DE3431652A1 - Hydraulischer werkzeugspanner - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Werkzeugspanner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

An hydraulischen Pressen oder anderen Arbeitsmaschinen sind vielfach die Werkzeuge den Bearbeitungsvorgängen entsprechend häufig zu wechseln. Es besteht daher das Bestreben, den Werkzeugwechsel so weit wie möglich automatisch durchzuführen. Bekannt ist hierfür ein hydraulischer Werkzeugspanner, der mit einem Fuß in vorhandene T-Nuten am Pressentisch oder -stößel einsetzbar ist. Der Fuß trägt an einem Stützteil einen zur Anlagefläche des Tisches oder Stößels parallel und mit Abstand zu dieser verlaufenden Block, der am Stützteil überkragend befestigt ist. Auf diese Weise ist eine Art Klaue gebildet, die Spannränder an den auswechselbaren Werkzeugen umfassen kann. In dem überkragenden Abschnitt des Blockes ist ein druckmittelbetriebener Kolben zur Anlagefläche quer bewegbar angeordnet, der bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel den Spannrand gegen den Tisch oder Stößel preßt.

Dieser Werkzeugspanner ist in mancherlei Hinsicht noch nicht zufriedenstellend. Ein wesentlicher Nachteil ist, daß er nach dem Entlasten des Spannkolbens das Werkzeug in eine Richtung senkrecht zur Anlagefläche, also bei einer Presse in vertikaler Richtung nicht freigibt. Es ist vielmehr erforderlich, entweder das Werkzeug seitlich aus den Klauen der Werkzeugspanner herauszuziehen oder die Werkzeugspanner so weit vom Werkzeug zurückzunehmen, daß dieses für eine Abziehbewegung vom Tisch bzw. Stößel freigegeben ist. Hieraus folgt, daß hydraulische Werkzeugspanner dieser Art für einen automatischen Werkzeugwechsel nicht geeignet sind.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen hydraulischen Werkzeugspanner für hydraulische Pressen oder dergl. für einen automatischen Wechsel der Werkzeuge sowohl am Pressentisch als auch am Pressenstößel zu schaffen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem hydraulischen Werkzeugspanner der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Kolben-Zylinderanordnung vorgesehen ist, die mit ihrer Zylinderachse quer zur Werkzeugauflagefläche am Pressentisch oder -stößel verläuft und daß der bewegliche Bauteil (Kolben oder Zylinder) mit einem zur Zylinderachse quer bewegbaren druckmittelbetriebenen Spannkolben ausgestattet ist, der bei ausgefahrenem Bauteil durch das Druckmittel der Kolben-Zylinderanordnung beaufschlagt wird und eine das Spannen des Werkzeuges bewirkende Arbeitsbewegung aus führt.

Dieser Werkzeugspanner eignet sich sowohl für eine Verwendung als abnehmbarer Einschubspanner als auch für einen integrierten Einbau im Werkzeughalter vor allem am Pressenstößel. Seine Besonderheit besteht darin, daß der eigentliche Spannkolben anders als bisher nicht ortsfest ist, sondern an einem Bauteil einer Kolben-Zylinderanordnung angeordnet und mit diesem Bauteil in einer Ebene parallel zur Werkzeuganlagefläche zwischen zwei Endstellungen bewegbar ist.

Bei einem Werkzeugwechsel wird das bewegliche Bauteil in eine rückwärtige Ruhestellung gefahren und damit das Werkzeug völlig freigegeben, so daß beispielsweise das Werkzeugoberteil einer Presse beim Anheben des Stößels von diesem nicht mit angehoben werden kann. Umgekehrt kann vor einem erneuten Spannen des Werkzeugs der Stößel bis zur endgültigen Anlage an das Werkzeugoberteil herangefahren werden. Hiernach wird durch Einschaltung des Druckmittelkreises der Spannkolben wieder ausgefahren und erst in der ausgefahrenen Stellung mit dem Druckmittel für das Spannen des Werkzeuges beaufschlagt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist von der Kolben-Zylinderanordnung der Zylinder an einer feststehenden Kolbenstange bewegbar, wobei in einer an den Abschnitt mit dem Druckmittelraum sich anschließenden axialen Verlängerung

eine Querbohrung für die Aufnahme des Spannkolbens enthalten ist. Die Zufuhr des Druckmittels für den bewegbaren Zylinder erfolgt hierbei durch einen Kanal in der feststehenden Kolbenstange, der bis zu ihrem freien Ende führt.

