DE3233940C1 - Schnellspannvorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schnellspannvorrichtung zum Festspannen von Werkzeugen oder Werkstücken und Vorrichtungen in Verbindung mit Werkzeugmaschinen, mit einem quer zur Spannrichtung in einem Gehäuse gleitbeweglich gelagerten, insbesondere ein in Spannrichtung verschiebbares Druckstück aufnehmenden, bevorzugt beidseitig druckbeaufschlagbaren KoI-ben (Querkolben) sowie mindestens einem, einerseits an dem Querkolben — bevorzugt aber zwei beidseitig an dem Druckstück sowie einerseits gegen das Gehäuse — und andererseits gegen eine, gegenüber dem Gehäuse in Spannrichtung verschiebbare, mit einem aus dem so Gehäuse herausragenden Spannanker versehene Druckplatte abgestützte^), kolbenseitig zwischen mindestens einer Schräglage und einer Strecklage in bezug auf die Spannrichtung schwenkbare^) Druckhebel sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Schnellspannvorrichtung.

Eine derart beschaffene Schnellspannvorrichtung ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 2319 686 bekanntgeworden. Mit dieser bekannten Schnellspannvorrichtung lassen sich vom Spannanker nur relativ so kleine Wege in Spannrichtung überwinden, d.h. es lassen sich nur sehr geringe Leerhübe fahren, so daß beim Zuführen und Entnehmen des Spanngutes kein ausreichender Freiraum vorhanden ist Bei einer solchen Schnellspannvorrichtung widerstreiten also die Förderung nach hohen Spannkräften einerseits und möglichst großem axialen Spiel des Spannankers andererseits, so daß zugunsten ausreichend hoher Spannkräfte z.B.

beim Festspannen von Werkzeugen oder Werkstücken und Vorrichtungen an Werkzeugmaschinen bisher lediglich ein axiales Spiel von nur 03 mm realisiert worden ist

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 45 643 ist es fernerhin bekannt, bei einer Schnellspannvorrichtung der eingangs genannten Art die Druckhebel über die Strecklage hinaus in eine zweite aber nur geringe Schräglage zu bewegen, um somit eine Verriegelung im Spannzustand zu erreichen, ohne daß ständig ein den Spannkräften entsprechender Fluiddruck an dem die Druckhebel schwenkenden Kolben anstehen muß. Diese Schnellspannvorrichtung weist ebenfalls die oben erwähnten Nachteile auf.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Schnellspannvorrichtung zu schaffen, die gleichzeitig möglichst hohe Spannkräfte und ein möglichst großes axiales Spiel des Spannankers gewährleistet d. h. vergleichsweise große Leerhübe innerhalb des sehr schnell durchzuführenden Spann- und Lösezyklus erlaubt

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß die Druckplatte mit ihrer kolbenseitigen Grenzfläche fluidisch mit dem das Spannen bewirkenden Druckraum des Kolbens verbunden und gegenüber dem Gehäuse fluid gedichtet ist

Auf diese Weise wird eine Funktionsteilung zwischen einem anfänglichen Leerhub und dem anschließenden kontrollierten Spannen und verriegeln des Spannankers erreicht Die Druckplatte kann nämlich an ihrer vom Fluiddruck beaufschlagten Grenzfläche ohne weiteres sehr groß aufgeführt sein, da ihre Flächennormale in Spannrichtung ausgerichtet ist während der das Druckstock aufnehmende Kolben (Querkolben) quer zur Spannrichtung und damit quer zur Achse des meist zylindrischen Gehäuses angeordnet ist so daß die maximal realisierbare Kolbenfläche zwangsläufig kleiner als die mit Fluiddruck- beaufschlagte Fläche der Druckplatte ausfällt Damit ist aber die auf die Druckplatte vom Druckfluid ausgeübte Kraft größer, als die auf den Querkolben einwirkende Kraft Daher werden das Druckstock und die Druckhebel während des anfänglichen Leerhubes des Spannankers im wesentlichen kraftlos aber völlig spielfrei bewegt da der Querkolben ohne Verzögerung der Bewegung der Druckplatte folgt Selbst bei großen anfänglichen Schräglagen der Druckhebel sind deshalb keine besonders großen Drücke auf den Querkolben bei der Oberwindung dieser Anfangsschräglage aufzubringen, so daß alle gegeneinander bewegten Teile in sehr einfacher und wenig aufwendiger Weise gestaltet sein können.

