DE3610060C2

DE3610060C2 - Spannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken oder Werkzeugen auf einer Aufspannplatte von Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE3610060C2
Application number: DE19863610060
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. ETH Yens Habs
Original assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Current assignee: Maag Zahnrader und Maschinen AG
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1986-03-25
Publication date: 1987-03-19
Also published as: DE3610060A1

Abstract

Aufspannvorrichtung für auf einem Aufspanntisch aufzuspannende Werkstücke, oder dergleichen, wobei vor der eigentlichen Aufspannung eine Voraufspannung mit verminderter Spannkraft vorgenommen wird. Die volle Spannkraft wird durch einen Kraftspeicher (6) aufgebracht, der hydraulisch betätigt wird. Seine Spannkraft kann manuell oder automatisch reguliert werden. Auch die Voraufspannung kann manuell oder automatisch vorgenommen werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Eine Spannvorrichtung dieser Art ist beispielsweise aus der US 43 65 792 bekannt. Diese weist ein Gehäuse auf, an dem ein Zylinder angeflanscht ist. Der in diesem bewegbare Kolben ist über eine Kolbenstange mit einem Spannelement in Form eines L-förmigen Schubkeils verbunden, auf dessen Keilfläche ein im Gehäuse verschieb- und schwenkbar gelagerter Spannhebel aufliegt. Dieser Spannhebel ist mit einer Hülse gelenkig verbunden, in der eine Feder gelagert ist, die sich an einem gelenkig am Schubkeil gelagerten Stab abstützt, der in die Hülse eintauchen kann. Eine elastisch gelagerte Stütze sorgt dafür, daß der Spannhebel mit dem festzuspannenden Werkstück oder Werkzeug in Eingriff bringbar ist. Beim Spannvorgang wird der Spannhebel gegen das festzuspannende Werkstück oder Werkzeug geschoben, kommt mit diesem in Eingriff, und anschließend wird durch die Auflage des Spannhebels auf dem Schubkeil die von der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit herrührende Spannkraft aufgebracht. Der Lösevorgang erfolgt im umgekehrten Sinn. Diese bekannte Spannvorrichtung hat den Nachteil, daß die Spannkraft rein hydraulisch aufgebracht wird, d. h. daß bei einem Ausfall der der Zylinder-Kolben-Einheit zugeordneten Druckmittelversorgungseinrichtung die Spannkraft verschwindet, das Werkstück oder Werkzeug also nicht mehr festgehalten wird, was zu schweren Unfällen und großem Maschinenschaden führen kann, und daß der Spannvorgang eine beträchtliche Zeit erfordert, da der gesamte Hub, den der Spannhebel ausführen muß, durch die Zylinder-Kolben-Einheit bewältigt werden muß. Auch kann durch die Ausbildung des Spannhebels ein Festfressen desselben auf dem Schubkeil eintreten. Daraus resultiert eine Beeinträchtigung des Spann- oder Lösevorganges in deren zeitlichem Ablauf, so daß diese Vorrichtung für die Verwendung als Schnellspanneinrichtung mit einer großen Anzahl von Spannvorgängen unbrauchbar wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß das Positionieren der Spannvorrichtung bezüglich des zu spannenden Werkstückes oder Werkzeuges und seine anschließende Festlegung auf der Aufspannfläche bei gleichzeitiger Ausübung einer Vorspannkraft auf das zu spannende Teil in kürzester Zeit erfolgen kann und daß die Spannkraft unabhängig von der Druckmittelversorgungseinrichtung aufrechterhaltbar ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei einer bekannten Spannvorrictung (DE-OS 30 01 404) ist es bereits bekannt, die Spannkraft durch einen elastischen Kraftspeicher aufzubringen und nur zum Lösen der Spannvorrichtung eine Zylinder-Kolben-Einheit einzusetzen.
Bei der Spannvorrichtung nach der Erfindung kann eine Vorspannkraft auf das zu spannende Werkstück oder Werkzeug vor dem eigentlichen Spannvorgang ausgeübt werden. Dadurch ist die eigentliche Spannkraft exakt festlegbar und vorausbestimmbar, und die Werkstück- oder Werkzeugwechselzeiten lassen sich wesentlich verkürzen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Spannvorrichtung teilweise im Schnitt,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Spannvorrichtung,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der Spannvorrichtung,
