DE3417584C1 - Schnellspannvorrichtung - Google Patents

Description

• Die erfindungsgemäße Schnellspannvorrichtung besteht im wesentlichen aus wenigstens zwei pneumatisch oder hydraulisch betriebenen doppeltwirkenden Arbeitszylindern, die an der Unterseite des Maschinentisches, der die Werkzeuge abstützt, angeordnet sind. Die an beiden Enden der Arbeitszylinder herausgeführten Kolbenstangen sind um einen geringen Winkelbetrag, etwa um 45°, verdrehbar. Hierfür ist eine Dreheinrichtung vorgesehen, die über einen Hebelarm an den unte- ren Enden der Kolbenstangen angreift. An den oberen Enden der Kolbenstangen sind Platten befestigt, die eine von der rotationssymmetrischen Form, also der Kreisform, abweichende Gestalt aufweisen, wobei ihre Ränder nach oben konvergierend abgeschrägt sind, so daß sich also die Platten nach oben konisch verjüngen.
• Die Werkzeuge sind auf Spannplatten oder Spannleisten befestigt, die den Platten entsprechende Aussparungen aufweisen. In einer Stellung der Platten analog zu den Aussparungen können diese, unter gleichzeitiger Feinausrichtung der Werkzeuge durch die Kantenschräge, durch die Aussparungen hindurchgeführt werden. Wird die Kolbenstange hingegen zusammen mit der auf ihr befestigten Platte verdreht, so legt sich die Platte beim Spannen an der Oberseite der Spannplatte und beim Werkzeugwechsel an der Unterseite der Spannplatte an. In dieser letztgenannten Stellung heben die Kolbenstangen bei Betätigung der Arbeitszylinder die Spannplatte und damit das Werkzeug vom Maschinentisch ab, so daß nun ein Gabelstapler mit den Staplergabeln einfahren kann und das Werkzeug mitsamt der Spannplatte - nachdem zuvor die Kolbenstangen wieder abgefahren sind - herausheben kann. Das neu anzusetzende Werkzeug mit seiner Spannplatte wird vom Gabelstapler abgesetzt, durch die Kantenabschrägung der Platten feinausgerichtet und sodann mittels der verdrehten Platten auf den Maschinentisch gespannt.
• Mit der erfindungsgemäßen Schnellspannvorrichtung ist also ein werkzeugloser Umbau mit Hilfe nur eines Gabelstaplers möglich. Das Ausrichten des Werkzeugs erfolgt ebenfalls durch die Schnellspannvorrichtung.
• Das Spannen des Werkzeugs ist ohne Verschieben möglich. Die Schnellspannvorrichtung ist weitgehend verschleißfrei ausgebildet und besteht aus einfachen Teilen, die ggf. leicht auswechselbar sind. Es ist noch darauf hinzuweisen, daß statt der mit dem Werkzeug fest verbundenen, z. B. verschraubten, Spannplatte oder Spannleiste auch einstückig mit dem Werkzeug ausgebildete Fortsätze oder seitlich vorspringende Ansätze vorgesehen sein können, die die Aussparungen tragen, wie auch die Aussparungen direkt am Werkzeug angeordnet sein können.
• Die erfindungsgemäße Schnellspannvorrichtung wird nun anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die eine Spannplatte aufweisende Schnellspannvorrichtung an einem abgebrochen dargestellten Maschinentisch, F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf die Schnellspannvorrichtung nach Fig. 1 ohne Spannplatte und ohne Maschinentisch und F i g. 3 eine Teilansicht der Schnellspannvorrichtung nach F i g. 1 in Richtung X in geringfügig vergrößerter Darstellung.
