DE3615743A1 - Spannzangen-spannstock fuer hohe spannkraefte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spannzangen-Spannstock mit einer mittels eines Kolbens verschiebbaren Spannhülse, die bei einer Kolbenbewegung in einer Richtung die Spannzange über eine Schrägfläche in die Schließstellung drückt, und eine Kolbenbewegung entgegengesetzter Richtung die Spannzange zum Öffnen freigibt.

Solche Spannstöcke werden an Bearbeitungsmaschinen befestigt. In den Spannstock wird eine handelsübliche Spannzange eingesetzt, welche in ihrer Schließstellung ein zu bearbeitendes Werkstück hält.

Bekannte Spannstöcke für große Spannkräfte arbeiten mit einem hydraulischen Antrieb. Solche Hydraulikantriebe haben jedoch den Nachteil, daß gewöhnlich Hydraulikflüssigkeit austritt und der Spannstock während der Einspanndauer des Werkstücks mit der Hydraulikquelle verbunden bleiben muß. Dies führt insbesondere dann, wenn der Spannstock auf einem Drehtisch zu montieren ist, zu aufwendigen Konstruktionen.

Bei bekannten Spannstöcken wird die Spannhülse beim Öffnen nicht durch den Spannstock zurückgezogen, sondern sie soll sich dadurch zurückbewegen, daß sie freigegeben wird und die Spannzange so gegen sie drückt, daß über die Schrägfläche eine Rückstellbewegung stattfindet. In der Praxis ergibt sich dabei häufig ein Klemmen, so daß die Spannhülse tatsächlich erst öffnet, wenn durch einen Schlag auf die Spannhülse eingewirkt wird. Dies ist unerwünscht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spannstock der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem durch eine Zwangsrückstellung der Spannhülse die Spannzange sicher öffnet.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Spannstock der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß beiderseits des Kolbens druckbeaufschlagbare Druckluftkammern vorgesehen sind, daß zwischen dem Kolben und der Spannhülse Klemmkörper angeordnet sind, die bei der Kolbenbewegung in Richtung der Schließstellung die Spannhülse in Schließstellung schieben und klemmen, und daß zwischen dem Kolben und der Spannhülse eine Unterdruckkammer ausgebildet ist, in der durch die Kolbenbewegung in Richtung der Öffnungsstellung ein Unterdruck entsteht, der die Spannhülse in die Öffnungsstellung zieht.

Dabei wird die Spannzange durch mechanische Mittel in der Schließstellung festgeklemmt. Um sie in die Öffnungsstellung zu bringen, wird die Spannhülse über den Unterdruck zwangsweise zurückgezogen, so daß die Spannzange ohne weiteres öffnet. Günstig dabei ist auch, daß die Passungen der Spannhülse im Spannstock eng toleriert sein können. Nach dem Stand der Technik würde eine enge Tolerierung der Lagerung der Spannhülse im Spannstock ein Klemmen der Spannhülse herbeiführen, wenn sie in ihre Öffnungsstellung gebracht werden soll.

Durch die Unterdruck-Rückstellung der Spannhülse ist auch erreicht, daß ein kurzer Hub für die Bewegung der Spannhülse von der Öffnungsstellung in die Schließstellung ausreicht und für die Rückstellbewegung eine mechanische Kopplung zwischen dem Kolben und der Spannhülse nicht nötig ist. Durch die kolbenseitige und die spannhülsenseitige Gestaltung der Unterdruckkammer lassen sich die Rückstellkraft und der Rückstellweg der Spannhülse festlegen.

In Weiterbildung der Erfindung sind die Klemmkörper in der Unterdruckkammer angeordnet. Sie werden konstant mit Schmieröl versorgt. Dadurch bleibt die Gleitfähigkeit erhalten und die Rückwärtsbewegung des Kolbens ist begünstigt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist für die Klemmkörper am Kolben eine Öffnungsschräge und eine an diese anschließende Druckschräge ausgebildet, wobei die Druckschräge in einem flachen Winkel zur Längsachse und die Öffnungsschräge in einem steileren Winkel zur Längsachse steht. Durch die steile Öffnungsschräge ist erreicht, daß eine weite Öffnung der Spannzange möglich ist, ohne daß hierfür ein langer Kolbenhub erforderlich ist. Die flache Druckschräge des Kolbens gewährleistet einen hohen Spanndruck auch bei der Verwendung von Druckluft zum Betrieb des Kolbens.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt eines Spannstocks mit einer Spannzange,

Fig. 2 eine Detailansicht zu Fig. 1,

Fig. 3 einen Spannstock für zwei Spannzangen und

Fig. 4 einen rotierenden Spannstock mit feststehender Druckluftzuführung.