Nachdem der Spannanker im Anschluß an den anfänglichen Leerhub in Anlage zu dem festzuspannenden Gegenstand gelangt, beginnt der Spannvorgang in einer kraftmäßig günstigen, nur noch geringen Schräglage der Druckhebel, die nunmehr — unterstützt durch die Druckplatte — sehr hohe Spannkräfte ermöglichen. Es bleibt also trotz eines verbesserten Leerhubes ein ausreichender Weg für hohe Spannkräfte zur Verfügung und es ist sogar ohne wesentlichen Verlust an Spannkraft möglich, die Druckhebel über die Strecklage hinaus, in eine erneute aber geringe Schräglage zu bringen, in der der Querkolben an seiner zweiten Druckfläche in Anlage zum Gehäuse kommt Hierdurch wird die aus der deutschen Offenlegungsschrift 2145 643 bekannte Blockierlage erreicht so daß während der Spannzeit der Fluiddruck abfallen kann,

ohne daß sich die Spannkraft dadurch vermindert

Ein weiterer Vorteil besteht in der verbesserten Schmierung der bewegten Teile, weil durch das Abdichten der Druckplatte gegenüber dem Gehäuse und deren Beaufschlagung mit Druckfluid gleichzeitig zumindest der dort anliegende Druckhebel und die an ihm angrenzenden Bauelemente ständig geschmiert sind. Diese Schmierung kann auch für den anderen, gegen das Gehäuse abgestützten Druckhebel erreicht werden, indem eine geeignete Fluidverbindung zu Ό diesem Bereich hergestellt wird.

Der Entspannvorgang wird durch eine als beidseitig beaufschlagbarer Kolben ausgeführte Druckplatte und eine Verbindung des so entstehenden weiteren Druckraumes mit dem das Entspannen bewirkenden Druckraum des Kolbens erleichtert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematisch dargestellte Schnellspannvorrichtung im Axialschnitt;

F i g. 2 einen Schnitt durch eine Schnellspannvorrichtung gemäß F i g. 1 entlang der Linie H-II sowie

F i g. 3 einen Schnitt durch eine Schnellspannvorrichtung gemäß F i g. 1 entlang der Linie HI-III.

In einem zylindrischen Gehäuse 1 ist quer zur Spannrichtung 2 des Spannankers 3 ein in Spannrichtung ein verschiebbares Druckstück 4 aufnehmender, beidseitig druckbeaufschlagbarer Kolben 5 (Querkolben) vorgesehen. Von zwei beidseitig an dem Druckstück 4 abgestützten Druckhebel 6,7 ist der Druckhebel ⁿ gegenüber dem Gehäuse 1 unter Zwischenschaltung eines fluidgedichteten Einstellanschlages 8 abgestützt. Der Druckhebel 6 ist andererseits gegen eine in Spannrichtung verschiebbare und mit dem aus dem Gehäuse t herausragenden Spannanker 3 versehenen, gegenüber dem Gehäuse 1 fluidgedichteten Druckplatte

9 abgestützt. An den dem Druckstück 4 zugewandten Ende der Druckhebel 6, 7 können diese von dem Querkolben 5 aus der in der F i g. 1 dargestellten extremen Schräglage unter Einschließung des Winkels

10 mit der Strecklage in die Strecklage und darüber hinaus in eine gestrichelt dargestellte neue Schräglage, nämlich in die Verriegelungsposition, geschwenkt werden.

Die Druckplatte 9 ist mit ihrer kolbenseitigen Grenzfläche 11 — wie weiter unten erläutert — mit dem das Spannen bewirkenden Druckraum 13 des Querkolbens 5 fluidisch verbunden und gegenüber dem Gehäuse 1 fluidgedichtet.

Die zum Druckraum 13 gehörende Kolbenfläche 14 liegt in der Darstellung der F i g. 1 am Gehäuse 1 an, während in der gestrichelt dargestellten Verriegelungsposition die gegenüberliegende Kolbenfläche 15 am Gehäuse 1 anliegt. Der zur Kolbenfläche 15 gehörende Druckraum 16 steht mit der der Grenzfläche 11 gegenüberliegenden Fläche 17 der Druckplatte 9 über Leitung 18 in fluidischer Verbindung.

Der gegen das Gehäuse 1 abgestützte Druckhebel 7 steht über eine Ringnut 19 und Durchbrechungen 20,21 der Kolbenfläche 14 mit dem Druckraum 13 und weiterhin über den den Druckhebel 6 umgebenden Hohlraum 22 auch mit der Grenzfläche 11 der Druckplatte 9 auf einfache Weise in fluidischer Verbindung.

Die Druckhebel 6, 7 sind aus Flachstahl mit halbrunden Schnittkanten hergestellt

Aus Fig.2 ist ersichtlich, wie das Druckstück 4 innerhalb des Querkolbens 5 in Spannrichtung verschiebbar gelagert ist Ein in dem Querkolben 5 quer zu seiner Bewegungsrichtung eingesetzter Paßstift 23 nimmt einen Meßkolben 24 mit, der über — in der Zeichnung nicht dargestellte — End- oder Differenzwegschalter bekannter Art die Position des Querkolbens 5 auf einfache Weise festgestellt werden kann, hm Druckgeber 25 ermittelt den Fluiddruck im Druckraum 13.