Vorteilhafterweise ist der Druckmittelraum des Spannkolbens über einen Kanal mit dem Zylinderraum des beweglichen Zylinders an einer solchen Stelle der Zylinderwandung verbunden, daß die Mündung des Kanals kurz vor oder erst bei Erreichen der Endstellung des Zylinders von der Kolbenstange freigegeben ist. Der Spannkolben wird somit nach dem Ausfahren des beweglichen Zylinders selbsttätig beaufschlagt. Irgendwelche Ventile sind hierfür nicht erforderlich. Entfällt der Druck des Druckmittels kehrt der Spannkolben durch die Einwirkung einer Rückholfeder in seine Ausgangslage zurück.

Für die Rückbewegung des Zylinders ist an diesem an seinem inneren Ende ein als Kolben dienender Flansch vorgesehen, der in einem feststehenden Zylinder geführt ist und an einem Ring-Druckmittelraum abschließt, der zur Aufnahme eines Druckmittels für die Rückbewegung des Zylinders dient.

Vorteilhaft ist es, den beweglichen Zylinder gegen Verdrehen zu sichern. Zu diesem Zweck kann z.B. am beweglichen Zylinder ein zur Zylinderachse parallel verlaufendes Profil angebracht sein, welches formschlüssig in einer angepaßten Ausnehmung geführt ist.

Bei hydraulischen Pressen ist es bekannt, zum Halten und Spannen der Oberwerkzeuge anstelle von besonderen Werkzeugspannern an den Oberwerkzeugen einen rückwärtigen Zapfen vorzusehen, der in einer einseitig offenen Nut am Stößel Aufnahme findet und hier mit einem Riegel oder dergleichen arretiert wird. Der neue hydraulische Werkzeugspanner ist auch für Pressen dieser Art gleichermaßen gut geeignet. In

einem solchen Fall wird der Werkzeugspanner im Stößel integriert. Er enthält die gleichen Funktionsteile wie in der vorstehend beschriebenen Ausführung als Einschubspanner. Anders als bei einem Einschubspanner ist hier der Spannkolben so angeordnet, daß er in einer Ebene parallel zur Werkzeuganlagefläche am Pressenstößel bewegbar ist. An seinem freien Ende ist eine Kehle als Anlagefläche ausgearbeitet, die bei eingesetztem Oberwerkzeug in eine entsprechende Ausnehmung in der Wandung des am Oberwerkzeug befindlichen Haltezapfens eingreift. Die Funktionsweise ist die gleiche wie die eines Einschubspanners.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht einen Ausschnitt einer hydraulischen Presse, an der die Anbringung hydraulischer Werkzeugspanner am Pressentisch und -stößel veranschaulicht ist,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines hydraulischen Werkzeugspanners nach der Erfindung in

einer Einschubausführung,

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt eines hydraulischen Werkzeugspanners in einer Einschubausführung und

Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt eines hydraulischen Werkzeugspanners in einer Einbauausführung.