Ein Spannstock weist ein Gehäuse (1) auf, in dem eine Buchse (2) druckdicht und mittels eines Rings (3) axial gehalten ist. In das Gehäuse (1) ist ein unterer Abschlußdeckel (4) eingeschraubt, in den ein Stützring (5) dicht eingesetzt ist.

In der Buchse (2) ist eine Spannhülse (6) axial verschieblich gelagert. Gegen Drehung ist sie mittels eines Führungsstiftes (7) gesichert. Auf die Buchse (2) ist ein oberer Spanndeckel (8) aufgeschraubt, der mit einem Sicherungsstück (9) festlegbar ist.

Der Innenumfang der Spannhülse (6) ist zur Aufnahme einer Spannzange (10) ausgelegt. Im Ausführungsbeispiel ist eine Druckspannzange dargestellt. Die Spannhülse (6) kann auch für eine Zugspannzange oder sonstige Spannzangen ausgelegt werden. Die Spannhülse (6) weist eine konische Schließschräge (11) für die Spannzange (10) auf.

Zwischen dem Gehäuse (1), der Buchse (2), dem unteren Abschlußdeckel (4) und dem Stützring (5) besteht ein Ringraum, in den ein ringförmiger Kolben (12) und an diesen angrenzende Klemmkugeln (13) eingesetzt sind. Diese umschließen die Spannhülse (6). Sie stehen einer Anschlagsschräge (14) der Spannhülse (6) gegenüber und liegen auf dem Stützring (5) auf. Der Kolben (12) weist einen Ringfortsatz (15), an dem für die Klemmkugeln (13) eine Druckschräge (16) und an diese anschließend eine Öffnungsschräge (17) ausgebildet ist. Die Öffnungsschräge (17) steht steiler zur Längsachse als die Druckschräge (16).

Durch diese Anordnung ist einerseits des Kolbens (12) eine Druckluftkammer (18) und andererseits des Kolbens (12) eine Druckluftkammer (19) sowie eine Unterdruckkammer (20) gebildet, in der die Klemmkugeln (13) liegen.

Die Druckluftkammer (18) ist gegen die Druckluftkammern (19) mittels eines Dichtrings (21) und gegen die Unterdruckkammer (20) mittels eines Dichtrings (22) abgedichtet. Die Druckluftkammer (19) ist gegen die Unterdruckkammer (20) mittels eines Dichtrings (23) abgedichtet. Zur Abdichtung nach außen sind weitere Dichtringe (26) vorgesehen.

Die Unterdruckkammer (20) ist mit einem Hochdruckschmieröl gefüllt. Die Füllung ist über einen Einlaß, der eine Verschlußkugel (24) und einen Gewindestift (25) aufweist, etwa bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung gefüllt, also in der Stellung, in der das Volumen der Unterdruckkammer (20) klein ist.

Die Funktionsweise des beschriebenen Spannstocks ist etwa folgende:

In der in Fig. 1 dargestellten Stellung ist der Kolben (12) durch Druckluft in der Druckluftkammer (18) nach unten gedrückt. Die Klemmkugeln (13) sind dabei über die Druckschräge (16) des Kolbens (12) an die Anschlagsschräge (14) der Spannhülse (6) gepreßt, wodurch die Schließschräge (11) der Spannhülse (6) so auf die Spannzange (10) drückt, daß diese ein nicht näher dargestelltes Werkstück festspannt. Durch die Verwendung von Druckluft ist eine gewisse Nachspannwirkung in der Weise erreicht, daß sich bei einem Rütteln am Werkstück die Einspannung nicht lockert. Bei der in Fig. 1 dargestellten Schließstellung beeinträchtigt die Ölfüllung der Unterdruckkammer (20) die Klemmwirkung der Klemmkugeln (13) nicht.

Soll die Spannzange (10) geöffnet werden, dann wird die Druckluftkammer (19) mit Druckluft beaufschlagt und die Druckluftkammer (18) entlüftet. Dadurch verschiebt sich der Kolben in Richtung des Pfeiles (A), wobei die Druckschräge (16) an den Klemmkugeln (13) gleitet. Gelangt die Öffnungsschräge (17) vor die Klemmkugeln (13), dann ist die Spannhülse (6) frei für eine Bewegung in Öffnungsrichtung (O). Durch die Kolbenbewegung baut sich gleichzeitig ein Unterdruck in der Unterdruckkammer (20) auf, der die Spannhülse (6) in Öffnungsrichtung (O) saugt. Dadurch entfernt sich die Schließschräge (11) der Spannhülse (6) von der Spannzange (10), so daß diese unter der Wirkung ihrer Federelastizität nun öffnen kann. Sie muß dabei nicht die Spannhülse (6) verschieben.

