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Anschließend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben. Iis zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Beispiel eines
Schwenkspanners,
Ii i g. 2 eine Draufsicht auf den Schwenkspanner bei ibgebrochenem Spannbolzen,
Ii i g. 3 die Abwicklung des am Kolben vorgesehenen Tra pezgewi ndes (Gewindebohrung),
I' i g. 4 eine stark verkleinerte Seitenansicht des gesanften Schwenkspanners mit
Schwenkarm.
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F i g. i g. 1 zeigt im Längsschnitt ein Gehäuse 101, das auf dem
überwiegenden Teil seiner Höhe im wesentiichen kreis%ylindrisch ist, und das in
seinem obersten Bereich eine gegenüber den übrigen Teilen im Außendurchinesser größeren
kreiszylindrischen Abschnitt 103 trägt, der jedoch eine relativ geringe Höhe hat.
Im diesem Teil 103 sind zwei Schraubanschlüsse vorgesehen, um iDruEkmittelleitungen
für den hydraulisch betätigten Schwènkspanner anzuschließen. Einem hier als Spannatisrhluß
104 bezeichneten Anschluß wird zum Ausführen des Spannvolganges das Strömungsmittel
unter Druck zugeführt, und einem hier als Entspannansehluß if6 bezeichneten Anschluß
wird das Strömungsníittel zuln Ausführen des En tspannvorganges zugeführt; Aus Gründen
der Zeichnungsvereinfachung sind diese beiden Anschlüsse 104 und 106 in F i g. 1
diametral einander gegenüberliegend gezeichnet, beim tatsächlich ausgekehrten Ausiührungsbeispiel
liegen diese Anschlüsse jedoch nur um einen Winkel von etwa 45" zueinander versetzt,
wie die Draufsicht der F i g. 2 zeigt.
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Das Gehäuse 101 enthält eine von unten eingebrachte Zylinderbohrung
110, in der ein im wesentlichen ringförmiger Kolben 112 verschiebbar geführt ist.
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Der Spannbolzen des Schwenkspanners besteht im wesentlichen aus zwei
Teilen, nämlich einem stangenartigen Teil 116, das oben aus dem Gehäuse 101 heraus
neigt, und aus einem Antriebsteil 118, das mit dem unteren Ende des stangenartigen
Teils 116 durch eine Schr'iubvcrbindung fest verbunden ist. Das Antriebsteil 118
weist im Anschluß an das untere Ende des stangenartigen Teils 116 ein im wesentlichen
rohrförmiges Teil 119 mit einer Bohrung 121 auf. In die offene flodens-eite des
Gehäuses 101 ist ein Bodenstück 122 eingesehraubt, das eine senkrechtstehende ringförmige
Außenwarid 124 aufweist, in deren Außenbereich das für die Schra ubvcrbindung mit
dem Gehäuse 101 erforderliche Gewinde angeordnet ist. Das Bodenstück 122 trägt zen-Frisch
auf seiner zum Inneren des Gehäuses 101 weisenden Oberseite einen Bolzen 126, der
über den größten Teil seiner Länge krciszylindrisch ist.
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Teil den Kolben 112 ist eine später erläuterte Geradführung vorgesehen,
die bewirkt, daß der Kolben 112 ilblici1clweisc nur linear verschiebbar ist, sich
jedoch nicht vcrdrehen kann. An der Außenseite des rohrförmigen Teils 119 ist etwa
im Bereich von dessen unterem Viertel ein als Schrägführung 147 wirkendes nach außen
vorstehendes Gewinde mit verhältnismäßig steil verlauenden Gängen vorgesehen. In
Anbetracht der relativ kurzen Länge des Gewindes ergibt sich keine einzige geschlossene
Windung. Bei dem Gewinde handelt es sich im Beispiel und ein Trapezgewinde Tr 25
- 32 (8-giingig). Mit diesem Gewinde ist ein als Gegenstück wirkendes Innengewinde
156 im unteren Endbereich des Kolbens 112 ständig in Eingriff, dessen Abwicklung
in Fig. 3 gezeigt ist.
