DE3625753A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung mit einem in Spannrichtung und in entgegengesetzter Richtung hin und her bewegbaren, an einer Halterung verschiebbar angeord­ neten Spannbacken.

Derartige Spannvorrichtungen sind universell einsetzbar, beispielsweise um Bauteile, Werkstücke oder ähnliche Gegen­ stände festzuspannen, abzustützen oder zu positionieren. Hierzu wird die Halterung zur Abstützung der Spannvorrichtung an einem geeigneten Widerlager, Fundament od.dgl. insbe­ sondere lösbar derart angebracht, daß der Spannbacken in unmittelbarer Nähe des handzuhabenden Gegenstandes zu liegen kommt bzw. am Gegenstand anliegt. Durch eine nachfolgende Betätigung der Spannvorrichtung fährt der Spannbacken in Richtung zum Gegenstand, d. h. in Spann­ richtung, aus und wird gegen den Gegenstand gespannt bzw. gedrückt. Auf diese Weise läßt sich der Gegenstand in einer gewünschten Lage halten oder positionieren. Die bisher bekannten Spannvorrichtungen der eingangs genannten Art sind beispielsweise als Zahnstangenwinden ausgebildet, bei denen der Spannbacken an einer mittels eines Kurbel­ triebes verstellbaren Zahnstange sitzt. Diese Spannvor­ richtungen haben den Nachteil, daß sie relativ groß bauen und daß sich mit ihnen nur geringe Spanndrücke ausüben lassen. Andere Spannvorrichtungen arbeiten auf hydrauli­ scher Basis, beispielsweise hydraulische Wagenheber, die zwar für etwas höhere Drücke geeignet sind, jedoch stark leckageanfällig sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Spannvorrichtung gemäß der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei kompaktem Aufbau und guter Handhabbarkeit hohe Spanndrücke erzeugen kann, ohne daß Leckage-Probleme auftreten.

Die obige Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der entgegen der Spannrichtung weisenden Betätigungsseite des Spann­ backens eine halterungsfeste Abstützeinrichtung gegenüber­ liegt, daß ein Verdrängungskörper vorhanden ist, der zwi­ schen einer nicht bzw. weniger weit in den Übertragungs­ bereich zwischen Spannbacken und Abstützeinrichtung hinein­ ragenden Ausgangsstellung und weiter in den Übertragungs­ bereich eintauchenden Arbeitsstellungen bewegbar ist, und daß im Übertragungsbereich eine mechanische Druckkraft- Übertragungs- und Übersetzungseinrichtung angeordnet ist, die mindestens einen, durch den in eine Arbeitsstellung fahrenden Verdrängungskörper verdrängbaren, sich hierbei an der Abstützeinrichtung abstützenden und die Betätigungs­ seite des Spannbackens druckbeaufschlagenden und dadurch den Spannbacken in Spannrichtung bewegenden Übertragungs­ körper aufweist.

Die Betätigung der Spannvorrichtung erfolgt nunmehr nicht mehr durch ein unmittelbares Einwirken auf den Spannbacken, vielmehr wird zur Bewegung der Spannvorrichtung in Spann­ richtung der Verdrängungskörper mehr oder weniger weit in den Übertragungsbereich eingefahren, wo die Bewegung des Verdrängungskörpers auf mechanische Art und Weise auf den Spannbacken übertragen wird. Hierbei kommt eine Druckkraft-Übersetzung zum Zuge, die bewirkt, daß sich der Verdrängungskörper mit geringem Kraftaufwand bewegen läßt und daß trotzdem eine extrem hohe Spannkraft seitens des Spannbackens erzeugt werden kann. Vorteilhafterweise treten hierbei keinerlei Dichtprobleme auf, da die gesamte Kraftübertragung mechanisch erfolgt, was sich zusätzlich dahingehend auswirkt, daß zugunsten einer Kosteneinsparung vollständig auf Dichtungen verzichtet werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung baut sehr kompakt und ist daher gut handzuhaben und insbesondere ohne Mühe an den jeweiligen Einsatzort transportierbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Mit der Weiterbildung nach Anspruch 2 erhält man eine progressiv ansteigende Spann­ kraft, was zur Schonung der Spannvorrichtung und auch des jeweils handzuhabenden Gegenstandes beiträgt, da der Spannbacken mit verhaltener Bewegung und mit nur geringer Intensität auf den jeweils zu spannenden Gegenstand auf­ trifft. Erschütterungen, wie sie bei schlagartigem Aufprall hervorgerufen werden, sind damit ausgeschlossen.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 6 erzielt man eine ungleichförmige Vorschubbewegung des Spannbackens in Spann­ richtung, im Rahmen derer der Spannbacken eine hohe Anfangs­ geschwindigkeit aufweist und dann langsam, allmählich in die Spannstellung übergeht. Auch dies trägt insbesondere zur Materialschonung bei.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 7 erzielt man eine symmetrische Anordnung der Übertragungskörper bezüglich des Verdrängungskörpers, so daß man eine symmetrische Kraftübertragung erhält und ein Verkanten des Spannbackens ausgeschlossen ist.