Fig. 4 eine vierte Ausführungsform der Spannvorrichtung,
Fig. 5 eine fünfte Ausführungsform der Spannvorrichtung,
Fig. 6 eine erste Variante einer Vorspannantriebseinrichtung,
Fig. 7 eine zweite Variante der Vorspannantriebseinrichtung,
Fig. 8 eine dritte Variante der Vorspannantriebseinrichtung,
Fig. 9 eine erste Ausführungsform einer Reguliereinrichtung zur Einstellung der Vorspannkraft,
Fig. 10 eine zweite Ausführungsform der Reguliereinrichtung zur Einstellung der Vorspannkraft und
Fig. 11a, b zwei Varianten einer Druckmittelsteuerung für die Spannvorrichtung.
Eine erste Ausführungsform A einer Spannvorrichtung (Fig. 1) soll ein Werkstück (oder ein Werkzeug) 13 auf einer Aufspannplatte 12 festspannen und weist einen Grundkörper 1 auf, in den an seinem einen Ende eine Zylinder-Kolben-Einheit 2, beispielsweise für hydraulische oder pneumatische Betätigung, eingebaut ist. Die Zylinder-Kolben-Einheit 2 weist wenigstens einen lös- und verschließbaren Anschluß 11 für z. B. eine Hydraulikleitung auf. Die Verschlußeinrichtung (nicht dargestellt) des Anschlusses 11 für die Hydraulikleitung kann ein steuerbares Rückschlagventil oder ein gesteuertes Ventil (nicht dargestellt) sein. Die Zylinder-Kolben-Einheit 2 besitzt eine Kolbenstange 3, auf der ein Kraftspeicher 6 in Form eines Tellerfederpakets koaxial angeordnet und bei Betätigung der Zylinder-Kolben-Einheit 2vorspannbar ist. Benachbart zum Tellerfederpaket 6 ist als Spannelement 4 ein Schubkeil 4 A mit der Kolbenstange 3 verbunden. Der Schubkeil 4 A kann eine Keilfläche mit einer Selbsthemmung erzeugenden Neigung aufweisen. In der Draufsicht besitzt der Schubkeil 4 A U-Form und liegt auf dem Grundkörper 1 gleitend, unter Umständen geführt, auf. Im Bereich des Tellerfederpakets 6 und der Zylinder-Kolben-Einheit 2 besitzt der Grundkörper 1 einen abgesetzten Führungsfortsatz 1.1, der zum Eingriff in eine Nut der Aufspannplatte 12 ausgebildet ist. In den Raum zwischen den Schenkeln des Schubkeils 4 A ragt ein Gleitstein 7, dessen Führungsfortsatz 7.1 zum Eingriff in eine T-Nut der Aufspannplatte 12 einen T-Fuß 7.2 aufweist. Der Gleitstein 7 ist mit dem Grundkörper 1 durch eine Vorspanneinrichtung 8 verbunden, wobei diese zwischen dem Grundkörper 1 und dem Gleitstein 7 ein elastisches Element 8.2 in Form einer Schraubenfeder aufweist. Die Vorspanneinrichtung 8 ist verstellbar und kann die beiden Bauteile in verschiedenen Lagen zueinander halten. Die einfachste Variante einer Vorspanneinrichtung 8 ist eine Vorspannschraube 8.1. Am Gleitstein 7 ist an seinem von dem T-Fuß 7.2 abgewandten Ende mit einem Bolzen 15 ein U-förmiger Spannhebel 5 schwenkbar gelagert. Zur Begrenzung von dessen Schwenkbewegung ist am Gleitstein 7 ein Anschlag 16 angeordnet. Der U-förmige Spannhebel 5 liegt auf der Keilfläche des Schubkkeils 4 A mit seinen Schenkeln 5 A.2 auf und weist in seinem den Steg des U enthaltenden Bereich eine vorzugsweise gewölbte zylindrische Spannfläche 5.1 zur Anlage auf dem zu spannenden Werkstück 13 auf. In jedem Schenkel 5 A.2 des Spannhebels 5 ist wenigstens ein Übertragungselement, hier in Form einer Auflagekugel 10 A , eingesetzt. Die Auflagekugel 10 A kann leichtgängig gelagert sein, um den Spann- und Lösevorgang möglichst nicht zu behindern und rasch ablaufen zu lassen. Anstelle der Auflagekugel 10 A kann eine Auflagerolle zur Erzielung einer Linienauflage oder können auch Kugellagerrollen etc. verwendet werden. Auch wäre es möglich, ein anderes austauschbares Übertragungselement vorzusehen, dessen Form und Material so gewählt sind, daß die Keilfläche auch nach vielen Spannvorgängen möglichst unbeschädigt bleibt. Insbesondere können bei besonderen Anwendungen selbstschmierende oder Notlaufeigenschaften aufweisende Materialien eingesetzt werden. Um eine bessere Lastverteilung zu erreichen, können auch pro Schenkel 5 A.2 des Spannhebels 5 mehrere Übertragungselemente, insbesondere Flachkäfige mit Auflagekugeln 10 A, angeordnet sein. Das Übertragungselement kann aber auch als Schwenkkugel mit einer ebenen Auflagefläche in einem eine Kugelpfanne aufweisenden und beispielsweise in das Spannelement 4 einschraubbaren Bauteil ausgebildet sein.
Die Spannvorrichtung wird in eine Nut der Aufspannplatte 12 eingesetzt und an das zu spannende Werkstück 13 herangeschoben, bis der Spannhebel 5 mit seiner Spannfläche 5.1 aufliegt. Dies wird dadurch bewirkt, daß der Grundkörper 1 mit dem durch hydraulischen Druck vorgespannten, somit in einer zurückgezogenen Position befindlichen Spannelement 4 gegen den Gleitstein 7 geschoben wird, sobald der Spannhebel 5 oder der ihn tragende Gleitstein 7 am Werkstück zur Anlage gekommen ist. Dieser Vorgang weist im allgemeinen zwei Phasen auf: eine erste, während der die Spannvorrichtung (in dieser Ausführung von Hand) an das Werkstück 13 geschoben wird, und eine anschließende zweite, während der der Gleitstein 7 mit der Vorspanneinrichtung 8 und durch die Wirkung des mit dem Grundkörper 1 verbundenen Spannelements 4 beim Spannvorgang mit seinem T-Fuß 7.2 in der T-Nut der Aufspannplatte 12 verspannt wird. Nachdem also ein Vorspannzustand des Werkstückes 13 erreicht ist, wird anschließend das Tellerfederpaket 6 durch Öffnen einer Verschlußeinrichtung oder eines Ventils entspannt und somit der Festspannvorgang durchgeführt.
Eine zweite Ausführungsform B (Fig. 2) der Spannvorrichtung weist im wesentlichen den gleichen Aufbau auf wie die Ausführungsform A, wobei jedoch das Spannelement 4 ein Lenker 4 B ist, der sich mit seinem einen Ende an dem Grundkörper 1 schwenkbar abstützt. In seinem Mittelteil besteht eine Verbindung mit der Kolbenstange 3. An seinem anderen Ende greift der Lenker 4 B in einen geeignet schräg angeordneten Schlitz 5 B.3 des Spannhebels 5 ein. Dadurch wird einerseits seine Verschwenkung und damit Verklemmen des Gleitsteines 7 in der Nut der Aufspannplatte 12 und andererseits das Festspannen des Werkstückes 13 erreicht. Der Spannhebel 5 kann für diese Ausführungsform B der Spannvorrichtung anstelle der U-Form auch normale gerade Form aufweisen, wobei er z. B. in einem gabelförmigen Ende 7 B.3 des Gleitsteins gelenkig gelagert ist.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform B ist im wesentlichen gleich wie bei der Ausführungsform A, wobei einzig die Kraftübertragung statt durch den Schubkeil 4 A durch den in den Schlitz 5 B.3 des Spannhebels 5 eingreifenden Lenker 4 B erfolgt.
Vorteilhafterweise ist der Schlitz 5 B.3 im Spannhebel 5 als Lenkerbahn entsprechend den jeweils vorliegenden geometrischen Verhältnissen so gestaltet, daß die Kraftübertragung optimal erfolgen kann.
Eine dritte Ausführungsform C (Fig. 3) der Spannvorrichtung weist ebenfalls im wesentlichen den gleichen Aufbau auf wie die Ausführungsform A, wobei anstelle des Spannelementes 4 ein via die Kolbenstange 3 und eine Spannzahnstange 4 C.1 betätigter Spannexzenter 4 C.2 auf den Spannhebel 5 wirkt. Dieser Spannexzenter 4 C.2 ist im Gleitstein 7 gelagert und wird von der Spannzahnstange 4 C.1, welche auf dem Grundkörper 1 gleitend geführt ist, zwischen der Spann- und Lösestellung verdreht. An Spannzahnstange 4 C.1 greift die Kolbenstange 3 in gleicher Weise an wie bei der Ausführungsform A am Spannkeil 4 A. Hier ist vorteilhafterweise der Spannhebel 5 wieder U-förmig ausgebildet und ebenfalls auf dem Gleitstein 7 gelagert. Die Wirkungsweise der Ausführungsform C ist analog jenen der Ausführungsformen A bzw. B.
Bei einer vierten Ausführungsform D (Fig. 4) ist das Spannelement 4 eine Spannzahnstange 4 D, welche mit der Kolbenstange 3 verbunden ist. Diese wirkt mit einem Spannhebel 5 D zusammen, der ein Zahnsegment 5 D.1 zum Eingriff in die Spannzahnstange 4 D aufweist. Die Spannzahnstange 4 D ist im Gleitstein 7 D geführt, wozu dieser Führungsleisten oder einen Bügel 7 D.1 aufweist. Ansonsten entsprechen der Aufbau und die Wirkungsweise der Variante D des Spannelementes dem bzw. der der Ausführungsform A.
Eine fünfte Ausführungsform E (Fig. 5) der Spannvorrichtung ist auch im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Ausführungsform A. An die Kolbenstange 3, auf welcher koaxial das Tellerfederpaket 6 sitzt, ist ein Kniehebel 19 E angelenkt, der sich mit seinem einen Arm 19 E.1 auf der Grundplatte 1 und mit seinem anderen Arm 19 E .2 am werkstückabgewandten Ende des Spannhebels 5 abstützt. Dieser ist im Gleitstein 7 schwenkbar gelagert, wobei der letztere mit dem Grundkörper 1 durch die Vorspanneinrichtung 8 verbunden ist. Dabei kann eine Vorspannkraft nach der Anlage der Spannfläche 5.1 am Werkstück 13 durch die Vorspanneinrichtung 8 aufgebracht werden. Die Entlastung des Tellerfederpaketes 6 liefert dann die eigentliche Festspannkraft. Die Lösung erfolgt als Umkehrung des Festspannvorganges.
Bei allen Ausführungsformen A-E der Spannvorrichtung kann die Vorspanneinrichtung 8 in verschiedenen Varianten ausgeführt sein.
Die einfachste Variante, welche in jede der bespielsweisen Ausführungsformen A-E der Spannvorrichtung eingebaut ist, weist eine Vorspannschraube 8.1 auf, welche von Hand betätigbar ist. Auf dieser Vorspannschraube 8.1 sitzt zwischen Gleitstein 7 und Grundkörper 1 eine Schraubenfeder 8.2, welche beide Bauteile gegeneinander verspannt. In einem der Bauteile, beispielsweise im Gleitstein 7, ist das Muttergewinde 8.3 der Vorspannschraube 8.1 drehfest angeordnet.
Bei Betätigung der Vorspannschraube 8.1 von Hand von der dem Gleitstein 7 abgewandten Seite der Spannvorrichtung aus werden der Grundkörper 1 und der Gleitstein 7 gegen oder mit der Kraft der Schraubenfeder 8.2 aufeinander zu bzw. voneinander wegbewegt. Dadurch wird der Spannhebel 5 gegen das Werkstück 13 vorgespannt.
Bei einer anderen Vorspanneinrichtung 8 (Fig. 6) erfolgt ihre Betätigung nicht von Hand, sondern durch eine erste Variante einer Vorspannantriebseinrichtung.
Bei dieser ist die Vorspannschraube 8.1 an ihrem einen Ende wieder via ein Muttergewinde 8.3 mit dem Gleitstein 7 verbunden und weist an ihrem anderen Ende ein Getriebe 8.4 auf. Dieses Getriebe ist beispielsweise ein Zahnstangenritzel-Getriebe, wobei die Zahnstange mit einem pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Linearmotor 8.5 verbunden ist.
Selbstverständlich kann die Vorspannschraube 8.1 auch direkt durch einen Drehantrieb, beispielsweise einen geeigneten Elektromotor, betätigt werden.
Bei einer weiteren Vorspanneinrichtung 8 (Fig. 7) ist anstelle einer Vorspannschraube eine Vorspannstange 8.6 mit ihrem einen Ende im Gleitstein 7 gelagert und an ihrem anderen Ende mit Kraftrichtungsumlenkelementen 8.7 mit einem Linearmotor 8.8 gekuppelt. Diese Kraftrichtungsumkehrelemente können wie dargestellt je ein auf der Vorspannstange 8.6 sowie auf einer Stange 8.8.1 des Linearmotors 8.8 angeordneter Keil 8.7.1 bzw. 8.7.2 sein, die bei Bewegung aneinander gleiten und die Bewegung des Linearmotors 8.8 auf die Vorspannstange 8.6 übertragen.
Selbstverständlich kann der Linearmotor auch direkt mit der Vorspannstange ohne Zwischenschaltung von Kraftrichtungsumlenkelementen verbunden, also direkt angetrieben sein.
Bei einer wieder anderen Vorspanneinrichtung 8 (Fig. 8) ist auch anstelle einer Vorspannschraube eine Vorspannstange 8.6 mit ihrem einen Ende im Gleitstein 7 fixiert gelagert und an ihrem anderen Ende mit einem Exzenter 8.9 gekuppelt, der auf der Welle 8.10 eines Drehantriebes 8.11, beispielsweise eines geeigneten Elektromotors, sitzt.
Bei Drehung des Exzenters 8.9 wird die Vorspannstange 8.6 mit oder gegen die Kraft der zwischen dem Gleitstein 7 und dem Grundkörper 1 angeordneten Schraubenfeder 8.2 verstellt.
Die Spannvorrichtung kann zur hydraulischen oder pneumatischen Durchführung des Vorspann- und des Festspannvorganges eingerichtet sein. Dazu liegt gemäß einer ersten Variante (Fig. 11a) der Spannzylinder der Zylinder-Kolben-Einheit 2 über ein Drosselventil 25.1 mit parallel geschaltetem ersten Rückschlagventil 25.2 an einem Spann-/Löseventil 25.3, das an einen Druckmittelgeber, z. B. eine Pumpe, angeschlossen ist. Außerdem liegt an diesem Spann-/ Löseventil 25.3 ein Verzögerungsventil 25.4 mit einem parallel geschalteten zweiten Rückschlagventil 25.5, und daran ist der Linearmotor der Vorspanneinrichtung 8 angeschlossen.