Dargestellt ist in Fig. 1 ein Ausschnitt eines Rechteckrahmens 1 einer hydraulischen Presse. Dieser Rahmen trägt einen Pressentisch 2 für die Auflage eines Unterwerkzeuges Der hydraulisch heb- und senkbare Pressenstößel 4 ist im

oberen Teil des Rahmens 1 gelagert. Die Unterseite des Pressenstößels 4 dient als Anlage für das Oberwerkzeug 5, welches mit Hilfe von hydraulischen Werkzeugspannern 6 am Pressenstößel 4 verspannt ist. Für den Kraftangriff der Werkzeugspanner 6 sind an den Außenseiten der Werkzeuge 3 und 5 geeignete Spannleisten 7 bzw. 8 angeformt oder in geeigneter Weise am Werkzeug befestigt. Die Werkzeugspanner 6 umgreifen die Spannleisten 7 bzw. 8 klauenartig, wobei druckmittelbetriebene, in Richtung der Spannleisten ausfahrbare Spannkolben 9 die Spannleisten gegen die jeweiligen Anlageflächen drücken und damit das Spannen der Werkzeuge 3 und 5 bewirken.

Die äußere Gestaltung eines hydraulischen Werkzeugspanners in einer Einschubausführung zeigt Fig. 2. Er enthält einen im Querschnitt T-förmigen langgestreckten Fuß 10, der in vorhandenen Nuten am Tisch 2 bzw. am Stößel 4 formschlüssig einsetzbar ist. Der Fuß 10 geht über einen Steg 11 in einen angeformten Gehäuseblock 12 über, der sich in bezug auf die Längsrichtung des Fußes 10 nur über einen Teil seiner Länge erstreckt.

" Im Gehäuseblock 12 ist eine Kolben-Zylinderanordnung untergebracht, von der der Kolben in Form einer Kolbenstange 13 unbeweglich ist und der zugehörige Zylinder 14 in einer Zylinderbohrung 15 in einer Richtung parallel zur Grundfläche des Fußes 10 und damit parallel zur Anlagefläche des Werkzeuges gleitend beweglich geführt ist. Die Gesamtlänge des Zylinders 14 ist so bemessen, daß er in der eingefahrenen Stellung an seiner äußeren Stirnseite mit der Stirnfläche 16 des Gehäuseblockes 12 abschließt. An seinem inneren Ende ist an dem Zylinder 14 ein Flansch 17 angebracht, der als Ringkolben in einer gegenüber der Bohrung erweiterten Bohrung 18 bewegbar ist.

Der Druckmittelraum, der das Druckmittel für das Ausfahren des Zylinders 14 aufnimmt, ist mit 19 bezeichnet. Mit einem

äußeren Druckmittelanschluß 20 ist dieser Druckmittelraum über einen axial in der Kolbenstange 13 verlaufenden Kanal 21 und einen fluchtenden Kanal 22 im Gehäuseblock 12 verbunden. Die Zufuhr des Druckmittels in den Druckmittelraum 18 für die Rückholbewegung des Zylinders 14 erfolgt über einen Kanal 23.

In einer axialen Verlängerung 24 des Zylinders 14 ist in einer abgestuften Sackbohrung 25 quer zur Achse des Zylinders 14 ein Spannkolben 26 geführt, der an seiner Rückseite einen Druckmittelraum 27 begrenzt. Am rückwärtigen Ende hat der Spannkolben 26 einen Abschnitt mit einem größeren Durchmesser als im vorderen Abschnitt. Mit "Hilfe dieser Erweiterung ist die Bewegung des Spannkolbens nach außen begrenzt. Zugleich ist der Spannkolben damit unverlierbar gehalten. Zwischen dem Spannkolben 26 und dem Zylindergehäuse ist eine Zugfeder 28 eingespannt, die als Rückholfeder arbeitet.

Der Druckmittelraum 27 des Spannkolbens 26 ist über einen Kanal 29 mit dem Zylinderraum der Kolbenstange 21 verbunden. Dabei ist die Einmündung in den Zylinderraum an einer solchen Stelle angebracht, daß diese durch die Kolbenstange 21 erst kurz vor dem Erreichen der äußeren Endstellung des Zylinders 14 freigegeben wird.