Die Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 8 bis 11 tragen zu einer Verringerung der Reibung und damit zu einer Er­ höhung des Wirkungsgrades bei der Kraftübertragung bei.

Die Weiterbildung nach den Ansprüchen 12 bis 15 ist besonders kostengünstig in der Herstellung. Ferner zeichnet sie sich durch einen hohen Kraftübersetzungsfaktor aus, mit bereits geringer, auf den Verdrängungskörper auszuübender Verstellkraft kann eine extrem hohe Spannkraft seitens des Spannbackens erzielt werden. Diesbezüglich zeichnet sich insbesondere die Weiterbildung nach Anspruch 15 aus. Mit der Weiterbildung nach Anspruch 14 wird des weiteren erreicht, daß sich die Übertragungskörper mit wenig Kraft­ aufwand verdrängen lassen. Gleiches trifft in diesem Zu­ zusammenhang auf die Weiterbildung nach Anspruch 5 zu, wenn die geneigte Umlenkfläche am Spannbacken angeordnet ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung liegt in der hohen Betriebssicherheit. Denn selbst wenn bei sich in Arbeitsstellung befindlichem Verdrängungs­ körper die auf diesen einwirkende Betätigungskraft infolge eines Störfalles wegfällt, beispielsweise wenn bei Betätigung mittels eines Pneumatikmotors die Druckluftversorgung ausfällt, so verbleibt der Verdrängungskörper in der jewei­ ligen Arbeitsstellung, da auf ihn unmittelbar keine Rückstell­ kräfte einwirken. Selbst wenn der Spannbacken in Richtung zur Abstützeinrichtung vorgespannt ist, um seine Rückstel­ lung zu gewährleisten, wirken auf den Verdrängungskörper im wesentlichen nur Querkräfte ein, während die in Längs­ richtung dieses Körpers arbeitenden Kräfte vernachlässigbar gering sind. Im Normalbetrieb kann daher die Rückstellung des Verdrängungskörpers zweckmäßigerweise durch Erzeugung eines Vakuums im Pneumatikmotor bzw. Balgkörper erreicht werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Spann­ vorrichtung in perspektivischer Darstellung und mit entfernten Gehäusewänden,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung aus Fig. 1 in Draufsicht gemäß Schnittlinie II-II aus Fig. 1, in der Ausgangsstellung des Ver­ drängungskörpers,

Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 1 und 2 in einer Arbeitsstellung in einer Darstellungsweise analog zu derjenigen aus Fig. 2,

Fig. 4 ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Spannvorrichtung,

Fig. 6 die Spannvorrichtung aus Fig. 5 im Längsschnitt in der Ausgangsstellung und

Fig. 7 die Spannvorrichtung aus Fig. 5 im Längsschnitt in einer Arbeitsstellung.

Die in den Fig. 1 bis 4 abgebildete Spannvorrichtung 1 und die in den Fig. 5 bis 7 abgebildete Spannvorrichtung 1′ besitzen prinzipiell den gleichen Aufbau, weshalb nach­ folgend der Einfachheit halber vergleichbare Bauteile beider Ausführungsformen mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Zur Unterscheidung sind allerdings die entsprechenden Bezugszeichen bei der Spannvorrichtung 1′ gemäß den Fig. 5 bis 7 zusätzlich mit einem (′) versehen.

Beide Ausführungsbeispiele 1, 1′ der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung sind mit einer als Gehäuse 2, 2′ ausge­ bildeten Halterung versehen. Das Gehäuse 2 ist als quader­ förmiger Kasten ausgebildet, der mit Ausnahme einer Öff­ nung 3 an einer seiner Längsseiten geschlossen ist. Das Gehäuse 2′ besteht aus zwei hohlzylindrischen Abschnitten 4, 4 a, die koaxial zueinander angeordnet und miteinander verschraubt sind, so daß sich außen die Gestalt eines abgestuften Zylinders ergibt. Am freien stirnseitigen Endbereich des geringeren Durchmesser aufweisenden Ab­ schnittes 4 weist das Gehäuses 2′ ebenfalls eine Öffnung 3′ auf.