Soll die Spannzange (10) wieder geschlossen werden, dann wird die Druckluftkammer (18) mit Druckluft beaufschlagt. Dadurch bewegt sich der Kolben (12) entgegen der Richtung des Pfeiles (A) und die Druckschräge (16) beaufschlagt die Klemmkugeln (13), die dadurch zunehmend gegen die Anschlagsschräge (14) gedrückt werden. Dabei verschiebt sich die Spannhülse (6) entgegen der Richtung des Pfeiles (O), so daß ihre Schließschräge (11) die Spannzange (10) wieder spannt. Dadurch wird auch das Schmieröl an die hochbelasteten Klemmkugeln (13) gedrückt, so daß diese immer geschmiert werden.

Für die Bewegung der Spannhülse (6) von der Öffnungsstellung in die Schließstellung genügt ein Hub des Kolbens (12) von etwa 13 mm, wobei der Teil des Hubes, in dem die Druckschräge (16) an den Klemmkugeln (13) wirksam ist, wesentlich größer ist, als der andere Teil des Hubes, in dem die Öffnungsschräge (17) wirksam ist. Beispielsweise beträgt der Hub der Druckschräge (16) 9 mm und der Hub der Öffnungsschräge (17) 4 mm.

Die Druckschräge (16) erzeugt eine Spannzangendurchmesseränderung von 0,4 mm bei 9 mm Hub. Die Öffnungsschräge (17) erzeugt eine Spannzangendurchmesseränderung von 0,5 mm bei 4 mm Hub. Dadurch ist eine Gesamtdurchmesseränderung von 0,9 mm erreicht.

In Fig. 2 ist ein gekoppeltes Ventil (27) für die Druckluftzufuhr zu den Druckluftkammern (18, 19) gezeigt. Am Gehäuse (1) ist ein Druckluftanschluß (28) vorgesehen, der über eine Bohrung (29) in die Druckluftkammer (19) führt. Ein weiterer Druckluftanschluß (30) ist über einen mittels einer Feder (31) belasteten Ventilkörper (32) an die Druckluftkammer (18) angeschlossen. Zwischen der Bohrung (29) und dem Ventilkörper (32) ist ein Kolben (33) mit einer Kolbenstange (33) gelagert. Wird der Druckluftanschluß (30) druckbeaufschlagt, dann öffnet der Ventilkörper (32) gegen die Kraft der Feder (31) und die Druckluftkammer (18) wird unter Druck gesetzt, so daß sich der Kolben (12) verschiebt. Besondere Maßnahmen zur Entlüftung der Druckluftkammer (19) erübrigen sich, da diese sich von selbst entlüftet, wenn ihr Druckluftanschluß (28) offen ist. Der Ventilkörper (32) wirkt als Rückschlagventil, so daß auch nach dem Abnehmen einer Druckluftleitung vom Druckluftanschluß (30) der Überdruck in der Druckluftkammer (18) erhalten bleibt.

Wird zum Öffnen der Spannzange (10) Druckluft an den Druckluftanschluß (28) gelegt, dann wird dadurch der Kolben (33) so verschoben, daß die Kolbenstange (33) auf den Ventilkörper (32) drückt, wodurch sich die Druckluftkammer (18) entlüftet. Die an die Druckluftkammer (19) angeschlossene Druckluft verschiebt den Kolben (12).

Günstig dabei ist, daß die Druckluft nicht während der gesamten Bearbeitung des Werkstücks an den Spannstock angeschlossen bleiben muß. Solche Spannstöcke eignen sich daher zur Montage an Drehtischen und Transfertischen sowie überall dort, wo Spannapparate ohne festen Anschluß bewegt werden sollen, und nur an einer Stelle das Spannen und Entspannen der Spannzangen erfolgen soll.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist ein Spannstock für zwei Spannzangen (10, 10′) dargestellt. Die Spannzangen (10, 10′) sind hier von Lamellenspannzangen gebildet. Statt deren kann jedoch auch eine normale Druckspannzange eingesetzt werden. Die beiden Spannzangen (10, 10′) sind vorgesehen, um gemeinsam ein Werkstück einzuspannen. Dies ergibt eine große Einspannlänge, was insbesondere bei Automatenbearbeitung von Stangen-Drehteilen günstig ist. Der Spannstock rotiert bei diesem Einsatzfall an der Spindel einer Drehmaschine.

Der Spannstock nach Fig. 3 weist außer der Spannhülse (6) eine weitere Spannhülse (6′) auf. Diese ist mit einer Schließschräge (11′) für die Spannzange (10′) und einer Anschlagsschräge (14′) versehen, der die Klemmkugeln (13) zugeordnet sind. Die Klemmkugeln (13) liegen zwischen den Anschlagsschrägen (14, 14′).