Das Gehäuse 1 ist mit einem, den Spannanker 3 teilweise umgebenden Verschiebekolben 26 (Fig. 1) druck- und zugfest verbunden. Der Verschiebekolben 26 ist in einem weiteren Gehäuse 27 verschiebbar gedichtet gelagert Eine Anschlußbohrung 28 im Gehäuse 27 versorgt einen Druckkopf 29 des Verschiebekolbens 26 an seiner Kolbenfläche 30 mit Druckfluid; dadurch kann der Spannanker 3 und der z. B. rhombusförmige T-Nut-Stein 31 am freien Ende des Spannankers 3 gemeinsam mit dem Gehäuse 1 solange gehoben werden, bis die Anschlagschulter 32 des Gehäuses 1 an der Stirnfläche 33 des Gehäuses 27 anliegt. In dieser Lage des Verschiebekolbens 26 gibt der Druckkopf 29 die Zylinderwanddurchbrechung 34 frei, so daß das Druckfluid über Leitung 35 zum Drehmechanismus 36 des Spannankers 3 gelangt

Der Drehmechanismus 36 besteht gemäß F i g. 3 aus zwei gegenläufig arbeitenden kolbengetriebenen Zahnstangen 37, 38, die auf einen axial entlang dem Spannanker 3 verschiebbaren Zahnkranz 39 im Drehsinne wirken.

Erst wenn der auf die Zahnstange 37 wirkende Druckkolben 40 mit Abschluß der Drehbewegung seine Endlage einnimmt, gibt er eine Zylinderwanddurchbrechung 41 frei, so daß das Druckfluid über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Leitung zur Anschlußbohrung 42 im Gehäuse 1 (Fig. 1) gelangen und damit auf die Druckplatte 9 und den Querkolben 5 einwirken kann und der Festspannvorgang eingeleitet und ausgeführt wird.

Der Lösungsvorgang erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, wobei nunmehr die Zahnstange 38 des Drehmechanismus 36 entsprechend betätigt wird.

Wenn der Spannanker 3 wieder eingefahren ist, löst er über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schaltfahne einen weiteren Kontakt aus, durch den die Endposition angezeigt werden kann.

Die Sollwertvergleichseinrichtung für die Stellung und den Fluiddruck am Querkolben 5 ist in der Zeichnung nicht eigens dargestellt, da es sich hierbei um an sich bekannte Vorrichtungen handelt.

Als Druckfluid wird üblicherweise ein von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Hydraulikaggregat angetriebenes Hydrauliköl verwendet.

Der Spannanker 3 kann mit seinem Rhombus-T-Nut-Stein sowohl in T-Nuten als auch in bekannte Schloßplatten eines festzuspannenden Gegenstandes eingefahren werden. Der Leerhub, der im Zusammenwirken der Druckplatte 9 und des Querkolbens 5 erreichbar ist, bevor das Festspannen beginnt, kann ohne weiteres mehrere Millimeter betragen, so daß auch ein Eingriff in Stirnverzahnungen z. B. bei RevolverdrehBänken in einem einzigen Arbeitsgang mit dem Verspannen und Verriegeln realisiert werden kann, wobei dann weder ein Verschiebe- noch ein Drehmechanismus erforderlich ist

Alle beteiligten Baugruppen unterliegen aufgrund des Spannhubes einer Längenänderung. Die Längenänderung bewirkt eine Materialspannung in der Schnell-

spannvorrichtung, die je nach Kennlinie des verwendeten Materials in Spannkraft in Spannanker umgesetzt wird. Die Kontrolle der Spannkraft erfolgt durch gleichzeitige Weg- und Druckmessung am Querkolben 5 in der Strecklage der Druckhebel 6,7.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schnellspannvorrichtung zum Festspannen von Werkzeugen oder Werkstücken und Vorrichtungen in Verbindung mit Werkzeugmaschinen, mit einem quer zur Spannrichtung (2) in einem Gehäuse (1) gleitbeweglich gelagerten, druckbeaufschlagten Querkolben (5) sowie mindestens einem, einerseits an dem Querkolben (5) und andererseits gegen eine, ^!(ϊ gegenüber dem Gehäuse (1) in Spannrichtung verschiebbare, mit einem aus dem Gehäuse (1) herausragenden Spannanker (3) versehene Druckplatte (9) abgestützten, kolbenseitig zwischen mindestens einer Schräglage und einer Strecklage in J bezug auf die Spannrichtung (2) schwenkbaren Druckhebel (6, 7), dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (9) mit ihrer kolbenseitigen Grenzfläche (U) fluidisch mit dem das Spannen bewirkenden Druckraum (13) des Querkolbens (5) verbunden und gegenüber dem Gehäuse (1) fluidgedichtet ist

2. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (9) mit ihrer vom Querkolben (5) abgewandten Fläche (17) über eine Verbindungsleitung (18) mit dem das Entspannen bewirkenden Druckraum (16) des Querkolbens (5) verbunden ist

3. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet daß der gegen das Gehäuse (1) abgestützte Druckhebel (7) fluidisch mit einem der Druckräume (13,16) des Querkolbens (5) verbunden ist