Im Gehäuse 2, 2′ ist im Bereich der Öffnung 3, 3′ ein Spannbacken 5, 5′ in Gehäuse-Längsrichtung 6, 6′ verschieb­ bar gelagert. Er bildet praktisch den Verschluß des Gehäuses in der Öffnung 3, 3′. Der Spannbacken 5, 5′ befindet sich in seiner Grundstellung, die in den Fig. 2 und 6 abgebildet ist, im wesentlichen vollständig im Inneren des Gehäuses 2, 2′, wobei seine nach außen weisende Spannfläche 7, 7′ im wesentlichen bündig mit der Umrandung der Öffnung 3, 3′ abschließt. Über eine noch zu erläuternde Betätigungs­ vorrichtung ist der Spannbacken 5, 5′ durch die Öffnung 3, 3′ hindurch in eine Spannstellung mehr oder weniger weit ausfahrbar - die Bewegungsrichtung soll nachfolgend als Spannrichtung 8 bezeichnet werden -, in der er mit seiner Spannfläche 7, 7′ auf einen Gegenstand 11 einwirken kann, wie dies beispielsweise in Fig. 4 angedeutet ist. Je nach Ausführungsform kann der Spannbacken auch in der Ruhestellung schon ein Stück weit aus dem Gehäuse 2, 2′ herausgefahren sein.

Der entgegen der Spannrichtung 8 weisenden Betätigungsseite 9, 9′ des Spannbackens 5, 5′ liegt im Gehäuse-Inneren mit Abstand eine gehäusefeste Abstützeinrichtung 10, 10′ gegenüber. Sie befindet sich annähernd in der Längsmitte des jeweiligen Gehäuses. Im Bereich zwischen der Abstütz­ einrichtung 10, 10′ und der Betätigungsseite 9, 9′, der nachfolgend als Übertragungsbereich 14, 14′ bezeichnet werden soll, befindet sich eine auf mechanischer Basis arbeitende Druckkraft-Übertragungs- und Übersetzungsein­ richtung 15, 15′. Sie enthält mindestens einen Übertragungs­ körper 16, 16′, der mit einem Verdrängungskörper 17, 17′ zusammenarbeiten kann. Dieser Verdrängungskörper 17, 17′ ist zwischen einer in den Fig. 2 und 6 angedeuteten Arbeits­ stellung, in der er weniger weit in den Übertragungsbereich 14, 14′ hineinragt, und zwischen Arbeitsstellungen, in denen er weiter in den Übertragungsbereich hineinragt bzw. eintaucht (siehe Fig. 3 und 7), bewegbar.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist folgende:

Ausgehend von der Ausgangsstellung des Verdrängungskörpers 17, 17′ und der damit korrespondierenden Grundstellung des Spannbackens 5, 5′ läßt sich der Verdrängungskörper 17, 17′ in den Übertragungsbereich 14, 14′ einfahren, wobei er einen oder mehrere Übertragungskörper 16, 16′ der Übertragungs- und Übersetzungseinrichtung 15, 15′ seitlich verdrängt bzw. abdrängt, die dadurch sowohl gegen die Abstützeinrichtung 10, 10′ als auch gegen die Betäti­ gungsseite 9, 9′ gedrückt werden. Da die Abstützeinrichtung 10, 10′ ortsfest am Gehäuse 2, 2′ angeordnet ist, schaffen sich die Übertragungskörper 16, 16′ den für ihre Verdrän­ gungsbewegung erforderlichen Spielraum durch ein Verschieben des Spannbackens 5, 5′ in Spannrichtung 8; auf diese Weise wird eine auf den Verdrängungskörper 17, 17′ auszuübende geringe Verschiebekraft in eine hohe, vom jeweiligen Spann­ backen ausübbare Druckkraft bzw. Spannkraft übertragen und übersetzt.

Nun soll auf die beiden Ausführungsbeispiele 1, 1′ im einzelnen näher eingegangen werden. Bei der in den Fig. 1 bis 4 abgebildeten Spannvorrichtung 1 ist das Gehäuse- Innere quaderförmig ausgebildet. Der Spannbacken 5 weist im wesentlichen eine ebenfalls quaderförmige bzw. würfel­ förmige Grundgestalt auf, wobei an seinen in Spannrichtung 8 gesehenen vier Seitenflächen 18 jeweils Gleitflächen ausgebildet sind, mit denen er präzise geführt an ent­ sprechenden Gegenflächen 19 der Gehäusewandung entlang­ gleiten kann. In zwei einander gegenüberliegende Seiten­ flächen 18 ist jeweils eine sich in Längsrichtung 6 bzw. Spannrichtung 8 erstreckende Ausnehmung 20 eingelassen, in die ein an der zugewandten Gehäusewand verankerter Begrenzungsstift 21 hineinragt. Zwischen dem Begrenzungs­ stift 21 und der der Betätigungsseite 9 zugewandten Seite der Ausnehmung 20 stützt sich eine Druckfeder 22 ab, die den Spannbacken 5 in seine eingefahrene Grundstellung vorspannt, in der die zur Spannfläche 7 gewandte Begrenzungs­ fläche 23 der Ausnehmung 20 auf den zugehörigen Begrenzungs­ stift 21 aufgelaufen ist (siehe Fig. 2). Die Begrenzungs­ stifte 21 dienen im übrigen zur Begrenzung des in Spann­ richtung 8 ausführbaren Backenweges, der zusätzlich durch die sich in zusammengedrücktem Zustand ergebende Federlänge beeinflußt wird. Auf seiner Betätigungsseite 9 ist der Spannbacken 5 mit einer weiteren Ausnehmung 24 versehen, die sich in Spannrichtung 8 etwa bis zur Hälfte der Backen­ länge erstreckt und die gleichzeitig auf den beiden aus­ nehmungslosen Seitenflächen 8 ausmündet. Sie dient zur Aufnahme des Verdrängungskörpers 17 in dessen Arbeits­ stellungen. In Draufsicht gemäß Fig. 2 bei links und rechts liegendem Begrenzungsstift 21 weist der Spannbacken 5 nach alledem eine U-förmige Gestalt auf, wobei die beiden Schenkel 25, 25′ die Ausnehmungen 20 enthalten und ins Gehäuse-Innere weisen und wobei die von den Schenkeln wegweisende Fläche des Querbalkens 26 die Spannfläche 7 bildet.