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Dic Oberseite 158 des Gewindes 147 bildet eine Anschligfläche, an
der eine Gegenfläche 160 des Kolbens 112 zur Anlage kommen kann.
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Im Bereich der oberen Endfläche 170 der Seitenwand 124 des Bodenstücks
122 ist der Innenraum des Gehäuscs 101 weiter als dem Außendurchmesser des Kolbens
112
entspricht Auf der Oberseite 170 stützt sich eine als Schraubenfeder ausgebildete
Druckfeder 172 ab, deren Durchmesser nur geringfügig kleiner ist als der Durchmesser
der Bohrung 174 des Gehäuses 101 im Bereich oberhalb der Fläche 170 des Bodenstücks
122, so daß die Feder 172 in ihrer Lage gesichert ist und nicht in den Bewegungsbereich
des Kolbens 112 gelangen kann. Das obere Ende der Feder 172 stützt sich an einem
Ring 176 ab, wodurch dieser in Richtung auf eine oberhalb von ihm angeordnete und
im Gehäuse 101 nach oben abgestützte Scheibe 178 gedrückt wird. An zwei einander
diametral gegenüberliegenden Stellen ist zwischen dem Ring 176 und der Scheibe 178
jeweils eine Kugel 180 angeordnet, die etwas in die Bewegungsbahn des Kolbens 112
nach innen vorragt und dort in eine in der ZeiChenebene der Fig. 1 liegende und
somit in Verschieberichtung des Kolbens 112 verlaufende Längsnut 182 eingreift.
Zur besseren zeichnerischen Darstellung ist der Schnitt der F i g. 1 so gelegt,
daß lediglich eine der Kugeln 180 sichtbar ist. Die Kugel 180 wird in eine an sie
angepaßte Mulde 184 der Scheibe 178 gedrückt, und die Scheibe 178 ist durch einen
Paßstift 186 im Gehäuse 101 drehfest gehalten. Die Kugel 180 kann daher die Mulde
178 dann, wenn durch den Kolben 112 auf sie in Umfangsrichtung wirkende Kräfte übertragen
werden, nur verlassen, wenn die Kugel dabei den Ring 1i6 entgegen der Kraft der
Feder 172 nach unten drückt. Sobald dies geschehen ist, kann die Kugel 180 auf dem
Ring 184 abrollen. Dadurch ist eine Sicherung geschaffen, um zu verhindern, daß
vom Kolben 112 auf den Spannring 116, 118 und/oder das Gehäuse und umgekehrt unerwünscht
hohe Drehmomente übertragen werden können.
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Der Entspannanschluß 106 steht über einen als Bohrung im Gehäuse
101 ausgeführten Kanal 190, der die Fläche 174 anschneidet, mit dem Raum oberhalb
der Fläche 170 des Bodenstücks 122 in Verbindung. Vom Spannanschluß 104 führt ein
ebenfalls als Bohrung im Gehäuse 101 ausgeführter Kanal 192 zu einer Stützfläche
194, an der sich der Kolben 112 in seiner obersten Stellung abstützt. Der Kolben
112 ist gegenüber der Bohrung 110 abgedichtet. Der Kolben 112 ist gegenüber der
Außenfläche 196 des rohrförmigen Teils 118 in dem oberen Bereich abgedichtet. Die
Abdichtung erfolgt durch in Nuten eingelegte Dichtungsringe.
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Im rohrförmigen Teil 119 sind etwa in halber Höhe der Bohrung 121
diametral gegenüberliegend zwei die Wandung 119 durchsetzende, quer zur Längsachse
der gesamten Anordnung verlaufende Bohrungen 202 vorgesehen, in denen jeweils eine
Kugel 204 angeordnet ist.
