und öffnen der Spannvorrichtung geschieht durch Verdrehen des Drehschiebers 24 in eine neue Drohstellung, in welcher der Druckraum 18a über entsprechende Bohrungen im Drehschieber und im Antriebsgehäuse mit der Außenluft in Verbindung steht. Es kann nunmehr die Druckluft aus dem Druckraum I0a über die Verbindungsleitung 21 und das Rückschlagventil 29 in den Druckraum 18a und von diesem in die Außenluft entweichen. Die Teile 7 und 9 des Kraftverstärkers, 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.

Als weitere Sicherheitsvorkehrung dient das Sicherheitsverv'il 26 im Kolbenboden I7a. 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 Betätigung des Drehschiebers 24 der Kolben 17 so weit nach links verschoben, daß der Stift 28 das Sicherheitsventil 26 öffnet. Abgesehen davon, daß hierdurch ein weiterer Druckaufbau 8 im Druckraum 18a und damit eine Betätigung des Kraftverstärkers vermieden wird, wird durch die Luftausströmung ein akustisches Signal erzeugt, welches die Bedienungsperson auf den Einstellfehler aufmerksam macht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Pneumatisch angetriebene Spannvorrichtung, insbesondere Maschinenschraubstock, mit einem in einem stationären Gehäuse in Spannrichtung bewegbaren Spannteii, einer Verstelleinrichtung zur GroDverstellung des Spannteiles gegenüber dem stationären Gehäuse in Spannrichtung, einem zwischen Verstelleinrichtung und Spannteii in einem Antriebsgehäuse vorgesehenen Kraftverstärker mit einem pneumatisch beaufschlagbaren Primärglied, einem am einen Ende des Kraftverstärkers vorgesehenen Widerlager, welches mit der Verstelleinrichtung in Verbindung steht, und einem am anderen Ende des Kraftverstärkers in Spannrichtung beweglieh angeordnetem Sekundärglied, welches auf das Spannteii einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Antriebsgehäuse (6) ein quer zur Spannrichtung des Kraftverstärkers (7—9) beweglicher, in Spannrichtung (S) zwischen sein Sekundärglied (9) oö«*i sein Widerlager (8) und das jeweils angrenzende !eil (6) einschiebbarer, von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit (17, 18) angetriebener Keil (14) vorgesehen ist, deren Druckraum (18a,} über eine Verbindungsleitung '21) und ein in dieser angeordnetes, einstellbares Überdruckventil (22) dem D.uckraum (10a; des Primärgliedantriebes (10,11) vorgeschaltet ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Keiles (14) ein quer zu dessen Bewegungsrichtung in einem Zylinder (18) /erschiebbarer Kolben (17) vorgesehen ist, der eine schräg zu sein" Achse verlaufende Keilfläche (19) aufweist, die mit einer entsprechenden weiteren Keilfläche (20) des Keiles (14 ji zusammenwirkt.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel, den die Keilflachen (19, 20) des Keiles (14) und des Kolbens (17) einschließen, kleiner ist als der Reibungswinkel. so 4c daß zwischen den aufeinanderliegenden Keilflächen (19,20) Selbsthemmung eintritt.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Spannteil (2) mit dem Antriebsgehäuse (6) fest verbunden ist und der Keil (14) zwischen eine Keilfläche (15) am Antriebsgehäuse (6) und eine Keilfläche (16) am Sekundärglied (9) einschiebbar ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch I bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsschaft (5a) einer gegenüber dem stationären Gehäuse (1) verschraubbaren Verstellspindel (5) durch das Antriebsgehäuse (6) hindurchgeführt ist und sich das Widerlager (8) des Kraftverstärkers am freien Ende (Sb)des Antriebsschaftes (5a^abstützt.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftverstärker ein Kniehebelkraftverstärker (7-9) ist. dessen Kniehebel (7) parallel zur Spannrichtung (S) angeordnet sind und von einem auf ihre einander zugekehrten Enden einwirkenden, quer zur Spannrichtung beweglichen Kolben (11) atltreibbaf sind.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerhub des Kolbens (11) durch eine Stellschraube (12) begrenzbar ist,

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (17) eine zentrale Bohrung (27) und im Kolbenboden (17SJ ein Sicherheitsventil (26) aufweist, welches in vorderster Spannstellung des Kolbens (17) durch einen in der Bohrung angeordneten stationären Stift (28) geöffnet wird.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß in der Eintrittsleitung eines Steuerventiles (24) für die Druckluftzufuhr ein Rückschlagventil (25) angeordnet ist.