Die betätigungsseitigen Endpartien der beiden U-Schenkel 25 sind klauenförmig ausgebildet und weisen jeweils zwei im Abstand zueinander angeordnete, entgegen der Spannrichtung 8 zeigende Haltearme 29 auf, zwischen denen jeweils eine Rolle 30 drehbar gelagert ist. Diese erstreckt sich jeweils rechtwinkelig zur Längsrichtung 6 und parallel zur zugeord­ neten, die Ausnehmung 20 enthaltenden Seitenfläche 18 des Spannbackens. Die Rollen 30 sitzen daher versenkt im jeweiligen U-Schenkel 25 und ragen mit einer Umfangs­ partie, die eine Druckkraft-Übertragungsfläche 31 darstellt, entgegen der Spannrichtung 8 in Richtung zur Abstützein­ richtung 10 aus dem Spannbacken 5 heraus.

Die Abstützeinrichtung 10 besteht bei der Spannvorrichtung 1 im wesentlichen aus zwei zylindrischen Abstützkörpern 32, die parallel zu den Rollen 30 verlaufen und von denen jeweils einer einer der Rollen 30 in der Grundstellung gesehen in Längsrichtung 6 mit Abstand gegenüberliegt.

Die beiden Rollen 30 und die beiden Abstützkörper 32 sind also in den Ecken eines gedachten Rechtecks angeordnet. Die Abstützkörper 32 sind zweckmäßigerweise Abstützrollen, die an einer Lagerachse 33 nadelgelagert sind, die ihrer­ seits an zwei einander gegenüberliegenden Gehäusewandungen festgelegt sind (bei 34). Die Mantelfläche des Abstütz­ körpers 32 bildet eine Druckkraft-Umlenkfläche 35.

Die Spannvorrichtung 1 enthält zwei Übertragungskörper 16, die jeweils von kreiszylindrischer Gestalt sind und deren Längsachsen parallel zu derjenigen der bereits er­ wähnten Rollen 30, 32 verlaufen. Sie sind unter Abstand zueinander beidseits der Längsachse 6 zwischen den beiden Rollenpaarungen 30, 32 angeordnet, wobei sie mit ihrer Mantelfläche 36 jeweils gleichzeitig an der Übertragungs­ fläche 31 und der Umlenkfläche 35 einer der beiden Rollen­ paarungen anliegen. Die beiden Übertragungskörper 16 be­ finden sich also in der in Fig. 2 abgebildeten Grundstellung des Spannbackens 5 näher an der Längsachse 6 als die Rollen­ körper 30, 32.

Der Verdrängungskörper 17 ist bei der Spannvorrichtung 1 im wesentlichen plattenförmig ausgebildet, wobei die Plattenebene in Längsrichtung 6 und parallel zu den Achsen der Rollen verläuft. In der in Fig. 2 abgebildeten Ausgangs­ stellung befindet er sich größtenteils auf der dem Spann­ backen 5 entgegengesetzten Seite der Abstützeinrichtung 10, und seine dem Spannbacken 5 zugewandte Endpartie bildet eine keilförmige Verdrängungspartie 38, deren Keilflächen ebenfalls parallel zu den Rollenachsen verlaufen.