Bei einer zweiten Variante (Fig. 11b) der Druckmittelsteuerung für die Spannvorrichtung ist das Spann-/ Löseventil 25.3 als elektrisch steuerbares Bauteil ausgebildet und vorzugsweise mit einem elektrischen Verzögerungsglied 25.6, das an einem Hauptschalter 25.7 liegt, verbunden. An das Verzögerungsglied 25.6 ist ein elektrisch steuerbares Steuerventil 25.8 angeschlossen, das an den aus der ersten Variante nach Fig. 11a bekannten Steuerkreis mit dem ersten Rückschlagventil 25.2 anstelle des Drosselventils 25.1 angeschlossen ist.
Durch das Verzögerungsglied 25.6 kann das Vorspannen um ein definiertes, aber veränderbares Zeitintervall vor dem Festspannen erfolgen. Dies kann für einzelne Anwendungsfälle von Vorteil sein.
Es wäre aber auch möglich, im Bereich der Festspannvorrichtungen Ventile vorzusehen, die nach ihrem Justieren gegenüber dem Werkstück den Vorspannvorgang auszulösen gestatten. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von mehreren Spannvorrichtungen an einem, beispielsweise größeren, Werkstück von Vorteil. Nachdem alle Spannvorrichtungen im Vorspannzustand sind, könnte das eigentliche Festspannen zentral von z. B. einem Steuerpult ausgelöst werden.
Jede der Varianten der Spannvorrichtung kann eine Reguliereinrichtung 30 für die Einstellung der Kraft des Tellerfederpaketes 6 aufweisen.
In der einfachsten Ausführungsform (Fig. 9) weist eine solche Reguliereinrichtung 30 eine Mutter-Bolzen-Einheit 30.1, 30.2 auf, die zwischen dem Spannelement 4 und dem Tellerfederpaket 6 angeordnet ist. Durch Verstellen der Mutter 30.2, welche sich beispielsweise auf dem Tellerfederpaket 6 abstützt, gegenüber dem Bolzen 30.1, welcher sich beispielsweise auf dem Spannelement 4 abstützt, kann die wirksame Spannkraft reguliert werden.
Eine andere Ausführungsform (Fig. 10) der Reguliereinrichtung 30 besitzt eine am vom Spannelement 4 abgewandten Ende des Tellerfederpaketes 6 an diesem anliegende Druckplatte 30.3, vorzugsweise konzentrisch zur Kolbenstange 3 angeordnet, an der ein Zustellkeil 30.5 einer sich am Gehäuse der Zylinder-Kolben--Einheit 2 abstützenden Zustellvorrichtung 30.5 anliegt. Mit dem Zustellkeil 30.5 ist ein Zustellmotor 30.6 verbunden. Ist dieser wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Drehmotor, dann befindet sich zwischen ihm und dem Zustellkeil 30.5 ein Schraubglied 30.7 zur Umsetzung der Rotationsbewegung in die Translationsbewegung des Zustellkeils 30.5. Es kann aber auch ein elektrischer oder hydraulischer oder pneumatischer Linearmotor vorgesehen sein, der direkt auf den Zustellkeil 30.5 wirkt.
Bei einer wieder anderen Ausführungsform der Reguliereinrichtung 30 kann ein auf den Kolbenweg der Zylinder-Kolben--Einheit 2 einwirkendes Wegbegrenzungsmittel, beispielsweise eine Stellschraube, Anschläge oder dgl., vorgesehen sein. Durch die Hubwegbegrenzung des Kolbens kann auch die Federkraft reguliert werden.
Durch die exakte Festlegbarkeit und Regulierbarkeit der Federvorspannung und das durch die Vorspanneinrichtung 8 ebenfalls genau festlegbare Vorspannen des Werkstücks 13 sowie durch die als Anschläge ausbildbaren Stirnseiten des Spannhebels bzw. des Gleitsteins ist eine sehr genaue und reproduzierbare Spannkraft erreichbar.
Besonders vorteilhaft ist die hier beschriebene Spannvorrichtung bei Verwendung mehrerer Spannvorrichtungen an einem Werkstück, weil mit dieser Spannvorrichtung entweder an allen Spannstellen exakt gleiche Festspannkräfte oder auf die jeweilige Spannstelle abgestimmte Festspannkräfte voreinstellbar und aufbringbar sind. Dies ist besonders wichtig bei Werkstücken, deren Spannstellen entweder mit gleichen Kräften oder zufolge verschiedener Dimensionierung an den Spannstellen mit unterschiedlichen Spannkräften belastbar sind, um Verspannungen im Werkstück zu vermeiden. Der gleichzeitige Spannvorgang an allen Spannstellen ist von Vorteil und kann außerdem automatisch gesteuert erfolgen.

Bezugszeichen
Fig. 1
1 Grundkörper
1.1 Führungsfortsatz des Grundkörpers
2 Zylinder-Kolben-Einheit
3 Kolbenstange
4 Spannelement
5 Spannhebel
5.1 Spannfläche des Spannhebels
6 Tellerfederpaket/Kraftspeicher
7 Gleitstein
7.1 Führungsfortsatz des Gleitsteins
7.2 T-Fuß des Gleitsteins
8 Vorspanneinrichtung
8.1 Vorspannschraube
8.2 elastisches Element (Schraubenfeder) der Vorspanneinrichtung
8.3 Muttergewinde der Vorspannschraube
9 Feder (gummielastisches Element)
10 Auflageelemente
11 Anschluß für Hydraulikleitung
12 Aufspannplatte
13 Werkstück oder Werkzeug
15 Bolzen
16 Anschlag
4A Schubkeil
4 A.1 Schenkel des Schubkeils
5 A.2 Schenkel des Spannhebels
10 A Auflagekugel/Auflagewalzen
Fig. 2:
4 B Lenker
5 B.3 Lenkerbahn
Fig. 3:
4 C.1 Spannzahnstange
4 C.2 Spannexzenter
Fig. 4:
4 D Spannzahnstange
5 D Spannhebel
5 D.1 Zahnsegment
7 D Gleitstein
7 D.1 Bügel des Gleitsteins
Fig. 5:
E Kniehebel
E.1 ein (erster) Arm des Kniehebels
E.2 anderer (zweiter) Arm des Kniehebels
Fig. 6:
8.4 Getriebe der Vorspanneinrichtung
8.5 Linearmotor der Vorspanneinrichtung
8.15 Vorspannantriebseinrichtung
Fig. 7:
8.6 Vorspannstange
8.7 Kraftrichtungsumlenkelemente
8.7.1 Keilelement
8.7.2 Gegenkeilelement
8.8 Linearmotor
8.8.1 Stange des Linearmotors
8.15 Vorspannantriebseinrichtung
Fig. 8:
8.9 Exzenter
8.10 Welle eines Drehmotors
8.11 Drehantrieb
8.15 Vorspannantriebseinrichtung
Fig. 9:
30 Reguliereinrichtung
30.1 Bolzen der Reguliereinrichtung
30.2 Mutter der Reguliereinrichtung
Fig. 10:
30.3 Druckplatte
30.4 Zustellvorrichtung
30.5 Zustellkeil
30.6 Zustellmotor
30.7 Schraubglied
Fig. 11a, 11b:
25.1 Drosselventil
25.2 1. Rückschlagventil
25.3 Spann-/Löseventil
25.4 Verzögerungsventil
25.5 2. Rückschlagventil
25.6 Verzögerungsglied
25.7 Hauptschalter
25.8 Steuerventil

Claims

1. Spannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken oder Werkzeugen auf einer mit T-Nuten versehenen Aufspannplatte von Werkzeugmaschinen, mit einem Grundkörper, in dem eine Zylinder-Kolben-Einheit angeordnet ist, an deren Kolbenstangenende ein Spannelement befestigt ist, welches mit einem schwenkbar gelagerten Spannhebel zur Ausübung der Spannkraft zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kolbenstange (3) der Zylinder-Kolben-Einheit (2) ein zwischen dem Grundkörper (1) und dem Spannelement ( 4) wirkender, durch die Zylinder-Kolben-Einheit (2) spannbarer Kraftspeicher (6) zur Ausübung der Spannkraft angeordnet ist, und daß der Spannhebel (5) in einem mit einem T-Fuß (7.2) in eine T-Nut der Aufspannplatte (12) einschiebbaren Gleitstein (7) gelagert ist, der mit dem Grundkörper (1) über eine Vorspanneinrichtung (8) verbunden ist, mit welcher der Grundkörper (1) gegen den Gleitstein (7) bewegbar und damit das Spannelement (4) in Wirkverbindung mit dem Spannhebel (5) bringbar ist, zum Verspannen des Gleitsteins (7) in der T-Nut und zugleich zur Ausübung einer Vorspannkraft auf das zu spannende Werkstück oder Werkzeug (13).

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) als ein sich auf dem Grundkörper abstützender U-förmiger Schubkeil (4 A) ausgebildet ist, der an seinen beiden keilförmigen Schenkeln (4 A .1) zum Zusammenwirken mit dem Spannhebel (5) Übertragungselemente aufweist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) ein an seinem einen Ende mit dem Grundkörper (1 ) schwenkbar verbundener Lenker (4 B) ist, der in Wirkverbindung mit der Kolbenstange (3) und dem Spannhebel (5) zur Übertragung der Spannkraft steht.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) als eine sich auf dem Grundkörper abstützende Spannzahnstange (4 C.1) ausgebildet ist, die auf einen im Gleitstein (7) gelagerten Spannexzenter (4 C.2) einwirkt, welcher am Spannhebel (5) anliegt.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) als eine sich am Gleitstein (7 D) abstützende Spannzahnstange (4 D) ausgebildet ist, die auf einen ein Zahnsegment (5 D.1) aufweisenden Spannhebel (5 D) einwirkt, der im Gleitstein (7 D) gelagert ist.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (4) als ein sich mit seinem einen Arm auf dem Grundkörper (1) und mit seinem anderen Arm am Spannhebel (5) abstützender Kniehebel (19 E) ausgebildet ist.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (6) ein Tellerfederpaket ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder-Kolben-Einheit (2) als eine den Kraftspeicher (6) bei Druckbeaufschlagung komprimierende Einheit ausgebildet ist.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (8) eine Vorspannstange (8.6) aufweist, welche ein koaxial angeordnetes, gummielastisches Element (9) trägt, das sich einerseits an dem Grundkörper (1) und andererseits am Gleitstein (7) abstützt und diese auseinanderspannt, wobei die Vorspannstange (8.6) mit einer Vorspannantriebseinrichtung (8.15) verbunden ist.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannantriebseinrichtung (8.15) zur Durchführung des Vorspannvorganges ferngesteuert betätigbar ist.

11. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannantriebseinrichtung (8.15) ein Verschiebeantrieb für die Vorspannstange (8.6) ist.

12. Spannvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannantriebseinrichtung (8.15) ein Drehantrieb für die Vorspannstange (8.6) ist.

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb einen an einen Drehmotor (8.10 ) angeschlossenen Exzenter (8.9) aufweist, der mit der Vorspannstange (8.6) zu deren Längsverschiebung in Wirkverbindung steht.

14. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb einen direkt auf die Vorspannstange (8.6) wirkenden Linearmotor aufweist.

15. Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeantrieb einen über Kraftrichtungsumlenkelemente (8.7) indirekt auf die Vorspannstange (8.6) wirkenden Linearmotor (8.8) aufweist.

16. Spannvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftrichtungsumlenkelemente (8.7) Keil- und Gegenkeilelemente (8.7.1, 8.7.2) am Linearmotor (8.8) bzw. an der Spannstange (8.6) sind.

17. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb einen Drehmotor aufweist, der direkt mit der Vorspannstange (8.6), welche als Spannschraube ausgebildet ist, zusammenwirkt.

18. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb einen Drehmotor aufweist, der über ein Getriebe mit der Vorspannstange (8.6), welche als Vorspannschraube ausgebildet ist, zusammenwirkt.

19. Spannvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Schraubengetriebe ist.

20. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb einen Linearmotor (8.5) aufweist, der über ein Getriebe (8.4) mit der Vorspannstange (8.6), welche als Vorspannschraube ausgebildet ist, zusammenwirkt.

21. Spannvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (8.4) ein Zahnstangen-Zahnradgetriebe ist.

22. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kraftspeicher (6) eine Reguliereinrichtung (30) zur Regulierung der Spannkraft in Wirkverbindung steht.

23. Spannvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung (30) fernbetätigbar ist.

24. Spannvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung (30) ein Wegbegrenzungsmittel für die Kolbenstange (3) zur Begrenzung des Vorspannweges des Tellerfederpaketes (6) ist.

25. Spannvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung (30) aus einer Bolzen-Muttereinheit (30.1, 30.2) besteht, welche zwischen Spannelement (4) und Kraftspeicher (6) eingesetzt ist und bei ihrer Verstellung diesen mehr oder weniger vorspannt.

26. Spannvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung (30) eine Druckplatte (30.3), welche am Kraftspeicher ( 6) anliegt, aufweist, an der eine Zustellvorrichtung (30.4) zur Regulierung der Vorspannung des Kraftspeichers (6) angreift.

27. Spannvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Zustellvorrichtung (30 ) einen mit der Druckplatte (30.3) zusammenwirkenden Zustellkeil (30.5) aufweist, der sich am Gehäuse der Zylinder-Kolben--Einheit (2) abstützt und mit einem Zustellmotor (30.6) verbunden ist.

28. Spannvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustellmotor (30.6) ein Linearmotor ist.

29. Spannvorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Zustellmotor (30.6) ein Drehmotor ist und daß ein Schraubglied (30.7) die Rotationsbewegung in die Translationsbewegung des Zustellkeils (30.5) umsetzt.

30. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungselemente Rollelemente sind.

31. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungselemente sich nach der Schwenkbewegung des Spannhebels (5) einstellende Gleitelemente sind.

32. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Zylinder-Kolben-Einheit (2) als auch die Vorspanneinrichtung (8) durch einen elektrischen und/oder Fluid-Steuerkreis aufeinander abgestimmt betätigbar sind.