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Die Kugel 204 hat einen Durchmesser, der etwas größer, im Beispiel
ungefähr 25% größer ist als die Dicke der Wandung des rohrförmigen Teils 119. In
der in F i g. 1 gezeigten Ruhestellung oder Entspannstellung sind die Kugeln 204
durch die zylindrische Innenfläche 206 des Kolbens 112 in einer inneren Stellung
gehalten, in der sie sich auf einer zur Achse des Bolzens 126 rotationssymmetrischen
Schrägfläche 208 abstützen.
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Der Durchmesser der Bohrungen 202 ist nur um das für die Bewegurig
der Kugeln 204 notwendige Spiel größer als der Durchmesser der Kugeln 204. In der
in Fig.-l gezeigten Stellung ist das rohrförmige Teil 119 gegen eine Verschiebebewegung
nach unten über die Kugeln 204 an der Schrägfläche 208 und somit am Bolzen 126,
der gehäusefest ist, abgestützt. Da die Schrägfläche 208, die konkav gekrümmt ist
und dadurch an die Krümmung der Kugeln angepaßt ist, ringförmig verläuft, ermöglichen
es die Kugeln 204 jedoch, daß sich das rohrförmige Teil 119 drehen kann, wobei sich
die Kugeln 204
an der Fläche 208 abrollen. Die Kugeln 204 bilden
mit der Schrägfläche 208 eine Anordnung ähnlich einem Axialkugellager.
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In einem Abstand oberhalb der Bohrung 202 in der Darstellung der
Fig. 1 ist in die zylindrische Innenfläche 206 des Kolbens 112 eine ringförmige
Nut 210 eingebracht, die gerade so tief ist, daß die Kugeln 204 dann, wenn die Nut
119 mit den Bohrungen 202 fluchtet, so weit nach außen gelangen können, daß sie
nicht mehr über die Innenfläche der Bohrung 121 vorstehen. Die Nut 210 steht durch
eine im Vergleich mit der Nut 210 enge Bohrung 212 mit der in Längsrichtung des
Gehäuses 101 verlaufenden Nut 182 in Verbindung. Der Bolzen 126 reicht im Anschluß
an die Schrägfläche 208 noch etwas weiter nach oben, so daß mit Sicherheit verhindert
ist, daß die Kugeln 204 radial weiter nach innen gelangen können als in F i g. 1
gezeigt.
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Der Schwenkspanner arbeitet wie folgt: Im betriebsbereiten Zustand
sind der Innenraum des rohrförmigen Teils 119 und die mit den Anschlüssen 104 und
106 in Verbindung stehenden Räume des Schwenkspanners mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt.
Die in F i g. 1 gezeigte Stellung entspricht dem Entspannzustand mit von einem zu
spannenden Werkstück weggeschwenktem Spannarm 195. Wird dem Spannanschluß 104 Hydraulikflüssigkeit
unter Druck zugeführt wobei der Entspannanschluß zweckmäßigerweise drucklos ist,
jedoch auch einen gewissen Restdruck aufweisen kann, so wird der Kolben 112 durch
die Hydraulikflüssigkeit nach unten bewegt. Da der Kolben 112 sich wegen der unter
anderem durch die Kugel 180 gebildeten Drehsicherung nicht verdrehen kann, verschiebt
er sich linear und verschwenkt dabei über das Trapezgewinde 156, 147 das rohrförmige
Teil 119, das wegen seiner festen Verbindung mit dem Spannbolzen 118 diesen ebenfalls
verschwenkt und dadurch den an dessen freiem Ende befestigten Schwenkarm 195 (Fig.4)
verschwenkt. Dabei führt der Spannbolzen 116 keinerlei Verschiebebewegung, also
keinerlei Höhenbewegung aus. Es ist nämlich das rohrförmige Teil 119 durch die Kugeln
204 an dem Bolzen 126 gegen eine Längsverschiebung abgestützt, wobei jedoch eine
Drehbewegung nicht behindert wird.