Der Verdrängungskörper 17 ragt in der in Fig. 2 abgebildeten Ausgangsstellung mit seiner Verdrängungspartie 38 zwischen den beiden Abstützkörpern 32 hindurch geringfügig in den Übertragungsbereich 14 hinein, wobei er gleichzeitig in den Zwischenraum zwischen den beiden Übertragungskörpern 16 eintaucht. Diese liegen in der Ausgangsstellung daher mit ihrer Mantelfläche 36 jeweils an einer Keilfläche 37, einer Übertragungsfläche 31 und einer Umlenkfläche 35 an. Sie sind somit von drei Seiten her lagefixiert, so daß sie keiner separaten Führung bedürfen und vorteil­ hafterweise schwimmend gelagert sind. Lediglich ihre Länge ist auf die Breite des Gehäuse-Innenraumes abgestimmt, so daß sie in ihrer Axialrichtung lagefixiert und dennoch in Querrichtung verschieblich sind. Wird nun der Verdrän­ gungskörper 17 auf später noch zu erläuternde Art und Weise betätigt und in Spannrichtung verschoben, so werden die beiden Übertragungskörper 16 auf Grund des sich entgegen der Spannrichtung vergrößernden Verdrängungsquerschnittes der Verdrängungspartie 38 voneinander weg bewegt und quer zur Längsachse 6 nach außen verdrängt. Hierbei werden die Übertragungskörper 16 zwischen die beiden einander gegenüberliegenden Rollen 30, 32 gedrückt, und auf Grund der gehäusefesten Anordnung der Abstützrolle 32 gibt der Spannbacken 5 nach und fährt in Spannrichtung aus. Der Maximalhub des Spannbackens 5 ist dann erreicht, wenn sich der Verdrängungskörper 17 in der in Fig. 3 darge­ stellten Arbeitsstellung befindet, in der die Verdrängungs­ partie 38 vollständig durch die beiden Übertragungskörper 16 hindurchgedrungen und in die Ausnehmung 24 eingetaucht ist.

Um zu verhindern, daß die zylindrischen Übertragungskörper 16 über die Scheitelpunkte 39 der beiden Rollen 30, 32 nach außen gedrängt werden, sind in die jeweils korre­ spondierende Gehäusewand die Verdrängungsbewegung der Übertragungskörper begrenzende, in den Übertragungsbereich 14 hineinragende Anschlagstifte 40 eingesetzt. Sie können gegebenenfalls als verstellbare Gewindestifte ausgebildet sein, so daß erforderlichenfalls der Hubweg des Spann­ backens 5 durch eine frühere Begrenzung des Verdrängungs­ weges der Übertragungskörper einstellbar ist.

Die Übertragungskörper 16 rollen sich während ihrer Ver­ drängungsbewegung gemäß den Pfeilen 44 auf den Keilflächen 37 und den mitdrehenden Rollen 30 und Abstützkörpern 32 ab, so daß kaum Reibung auftritt, was zur Erleichterung der Betätigung beiträgt. Es versteht sich jedoch, daß sämtliche der zylindrischen Körper 30, 32, 16 auch undrehbar angeordnet sein können, darüber hinaus ist es auch nicht notwendigerweise erforderlich, die Übertragungsfläche 31 und die Umlenkfläche 35 an Rollenkörpern auszubilden. Die Tatsache jedoch, daß die eben genannten Flächen 31, 35 in Verdrängungsrichtung der Übertragungskörper, d.h. von innen nach außen gesehen, aufeinander zulaufen und insbesondere gewölbt sind, wie dies beim Ausführungsbeispiel der Fall ist, hat zur Folge, daß der Spannbacken 5 zunächst schnell ausfährt und dann langsam in seine Spannstellung übergeht, wobei gleichzeitig eine progressiv ansteigende Spannkraft zu beobachten ist. An ihrer Gehäuse-Unterseite weist die Spannvorrichtung 1 außen eine Befestigungsein­ richtung 44 auf, mit der sie gemäß Fig. 4 an einem Funda­ ment 45 od. dgl. festgelegt werden kann, um die auf den Gegenstand 11 auszuübende Spannkraft aufnehmen zu können.

Bei der in den Fig. 5 bis 7 abgebildeten Spannvorrichtung 1′ ist der Spannbacken 5′ in Gestalt eines zylindrischen Plungerkolbens, der im Gehäuseabschnitt 4 geringeren Durch­ messers in Längsrichtung 6′ verschiebbar gelagert ist. Er weist hierzu an seinem betätigungsseitigen Endbereich am Außenumfang einen radial vorstehenden Ringbund 46 auf, der an der Gehäuse-Innenfläche geführt ist, und ferner besitzt der Gehäuseabschnitt 4 im Bereich seiner Öffnung 3 einen radial nach innen vorstehenden ringförmigen Anschlag­ bund 47, der den Spannbacken 5 ebenfalls umschließt. Zwi­ schen den beiden Bünden 46, 47 erstreckt sich eine den Spannbacken 5 umgebende Druckfeder 22′, die den Spannbacken 5′ in die Grundstellung vorspannt.