• Die Schnellspannvorrichtung weist zwei im Aufbau weitgehend identische doppeltwirkende Arbeitszylinder 1 und 2 auf, die pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sind und parallel nebeneinander und mit Abstand zueinander an der Unterseite eines Maschinentisches 3 einer Vakuumformmaschine befestigt sind.
• Der Arbeitszylinder 1 bzw. 2 nimmt einen beidseitig beaufschlagten Kolben 4 auf, dessen Außenumfang an einer Zylinderbuchse 5 gleitend anliegt. Ein mit nicht dargestellten Flanschen zum Anschrauben an dem Maschinentisch 3 versehener Zylinderkopf 6 schließt die Zylinderbuchse 5 auf der oberen und ein Zylinderboden 7 auf der unteren Seite druckdicht ab. Sowohl der Zylin- derkopf 6 als auch der Zylinderboden 7 weisen mittige Durchgangsöffnungen 8 und 9 für den Durchtritt einer Kolbenstange 10 auf, wobei zum Abdichten in den Durchgangsöffnungen 8 und 9 noch Dichtringe 11, 12 und 13 angeordnet sind. Die Kolbenstange 10 ist zweiteilig ausgebildet aus einem unteren Stangenteil 14 und einem oberen Stangenteil 15, die teleskopartig ineinandergreifen. Die gesamte Kolbenstange 10 ist verdrehbar, wobei der untere Stangenteil zwar verdrehbar, jedoch in Axialrichtung festgelegt ist, während der verdrehbare obere Stangenteil 15 über eine Gewindebuchse 16 mit dem Kolben 4 verschraubt und somit in Axialrichtung verschiebbar ist. Das untere Stangenteil 14 greift in eine Längsaussparung 17 des oberen Stangenteils 15 ein und durchgreift dabei die Gewindebuchse 16.
• Am Stangenteil 14 ist eine axial verlaufende Kerbverzahnung 18 angeordnet, die mit einer entsprechenden Verzahnung 19 der Gewindebuchse 16 zusammenarbeitet. Hierdurch wird zwischen den beiden Stangenteilen 14 und 15 eine drehfeste Verbindung geschaffen.
• Am unteren Ende des unteren Stangenteils 14 ist eine Scheibe 20 befestigt, die zwei einander gegenüberliegende, koaxial zum Drehpunkt bzw. der Längsmittelachse der Kolbenstange 10 liegende kreisbogenförmige Durchbrechungen 21 aufweist, in die Haltefortsätze 23 des Zylinderbodens 7 eingreifen, derart, daß die Scheibe 20 und damit der untere Stangenteil 14 axial festgehalten werden. Das in eine Bohrung 24 der Scheibe 20 eingreifende Ende des unteren Stangenteils 14 wird durch eine aufgeschraubte Mutter 25 mit der Scheibe 20 verbunden. An der Scheibe 20 ist noch ein Zapfen 26 angeordnet. Die Scheibe 20 am unteren Ende der Kolbenstange 10 des Arbeitszylinders 2 ist gegenüber der Scheibe 20 am Arbeitszylinder 1 um 900 verdreht, so daß die Zapfen 26 in paralleler Ausrichtung zueinander und spiegelbildlich zueinander liegen (F i g. 2). An den beiden Zapfen 26 ist ein pneumatisch oder hydraulisch betätigter Arbeitszylinder 27 der Dreheinrichtung 37 angelenkt.