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Infolge der Reibung, die zwischen den Gewinden 156, 147 des Trapezgewindes
herrscht, übt der Kolben 112 auch eine Kraftkomponente auf das rohrförmige Teil
119 aus, die bestrebt ist, dieses nach unten zu bewegen.
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Sobald der Kolben 112 sich so weit abgesenkt hat, daß die Nut 210
in den Bereich der Kugeln 204 gelangt, bewirkt die soeben genannte Kraftkomponente,
daß die Kugeln 204 durch die Schrägfläche 208 radial nach außen bewegt werden und
in die Nut 210 eindringen. Sobald dies geschehen ist, ist die Verriegelung des rohrförmigen
Teils 119 gegenüber einer Verschiebebewegung aufgehoben. Die Anordnung ist so getroffen,
daß ungefähr zu diesem Zeitpunkt auch die Gegenfläche 160 des Kolbens 112 an der
Anschlagfläche 158 des rohrförmigen Teils 119 zur Anlage kommt. Nun ist eine weitere
Verdrehung zwischen dem rohrförmigen Teil 119 und dem Kolben 112 nicht mehr möglich,
und bei der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens 112 infolge weiterer Zufuhr des
Hydrauliköls zum Spannanschluß 104 bewegt sich der Kolben 112 gleichzeitig mit dem
rohrförmigen Teil 119 und somit dem gesamten Spannbolzen nach unten. Die Anordnung
ist so getroffen, daß dabei die gesamte von dem Kolben 112 auf das rohrförmige Teil
119 übertragene Kraft über die Flächen 160, 158 übertragen wird, und daß die Kugeln
204 von einer Kraftübertragung entlastet sind. Hierzu ist die ringför-
mige Nut 210
so bemessen, daß zwischen ihrer Wandung und den Kugeln ein Spiel besteht. In der
in F i g. 1 gezeigten Stellung ist der Innenraum des rohrförmigen Teils 119 oberhalb
des Bolzens 126 mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt. Damit diese bei der Abwärtsbewegung
des rohrförmigen Teils 119 leicht entweichen kann, ist das rohrförmige Teil 119
auf dem Bolzen 126 ohne besondere Abdichtungsmaßnahmen geführt, und dem gleichen
Zweck dient auch die Bohrung 212, die es ermöglicht, daß die Hydraulikflüssigkeit
aus dem Inneren des rohrförmigen Teil 119 teilweise in die Nut 182 und damit in
den Raum 164 entweicht.
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Sobald bei der Abwärtsbewegung des rohrförmigen Teils 119 die Kugeln
204 an der zylindrischen Außenl'läche 214 des Bolzens 126 anliegen, sind die Kugeln
204 daran gehindert, radial nach innen auszuweichen. Soll nun der Entspannvorgang
eingeleitet werden, so wird der Spannanschluß 104 drucklos gemacht, und es wird
dem Entspannanschluß 106 das Hydrauliköl unter Druck zugeführt. Dieses gelangt nun
in den Raum 164.
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Da durch die in ihrer radial äußeren Stellung befindlichen Kugeln
204, die in die ringförmige Nut 210 eingreifen, eine Verschiebung in Längsrichtung
zwischen dem ringförmigen Teil 119 und dem Kolben 112 (bis auf das für diese Betrachtung
vernachlässigbare Spiel im Bereich der Nut 210) verhindert ist, werden das rohrförmige
Teil 119 und dadurch der Spannarm und der Kolben 112 zu Beginn des Entspannvorgangs
gleichzeitig nachoben bewegt, ohne daß sich der Spannarm verschwenkt.
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Sobald bei dieser gemeinsamen Aufwärtsbewegung die Kugeln 204 in den
Bereich der Schrägfläche 208 gelangen, werden sie durch den unteren Bereich der
ringförmigen Nut 210, die ebenfalls eine Schrägfläche bildct, radial nach innen
bewegt, bis sie sich radial innerhalb der Innenfläche 206 des Kolbens 112 befinden.
Nun ist der Kolben 112 relativ zum rohrförmigen Teil 119 wicder verschiebbar, und
es kann nun eine Verschwcnkbe wegung des Spannarms auftreten. Sobald eine Schulter
194 des Spannbolzens 116 an einer Gegenfläche des Gehäuses 101 zur Anlage kommt,
ist die Aufwärtsbcwcgung des Spannbolzens beendet, und es findet bei der weiteren
Aufwärtsbewegung des Kolbens 112 lediglich eine Verschwenkbewegung des Spannbolzens
112 und somit des gesamten Spannarms statt, bis auch der Kolben 112 seine in Fig.
1 gezeigte oberste Endstellung erreicht hat, in der er an einer Schulter 220 des
Spannbolzens 106 zur Anlage kommt, und der Entspannvorgang ist nun beendet. Die
Anordnung ist im Ausführungsbeispiel so getroffen, daß die Aufwärtsbewegung des
Spannbolzens 116 nahezu gleichzeitig mit dem Zeitpunkt beendet ist, wo die Kugeln
204 radial nach innen wieder in die in Fig. 1 gezeigte Stellung gelangt sind.
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Der Schwenkweg, den das rohrförmige Teil 119 bis zum Beginn der Abwärtsbewegung
ausgeführt hat, ist im Ausführungsbeispiel 90". Die Abwärtsbewegung des Kolbens
112 wird im normalen Betriebsfall dadurch beendet, daß der Spannarm 195 an der Oberseite
einer Fläche des Werkstücks, das gespannt werden soll, zur Anlage kommt.
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Bei allen ineinander gleitenden Teilen des Ausftihrungsbeispieles
sind genaue Passungen, die ein Spiel von nur wenigen hundertstel Millimeter haben,
vorgesehen. Auch zwischen dem stangenartigen Teil 116 und dem Antriebsteil 118,
die miteinander verschraubl sind, ist zum Sichern der genau fluchtenden lage eine
Passung vorgesehen.
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Der Außendurchmesser des Gehäuses 101 in dessen unterem Teil beträgt
beim Ausführungsbeispiel 52 ml11,
die Gesamthöhe des Gehäuses beträgt
93 mm. Der Außendurchmesscr des Kolbens 112 beträgt 32 mm, sein Innendurchmesser
beträgt 20 mm. Der maximal möglich ehe Hub des rohrförmigen Teils 118 beträgt etwa
12 mm.
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Der Bctriebsdruck des Schwenkspanners beträgt 400 bar. Die erzeugbare
Spannkraft hängt etwas von der Längc des Spannarms ab. Bei einer Länge von 40 mm
kann eine Spannkraft von etwa ll2OdaN erzcugt werden. Bei anderen Ausführungen können
E3rükkc zwischen 40 und 500 bar angewendet werden, Bei dem beschriebenen Schwenkspanner
handelt es sich um einen doppeltwirkenden hydraulischen Schwenkspanner, es wird
nämlich sowohl die Spannbewiegung als auch die Entspannbewegung hydraulisch bewirkt.
Es ist jedoch möglich, die Entspannbewegung des Schwenkspanncrs rein mechanisch,
also nicht hydraulisch, zu bewirken. Hierzu wäre es beim Ausführungsbeispiel erforderlich,
eine zusätzliche Feder vorzusehen, die bestrebt ist, den Kolben 112 von dem Teil
122 abzuheben, und in die in F i g. 1 gezeigte Stellung zu bringen? Der Anschluß
106 würde bei dieser letztgenannten Ausführung entfallen. Die genannte Feder kann
als Schraubendruckfeder ausgebildet sein und im Raum 164 angeordnet werden.
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Das Gehäuse 101 trägt im Bereich unterhalb des Teils 103 ein Außengewinde
230, so daß es in eine geeignete Gewindebohrung am Rand einer Aufspannplatte einer
Wcrkzeugmaschine eingeschraubt werden kann.
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