Die Abstützeinrichtung 10′ ist bei diesem Ausführungsbei­ spiel als Abstützwand 48 ausgebildet, die sich im Verbin­ dungsbereich der beiden Abschnitte 4, 4 a befindet, mit dem Abschnitt 4 zweckmäßigerweise verschraubt ist und das Gehäuse-Innere in zwei jeweils einer Gehäuse-Stirnseite zugeordnete Räume unterteilt. Der im Übertragungsbereich 14 angeordnete, spannbackenseitige Raum bildet einen Über­ tragungsraum 49, der sich aus einem zwischen dem Spannbacken 5′ und der Abstützwand 48 erstreckenden Raumabschnitt 50 und einem zweiten Raumabschnitt 51 zusammensetzt, der von der Begrenzungsfläche einer in den Spannbacken 5′ betätigungsseitig eingebrachten Ausnehmung 24′ gebildet ist.

Der Übertragungsraum 49 ist vollständig mit einer Vielzahl relativ kleiner, frei bewegbarer, lose angeordneter, vor­ zugsweise als Stahlkugeln ausgebildeter Übertragungskörper gefüllt; die Füllmenge bestimmt den vom Spannbacken 5′ in der Grundstellung gegenüber der Abstützwand 48 einge­ nommenen Abstand.

Die Abstützwand 48 ist mit einer zentralen Durchgangs­ öffnung 52 versehen, die den Durchtritt des vorzugsweise stangenförmig ausgebildeten Verdrängungskörpers 17′ erlaubt. Dieser weist an seiner spannbackenseitigen Endpartie eine konische bzw. kegelförmige Verdrängungspartie 38′ auf, die in der in Fig. 6 abgebildeten Ausgangsstellung in den Übertragungsraum 49 hineinragt. Ausgehend von dieser Ausgangsstellung läßt sich der Verdrängungskörper 17′ über eine später noch zu erläuternde Betätigungseinrichtung in Arbeitsstellungen verfahren, in denen er weiter in den Übertragungsraum 49 eintaucht, wobei er während seiner Einfahrbewegung, deren Richtung mit der Spannrichtung 8 zusammenfällt, die Übertragungskörper 16′ mit seiner Verdrängungspartie 38′ seitlich wegdrängt. Die Anzahl der verdrängten Übertragungskörper 16′ bestimmt sich nach der Eintauchtiefe des Verdrängungskörpers 17′ und des damit zusätzlich in den Übertragungsraum 49 gelangenden Materialvolumens, und die Folge des Verdrängungsprozesses ist, daß die Übertragungskörper 16′ unter Abstützung an der Abstützwand 48 die Betätigungsseite 9′ des Spannbackens 5′ beaufschlagen und diesen dadurch in Spannrichtung 6 nach außen zwingen.

Im Gegensatz zur Spannvorrichtung 1 ist bei der Spannvor­ richtung 1′ eine Umlenkfläche 35′ an der Betätigungsseite des Spannbackens 5′ angeordnet, die die Überleitung zwischen den beiden Raumabschnitten 50, 51 bildet und die entgegen der Spannrichtung 8 gesehen von innen nach außen läuft. Ihre Funktion ergibt sich aus den bereits oben angeführten Bemerkungen.

Die Ausnehmung 24′ ist zylindrisch, sie kann jedoch, wie dies gestrichelt bei 24′′ angedeutet ist, auch leicht konisch mit in Richtung zur Spannfläche 7′ sich verringerndem Querschnitt ausgebildet sein. Letzteres begünstigt den Verdrängungsvorgang hinsichtlich der Übertragungskörper 16′, die auf diese Weise bei in die Ausnehmung 24′ bzw. 24′′ einfahrendem Verdrängungskörper 17′ (vgl. die Arbeits­ stellung in Fig. 7) leichter in den Raumabschnitt 51 ver­ drängt werden.

Bei den Ausführungsbeispielen erfolgt die Betätigung der Verdrängungskörper 17, 17′ jeweils motorisch, und zwar mittels eines Pneumatikmotors 53. Auch eine Betätigung mittels einer Magnetanordnung oder mittels eines Elektro­ motors wäre denkbar. Hierzu ist zwischen der Abstützein­ richtung 10 und der dem Spannbacken 5 bzw. 5′ entgegenge­ setzten Gehäuse-Stirnwand 54 ein Balgzylinder 55 angeordnet, dessen eine Stirnwand an der Gehäuse-Stirnwand 54 festge­ legt ist und an dessen entgegengesetzter Stirnwand 56 der Verdrängungskörper 17, 17′ befestigt ist. Der Innenraum des Balgzylinders 55 steht über eine Öffnung 57 in der Gehause-Stirnwand 54 mit einer in Fig. 4 abgebildeten Steuereinrichtung 58 in Verbindung.

In der Ausgangsstellung des Verdrängungskörpers 17, 17′ ist der Balgkörper 55 zusammengefaltet, und seine Stirnwand 56 befindet sich in unmittelbarer Nähe der Gehäuse-Stirnwand 54. Erfolgt nun über die Steuereinrichtung 58 eine Druck­ beaufschlagung des Balg-Innenraumes, so entfaltet sich dieser unter Vorwärtbewegung der Wand 56 und des Verdrän­ gungskörpers 17, 17′ in Spannrichtung 8. Der Hub des Balg­ zylinders wird begrenzt durch die Abstützeinrichtung 10, 10′, die vorzugsweise gleichzeitig eine mit der Wand 56 zusammenarbeitende Anschlageinrichtung bildet.

Da auf den Verdrängungskörper 17, 17′ unabhängig von seiner Stellung praktisch keine entgegen der Spannrichtung 8 gerichteten Kräfte einwirken, verbleibt er in einer einmal eingestellten Arbeitsstellung auch dann, wenn infolge einer Störung der Druck im Balgzylinder abfällt. Auch im Störfalle bleibt daher die Spannkraft gewahrt, was die Betriebssicherheit sehr erhöht. Zweckmäßigerweise enthält daher die Steuereinrichtung eine Sauganordnung bzw. einen Vakuumgenerator 59, mit dem zur Rückstellung des Verdrängungskörpers 17, 17′ im Balg-Inneren ein Unter­ druck erzeugt werden kann.

Von Vorteil ist es, die einzelnen Balgabschnitte des Balgzylinders aus Metall auszubilden, um die Lebensdauer des Pneumatikmotors zu erhöhen.

Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform wird der Verdrängungskörper von der Kolbenstange eines Kolben-Zylin­ der-Aggregates gebildet, das dann anstelle des Balgzylinders eingesetzt wird.

Der große Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt vor allem darin, daß zur Betätigung des Verdrängungskörpers 17, 17′ nur geringe Betätigungskräfte erforderlich sind und der Balgzylinder daher mit Niederdruck betrieben werden kann. Diese geringe Betätigungskraft wird in der Druckkraft- Übertragungs- und Übersetzungseinrichtung 15, 15′ auf mechanischem Wege in eine hohe, auf den Spannbacken ein­ wirkende Verstellkraft umgewandelt, ohne daß Dichtprobleme auftreten, wie dies beispielsweise bei hydraulischen Spann­ vorrichtungen der Fall ist.

Nachzutragen ist noch, daß die Spannvorrichtung 1′ selbst­ verständlich ebenfalls mit einem Befestigungsfortsatz versehen sein kann, der vorzugsweise schellenförmig um den Gehäuseabschnitt 4 herumlegbar ist.

Claims (22)

1. Spannvorrichtung mit einem in Spannrichtung und in entgegengesetzter Richtung hin und her bewegbaren, an einer Halterung verschiebbar angeordneten Spannbacken, dadurch gekennzeichnet, daß der entgegen der Spannrichtung (8) weisenden Betätigungsseite (9, 9′) des Spannbackens (5, 5′) eine halterungsfeste Abstützeinrichtung (10, 10′) gegenüberliegt, daß ein Verdrängungskörper (17, 17′) vor­ handen ist, der zwischen einer nicht bzw. weniger weit in den Übertragungsbereich (14, 14′) zwischen Spannbacken (5, 5′) und Abstützeinrichtung (10, 10′) hineinragenden Ausgangsstellung und weiter in den Übertragungsbereich (14, 14′) eintauchenden Arbeitsstellungen bewegbar ist, und daß im Übertragungsbereich (14, 14′) eine mechanische Druckkraft-Übertragungs- und Übersetzungseinrichtung (15, 15′) angeordnet ist, die mindestens einen, durch den in eine Arbeitsstellung fahrenden Verdrängungskörper (17, 17′) verdrängbaren, sich hierbei an der Abstützeinrichtung (10,10′) abstützenden und die Betätigungsseite (9, 9′) des Spannbackens (5, 5′) druckbeaufschlagenden und dadurch den Spannbacken (5, 5′) in Spannrichtung (8) bewegenden Übertragungskörper (16, 16′) aufweist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Verdrängungskörper (17, 17′) eine Verdrängungs­ partie (38, 38′) mit entgegen der Einfahrrichtung (8) sich vergrößerndem Verdrängungsquerschnitt aufweist, die mit dem mindestens einen Übertragungskörper (16, 16′) zusammenarbeiten kann und die sich zweckmäßigerweise am dem Übertragungsbereich (14, 14′) zugewandten Endbereich des Verdrängungskörpers (17, 17′) befindet.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsrichtung des Verdrängungs­ körpers (17, 17′) mit der Bewegungsrichtung des Spannbackens (5, 5′) zusammenfällt oder parallel dazu verläuft.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Übertragungs­ körper (16, 16′) vom in den Übertragungsbereich (14, 14′) einfahrenden Verdrängungskörper (17, 17′) im wesentlichen quer zu dessen Bewegungsrichtung nach außen verdrängbar ist, wobei der in Radialrichtung gemessene Abstand zwischen dem Übertragungskörper (16, 16′) und der Längs­ achse (6, 6′) des Verdrängungskörpers (17, 17′) in dessen Ausgangsstellung geringer ist als in mindestens einer Arbeitsstellung.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Abstützeinrichtung (10, 10′) und/oder spannbackenseitig eine Druckkraft-Umlenkfläche (35, 35′) angeordnet ist, die in Radialrichtung bezüglich der Längs­ achse (6, 6′) des Verdrängungskörpers (17, 17′) von innen nach außen gesehen hin zur gegenüberliegenden Partie des Spannbackens (5, 5′) bzw. der Abstützeinrichtung (10, 10′) verläuft, derart, daß der Abstand zwischen der Umlenk­ fläche (35, 35′) und der gegenüberliegenden Partie des Spannbackens bzw. der Abstützeinrichtung von innen nach außen hin abnimmt.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckkraft-Umlenkflächen (35, 35′) ge­ wölbt sind und einen bogenförmigen, insbesondere kreis­ bogenförmigen Verlauf aufweisen.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in der Ausgangsstellung des Ver­ drängungskörpers (17, 17′) im Bereich dessen Längsachse (6, 6′) und beidseits derselben einander gegenüberliegend angeordnete Übertragungskörper (16) vorhanden sind, zwischen die der Verdrängungskörper (17) bei gleichzeitiger Ver­ größerung des Abstandes der beiden Übertragungskörper (16) mit seiner Verdrängungspartie (38) einfahrbar ist.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Übertragungs­ körper (16) ein insbesondere schwimmend gelagerter, zweck­ mäßigerweise als Rolle ausgebildeter kreiszylindrischer Körper ist.