Vorteilhaft ist es, für den Zylinder 14 eine Sicherung gegen Verdrehen um seine Längsachse vorzusehen. Dies läßt sich in unterschiedlicher Weise verwirklichen. Bei dem Ausführungsbeispiel ist hierzu in der Außenwandung des Zylinders 14 in einer achsparallelen Nut eine Rechteckleiste 30 eingelegt, die in einer entsprechenden Nut im Gehäuseblock 12 formschlüssig geführt ist (vgl. Fig. 2). An der Stirnfläche des Zylinders 14 ist die Rechteckleiste 30 durch eine Platte 31 abgeschlossen, die an ihrem inneren Ende in einer Vertiefung des Zylinders 14 eingelassen ist.

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Weiter zeigen die Fig. 2 und 3, daß die Verlängerung des Zylinders 14 an der Seite, die dem T-förmigen Fuß 10 zugewandt ist, eine ebene Ausnehmung 32 aufweist, deren Oberfläche parallel zur Grundseite des T-förmigen Fußes Io verläuft. Hierdurch kann bei einer gegebenen Durchmessergröße des Zylinders 14 im äußeren Abschnitt die Einspannhöhe vergrößert werden, ohne daß eine größere Bauhöhe für den Gehäuseblock erforderlich ist.

In der Zeichnung ist ein kleiner Hilfskolben 33 erkennbar, der gegenüber der Sohlfläche des Fußes 10 gegen die Kraft einer Rückholfeder 34 ausfahrbar ist und dessen Druckmittelraum über einen Kanal 35 mit dem Kanal 22 in Verbindung steht. Der Hilfskolben 33 wird zugleich mit dem Druckmittelraum 19 beaufschlagt. Er drückt gegen den Grund der T-Nut im Tisch oder Stößel und bewirkt dadurch ein Festhalten des Werkzeugspanners in der gewählten Exnschubstellung. Ein solcher Hilfskolben ist nicht unbedingt erforderlich; er dient nur der zusätzlichen Sicherheit gegen ungewolltes Verschieben des Werkzeugspanners.

Hinsichtlich der Funktionsweise ist zu sagen, daß mit der Zufuhr des Druckmittels durch den Einlaß 20 zunächst der Zylinder 14 ausgefahren und bei Erreichen der äußeren Endstellung der Spannkolben 26 beaufschlagt wird, der gegen die Spannleiste des Werkzeugs drückt und damit das Werkzeug am Pressentisch oder am Pressenstößel verspannt. Zum Lösen wird der an den Eingang 20 angeschlossene Kreis drucklos geschaltet. Der Spannkolben 26 fährt durch die Kraft der Feder 28 in seine Ruhestellung zurück. Hiernach wird Druckmittel in den Druckmittelraum 18 eingeleitet und dadurch der Zylinder 14 ebenfalls in seine Ausgangsstellung zurückbewegt.

Bei hydraulischen Pressen gibt es Ausführungen, bei denen die Oberwerkzeuge statt mit besonderen Spannklauen mit einem vom Oberwerkzeug ausgehenden Zapfen unmittelbar am Stößel ver-

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spannt werden. Mit Rücksicht auf die in der Regel geringe Einbauhöhe ist hierbei im Stößel eine von einer Seitenwand ausgehende Ausnehmung enthalten, die den Zapfen beim seitlichen Ansetzen des Oberwerkzeuges aufnimmt. In der Endstellung kommt dann ein Riegel an einer Ausnehmung des Zapfens zur Einwirkung, der eine kraftschlüssige Verbindung des Zapfens mit dem Stößel bewirkt.

Für Pressen dieser Art kann der vorstehend beschriebene hydraulische Werkzeugspanner im Stößel integriert werden. Eine solche Ausführung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Funktionsteile dieser Ausführung stimmen mit den Funktionsteilen der Einschubausführung nach Fig. 3 überein. In Fig. 4 wurden daher die gleichen Bezugszahlen verwendet.

Anders als bei der Ausführung nach Fig. 3 führt bei der Einbauausführung der Spannkolben 26' eine zur Unterseite des Stößels 36 parallele Bewegung aus. An der äußeren Stirnseite ist am Spannkolben 26' eine Kehle 37 eingearbeitet, deren Konturen den Konturen einer Einkerbung in der Außenwandung eines Haltezapfens 38 am (nicht dargestellten) Werkzeugoberteil entspricht.

In Fig. 4 ist im geschnittenen Bereich in ausgezogenen Linien der Zylinder 14 in der Ruhestellung wiedergegeben. Die ausgefahrene Arbeitsstellung ist durch strichpunktierte Linien angedeutet. Hier ist u.a. erkennbar, wie der Spannkolben 26' in eine angepaßte Ausnehmung in der Außenwandung des Zapfens 38 eingreift. In bezug auf seine axiale Länge ist der Zapfen 38 zylindrisch ausgebildet, so daß nach dem Zurückfahren des Zylinders 14 in seine Ruhestellung das Werkzeug völlig freigegeben ist und somit beim Hochfahren des Stößels nicht mit angehoben wird.

Claims (9)

Finkener und Ernesti Patentanwälte HeJnrfch-König-Str. 119 Ο-4β30 Bochum 1 84 123 WE/IL Hydraulischer Werkzeugspanner Ansprüche

1. Hydraulischer Werkzeugspanner für Pressen oder dergl. mit einem druckmittelbetriebenen Kolben zum Spannen der Werkzeuge am Pressentisch bzw. -stößel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kolben-Zylinderanordnung (13, 14) vorgesehen ist, die mit ihrer Zylinderachse quer zur Werkzeugauflagefläche am Pressentisch oder -stößel verläuft und daß der bewegbare Bauteil (Kolben oder Zylinder) mit einem zur Zylinderachse quer bewegbaren druckmittelbetriebenen Spannkolben (26) ausgestattet ist, der bei ausgefahrenem Bauteil durch das Druckmittel der Kolben-Zylinderanordnung (13, 14) beaufschlagt wird und eine das Spannen des Werkzeuges (3 bzw. 5) bewirkende Arbeitsbewegung ausführt.

2. Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionsteile in einem mit dem Pressentisch oder -stößel verbindbaren Gehäuseblock (12) oder im Pressenstößel (33) eingebaut sind.

3. Werkzeugspanner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der Kolben-Zylinderanordnung der Zylinder (14) an einer feststehenden Kolbenstange (13) bewegbar ist und daß in einer an den Abschnitt mit dem Druckmittelraum (19) sich anschließenden axialen Verlängerung (24) in einer Querbohrung (25) der Spannkolben (26) geführt ist.

4. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenstange (13) ein bis zu ihrem inneren Ende führender Kanal (21) für die Zufuhr des Druckmittels in den Druckmittelraum (19) und umgekehrt enthalten ist.

5. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Spannkplben (26) eine Rückholfeder (28) angreift.

6. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelraum (27) des Spannkolbens (26) über einen Kanal (29) mit dem Zylinderraum des beweglichen Zylinders (14) an einer solchen Stelle der Zylinderwandung verbunden ist, daß die Mündung des Kanals (29) kurz vor oder erst bei Erreichen der Endstellung des Zylinders (14) von der Kolbenstange (13) freigegeben ist.

7. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Zylinder (14) mit einem an seinem inneren Ende befindlichen Flansch (17) als Kolben in einer zylindrischen Bohrung (18) geführt ist und daß der so gebildete Ringkolben einen Druckmittelraum abschließt, der zur Aufnahme eines Druckmittels für die Ausführung der Rückholbewegung des Zylinders (14) dient.

8. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Zylinder (14) und/oder an seiner axialen Verlängerung (24) ein zur Zylinderachse parallel verlaufendes Profil (30) angebracht ist, welches formschlüssig in einer angepaßten Ausnehmung im Gehäuseblock (12) geführt ist.

9. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 2 bis 8, in einer Ausführung für einen Einbau im Pressenstößel, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkolben (26') parallel zur Werk-

zeuganlageflache am Pressenstoßel (36) bewegbar ist und an seinem freien Ende eine Kehle (37) als Anlagefläche für einen am Werkzeug befindlichen Haltezapfen (38) aufweist.