Für die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 gilt das oben Gesagte. Bei einer Beaufschlagung der Druckluftkammer (18) werden von den Spannhülsen (6 bzw. 6′) beide Spannzangen (10, 10′) gespannt. Entsprechend werden bei einer Druckbeaufschlagung der Druckluftkammer (19) beide Spannzangen (10, 10′) zwangsweise durch den in der Unterdruckkammer (20) entstehenden Unterdruck entspannt.

Der mit der Spindel rotierende Spannstock kann bei Stillstand der Spindel über die beiden Anschlüsse (28, 30) mittels einer einfachen Preßluftpistole gespannt oder entspannt werden. Durch diese Anordnung kann ohne komplizierte Luftzuführung gespannt bzw. entspannt werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist der anhand von Fig. 3 beschriebene Spannstock gezeigt. Der rotierende Spannstock ist hier jedoch mit einem stillstehenden Preßluftzuführungsring (35) verbunden. Die Druckluftanschlüsse (28, 30) sind am Preßluftzuführungsring (35) stationär vorgesehen. Sie münden in je einen Ringkanal (36, 37). Diese stehen mit dem Ventil (27) über Dichtungsringe (38) in Verbindung. Zur rotierenden Führung sind drei am Umfang verteilte in eine Umfangsnut (39) eingreifende Führungskörper (40) am Preßluftzuführungsring (35) angeordnet. Außerdem sind Gleitringe (41) vorgesehen, denen zur Verbesserung der Gleitwirkung über Kanäle (42) ein Druckluft-Ölgemisch zugeführt wird.

Eine Druckluftbeaufschlagung der Druckluftanschlüsse (28, 30) erfolgt nur beim Spannen und Entspannen. Der Verschleiß an den Dichtungsringen (38) ist dadurch stark verringert.

Claims (11)

1. Spannzangen-Spannstock mit einer mittels eines Kolbens verschiebbaren Spannhülse, die bei einer Kolbenbewegung in einer Richtung die Spannzange über eine Schrägfläche in die Schließstellung drückt, und eine Kolbenbewegung entgegengesetzter Richtung die Spannzange zum Öffnen freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Kolbens (12) druckbeaufschlagbare Druckluftkammern (18, 19) vorgesehen sind, daß zwischen dem Kolben (12) und der Spannhülse (6) Klemmkörper (13) angeordnet sind, die bei der Kolbenbewegung in Richtung der Schließstellung die Spannhülse (6) in Schließstellung schieben und klemmen, und daß zwischen dem Kolben (12) und der Spannhülse (6) eine Unterdruckkammer (20) ausgebildet ist, in der durch die Kolbenbewegung in Richtung der Öffnungsstellung ein Unterdruck entsteht, der die Spannhülse (6) in die Öffnungsstellung zieht.

2. Spannzangen-Spannstock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (20) mit Schmieröl gefüllt ist.

3. Spannzangen-Spannstock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper (13) in der Unterdruckkammer (20) angeordnet sind.

4. Spannzangen-Spannstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Klemmkörper (13) am Kolben (12) eine Öffnungsschräge (17) und eine an diese anschließende Druckschräge (16) ausgebildet ist, wobei die Druckschräge (16) in einem flachen Winkel zur Längsachse und die Öffnungsschräge (17) in einem steileren Winkel zur Längsachse steht.

5. Spannzangen-Spannstock nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägen (16, 17) an einem Ringfortsatz (15) des Kolbens (12) ausgebildet sind, die in der Unterdruckkammer (20) liegen.

6. Spannzangen-Spannstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkörper von Klemmkugeln (13) gebildet sind.

7. Spannzangen-Spannstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (20) neben der unteren Druckluftkammer (19) liegt und gegen diese abgedichtet ist.

8. Spannzangen-Spannstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) ringförmig die Spannhülse (6) umschließt.

9. Spannzangen-Spannstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für eine zweite Spannzange (10) eine zweite Spannhülse (6) vorgesehen ist, die von den Klemmkörpern (13) in die Schließstellung geschoben und geklemmt wird und der Unterdruck auch die zweite Spannhülse (6) in die Öffnungsstellung zieht.

10. Spannzangen-Spannstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Luftzuführung zu den Druckluftkammern (18, 19) ein Ventil (27) mit einem Ventilkörper (32) vor der einen Druckluftkammer (18) vorgesehen ist und daß bei einer Druckluftbeaufschlagung der anderen Druckluftkammern (19) der Ventilkörper (32) von einem Kolben (33) geöffnet wird.

11. Spannzangen-Spannstock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein rotierbarer Preßluftzuführungsring (35) vorgesehen ist.