9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungspartie (38) keilförmig ausgebildet ist, wobei jeder Keilfläche (37) ein kreiszylindrischer Übertragungskörper (16) zugeord­ net ist und wobei die Längsachsen der Übertragungskörper (16) parallel zu den Keilflächen (37) verlaufen.

10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einem jeweiligen Über­ tragungskörper (16) zugeordnete, an der Abstützeinrichtung (10) angeordnete Druckkraft-Umlenkfläche (35) von der Mantelfläche bzw. einer Partie der Mantelfläche eines zylindrischen Abstützkörpers (32) gebildet ist, der zweck­ mäßigerweise als drehbar gelagerte Abstützrolle ausgebildet ist.

11. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die spannbackenseitige Druckkraft-Übertragungsfläche (31) jeweils von der Mantel­ fläche einer am Spannbacken (5) drehbar gelagerten Rolle (30) gebildet ist.

12. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertragungsbereich (14, 14′) ein mit einer Vielzahl von kleinen, frei beweg­ baren, losen Übertragungskörpern (16′) gefüllter, in sich abgeschlossener Übertragungsraum (49) ist, der einerseits vom Spannbacken (5′) und andererseits von der zweckmäßiger­ weise als Abstützwand (48) ausgebildeten Abstützeinrichtung (10′) begrenzt ist.

13. Spannvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abstützwand (48) eine den Durchtritt des Verdrängungskörpers (17′) erlaubende Durchtrittsöffnung (52) aufweist, wobei der Verdrängungskörper (17′) zweck­ mäßigerweise stangenförmig ausgebildet ist.

14. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannbacken (5, 5′) an seiner Betätigungsseite (9, 9′) eine einen Teil des Übertragungsraumes (49) bzw. -bereiches (14, 14′) bilden­ de, in Spannrichtung gesehen zweckmäßigerweise konischen Wandverlauf besitzende Ausnehmung (24, 24′, 24′′) aufweist.

15. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungskörper (16′) kugelförmig und insbesondere in Gestalt von Stahl­ kugeln ausgebildet sind.

16. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (2′) zumin­ dest im Bereich (4) des Übertragungsbereiches (14′) hülsen­ förmig ausgebildet ist.

17. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (17, 17′) motorisch und insbesondere mittels eines Pneumatik­ motors (53) antreibbar ist.

18. Spannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verdrängungskörper von der Kolbenstange eines Kolben-Zylinder-Aggregates gebildet ist.

19. Spannvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verdrängungskörper (17, 17′) mit der einen Stirnwand (56) eines pneumatisch betätigbaren, ins­ besondere metallische Balgabschnitte aufweisenden Balg­ zylinders (55) in Verbindung steht, dessen entgegengesetzter Stirnbereich ortsfest bezüglich der Halterung (2, 2′) angeordnet ist.

20. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannbacken (5, 5′) in Richtung zur Abstützeinrichtung (10, 10′) insbesondere federbelastet (22, 22′) vorgespannt ist.

21. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikmotor (53) auf der dem Übertragungsbereich (14, 14′) entgegengesetzten axialen Seite der Abstützeinrichtung (10, 10′) angeordnet ist.

22. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Pneumatikmotor (53, 55) mit einer Sauganordnung, insbesondere einem Vakuumgenerator (59), verbindbar ist.