• Am oberen Ende des oberen Stangenteils 15 ist eine Platte 28 mit quadratischer Umrißform fest mit dem oberen Stangenteil 15 verbunden und weist eine Kantenabschrägung 29 auf, derart, daß die Kanten nach oben konvergierend ausgebildet sind. Die Kantenabschrägung 29 ist an sämtlichen vier Kanten der Platte 28 vorgesehen. Ein nicht gezeigtes Werkzeug ist an einer Spannplatte 30 befestigt, die zwei der Umrißgestalt der Platten 28 entsprechende Aussparungen 31 und 32 besitzt, die also ebenfalls quadratisch gestaltet sind. Um Wärmedehnungen des Werkzeugs auszugleichen, ist die eine der Aussparungen 31 oder 32 in Längsrichtung, also in parallel zur Verbindungslinie der beiden Arbeitszylinder 1 und 2 liegender Richtung, etwas größer ausgebildet. Im übrigen versteht es sich von selbst, daß die Abmessungen der Aussparungen 31 und 32 um ein geringes Spiel größer sind als die Abmessungen der Platten 28, so daß diese leicht durch die Aussparungen 31 und 32 hindurchtrete#n können. Dieses Hindurchtreten ist bei analoger Stellung der Platten 28 zu den Aussparungen 31 und 32 möglich. Werden die Platten 28 durch die Dreheinrichtung 37 gemäß den Pfeilen A und B in F i g. 2 um etwa 450 verdreht, so können die Platten 28 nicht durch die Aussparungen 31 und 32 geschoben werden, sie gelangen vielmehr von oben her zur Anlage an der Oberseite der Spannplatte 30 oder von unten her zur Anlage an der Unterseite der Spannplatte 30.
• Es soll nun auf die Wirkungsweise der Schnellspann vorrichtung eingegangen werden: Beim Einfahren der Kolben 4 (Verlagerung nach unten) versenken sich die Platten 28 vollständig im Maschinentisch 3 bzw. in dem Zylinderkopf 6, der zu diesem Zweck mit einer Ausnehmung 33 versehen ist. Liegt nun ein Werkzeug auf dem Maschinentisch 3, werden die Platten 28 um 450 aus ihrer Normallage gedreht und die Kolbenstange 10 ausgefahren (nach oben verlagert).
• Die Platten 28 heben in dieser Position nun das Werkzeug an, so daß die nicht dargestellten Hubgabeln eines Gabelstaplers ohne Schwierigkeiten unter das Werkzeug greifen und es herausheben können. Danach wird das neue Werkzeug auf die ausgefahrenen und gedrehten Platten 28 abgesetzt. Nun werden die Platten 28 abgesenkt und in die Normallage zurückgedreht, bei der sie eine zu den Aussparungen 31 und 32 analoge Stellung einnehmen. Bei neuerlichem Ausfahren der Kolben 4 fahren die Platten 28 durch die Aussparungen 31 und 32 der Spannplatten 30 hindurch und richten dabei das Werkzeug aus. Der Hub ist so bemessen, daß die Platten 28 vollständig durch die Aussparungen 31 und 32 der Spannplatte 30 hindurchfahren und oberhalb der Spannplatte wieder um 450 gedreht werden können.
• Nach dem Verdrehen werden die Kolben 4 wieder eingefahren. Die Platten 28 legen sich mit ihren Eckbereichen auf die Spannplatte 30 und halten das Werkzeug mit der Zugkraft der Arbeitszylinder 1 und 2 fest. Ein seitliches Verschieben wird durch die Kolbenstangen 10 verhindert, deren Durchmesser gleich ist der Kantenlänge der Platten 28.
• Im Zylinderkopf 6 der Arbeitszylinder 1 und 2 ist jeweils ein zur Ausnehmung 33 führender Vakuumanschluß 34 angeordnet.

Claims (10)

1. Patentansprüche: 1. Schnellspannvorrichtung für ein auf Vakuumformmaschinen eingesetztes Werkzeug, g e k e n n -zeichnet durch wenigstens zwei parallel nebeneinander an der Unterseite des Maschinentisches (3) mit Abstand zueinander befestigte doppeltwir kende Arbeitszylinder (1, 2) mit jeweils nach beiden Seiten herausgeführten, um einen kleinen Drehwinkel in die eine oder andere Umfangsrichtung verdrehbaren Kolbenstangen (10), an deren unterem Ende für das Verdrehen eine Dreheinrichtung (37) angreift und an deren oberem, durch den Maschinentisch (3) hindurch in von der rotationssymmetrisehen Gestalt abweichenden Aussparungen (31, 32) einer mit dem Werkzeug verbundenen Spannplatte (30) einfahrbaren anderen Ende der Kolbenstangen (10) jeweils eine Platte (28) mit den Aussparungen (31, 32) entsprechender Umrißgestalt mit umlaufender Kantenabschrägung (29) angeordnet ist, die bei analoger Stellung zu den Aussparungen (31, 32) durch diese hindurchführbar sind und bei verdrehter Stellung zum Festspannen des Werkzeuges an der Oberseite der Spannplatte (30) oder zum Anheben des Werkzeuges bei Werkzeugwechsel an der Unterseite der Spannplatte (30) anliegen.
2. 2. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Kolbenstangen (10) aus zwei teleskopartig ineinander geführten Stangenteilen (14, 15) besteht, von denen das untere, mit der Dreheinrichtung (37) verbundene, in Axialrichtung festgelegte Stangenteil (14) den Kolben (4) durchgreifend in das obere, am Kolben (4) befestigte und in Axialrichtung verschiebbare Stangenteil (15) eingreift.
3. 3. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Stangenteil (15) am Kolben (4) mit einer Gewindebuchse (16) befestigt ist, die drehfest und axial verschiebbar am unteren Stangenteil (14) geführt ist.
4. 4. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Teleskopführung der beiden Stangenteile (14, 15) als Kerbverzahnung (18) ausgebildet ist.
5. 5. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Aussparungen (31, 32) als auch die Platten (28) quadratisch ausgebildet sind, wobei die Kantenlänge der Platten (28) gleich ist dem Durchmesser des oberen Stangenteils (15).
6. 6. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breiten- und Längenabmessungen der einen Aussparung (31 bzw. 32) den Abmessungen der Platte (28) entsprechen, während die Längenabmessungen der anderen Aussparung (32 bzw. 31) zum Ausgleichen von Wärmedehnungen des Werkzeugs geringfügig größer sind.
7. 7. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel der Kolbenstangen (10) etwa 450 beträgt.
8. 8. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (6) jedes der Arbeitszylinder (1, 2) an der Oberseite eine Ausnehmung (33) zur Aufnahme der Platten (28) im eingefahrenen Zustand des oberen Stangenteils (15) aufweist.
9. 9. Schnellspannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (33) ein im Zylinderkopf (6) angeordneter Vakuumanschluß (34) mündet.
10. 10. Schnellspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinrichtung (37) jeweils eine drehfest am Arbeitszylinder (1, 2) gehaltene Scheibe (20) mit je einem Zapfen (26) aufweist, wobei die Scheibe (20) zwei einander gegenüberliegende, kreisbogenförmige Durchbrechungen (21) aufweist, in die am Zylinderboden (7) des Arbeitszylinders (t und 2) angeordnete Haltefortsätze (23) eingreifen und wobei an den Zapfen (26) ein pneumatisch oder hydraulisch betätigter Arbeitszylinder (27) angeordnet ist.

    Die Erfindung betrifft eine Schnellspannvorrichtung für ein auf Vakuumformmaschinen eingesetztes Werkzeug.

    Bei der Vakuumverformung werden bevorzugt kleine und mittlere Stückzahlen von Kunststoffteilen mit Hilfe von Vakuum umgeformt. Die Vorteile dieses Verfah rens kommen vor allem dann zum Tragen, wenn das Verhältnis von »Oberfläche des Formteils« zu »Wanddicke des Formteils« relativ groß ist. Aus diesen Gründen werden bei der Vakuumverformung oftmals große und schwere Werkzeuge eingesetzt, jedoch nur kleine Stückzahlen damit verformt. Deshalb kommt den Umrüstzeiten erhebliche Bedeutung zu, sie beeinflussen bei kleinen Stückzahlen in hohem Maße die Gesamtkosten.

    Andererseits bedingen die oft kleinen Stückzahlen, daß der am Werkzeug selbst notwendige Aufwand für eine Spannvorrichtung möglichst gering ist.

    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnellspannvorrichtung zu schaffen, die bei kompaktem und störunanfälligem Aufbau in der Lage ist, ein einwandfreies Spannen des Werkzeugs zu ermöglichen, und die darüber hinaus auch für den Werkzeugwechsel und das Ausrichten des Werkzeugs auf dem Maschinentisch herangezogen werden kann, so daß bei geringstmöglicher Umrüstzeit der Einsatz weiterer Einrichtungen beim Auswechseln und Ausrichten der Werkzeuge weitgehend entfällt. Es soll also eine Spannvorrichtung geschaffen werden, die mehrere Funktionen erfüllt, um den Einsatz weiterer Spezialvorrichtungen überflüssig zu machen, die ein schnelles und sicheres Spannen der Werkzeuge ermöglicht und die Umrüstzeit wesentlich verkürzt, so daß auch kleinere Stückzahlen preisgünstig im Vakuumverfahren herstellbar sind. Die Schnellspannvorrichtung soll verschleißarm arbeiten und damit eine große Gebrauchsdauer besitzen.

    Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil den Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht.