DE3639170C2 - Spannzylinder - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Spannzylinder zum Verstellen
eines Zugankers, insbesondere zum Festspannen von Werkzeu
gen und/oder Werkstücken in Verbindung mit Werkzeugmaschi
nen mit die Spannkraft aufbringenden, durch einen Spannkol
ben in eine selbsthemmende Lage gedrückten Kniehebeln.
Beim Arbeiten an Werkzeugmaschinen wie insbesondere Pressen
dienen Spannelemente dazu, Werkstücke und/oder Werkzeuge z. B.
am Maschinentisch, Pressenstößel oder Blechhalter zu
spannen. Die Spannelemente werden bei bekannten Vorrich
tungen hydraulisch oder pneumatisch, federbelastet oder hy
dro-mechanisch betätigt, wobei die eigentliche Spannkraft
von einem mechanischen Kniehebelsystem erzeugt wird.
Eine aus der DE-PS 32 33 940 bekannte hydro-mechanische
Schnellspannvorrichtung weist einen quer zur Spannrichtung
in einem Gehäuse gleitbeweglich gelagerten, druckbeauf
schlagten Querkolben auf. Mindestens ein kolbenseitig zwi
schen mindestens einer Schräglage und einer Strecklage in
bezug auf die Spannrichtung schwenkbarer Druckhebel, stützt
sich einerseits an dem Querkolben und andererseits gegen
eine gegenüber dem Gehäuse in Spannrichtung verschiebbare,
mit einem aus dem Gehäuse herausragenden Spannanker ver
sehene Druckplatte ab. Mit den über die Strecklage hinaus
in eine nur geringe Schräglage bewegten Druckhebeln läßt
sich eine Verriegelung im Spannzustand erreichen, ohne daß
ständig ein den Spannkräften entsprechender Fluiddruck an
dem die Druckhebel schwenkenden Kolben anstehen muß; denn
das über die Strecklage hinaus verstellte Kniehebelsystem
ist selbsthemmend. Ein Kniehebelsystem eignet sich insbeson
dere für schwellende, dynamische Belastungen bei hoher Wech
selfrequenz und ist unabhängig von dem Druckerzeuger, den
Hydraulik- oder Pneumatikaggregaten und der elektrischen
Energie.
Da sich ein Zugankerbruch, oder ein überlastbedingt unzu
lässiges Längen des Zugankers, oder Bedienungsfehler wie
beispielsweise durch Nichteinlegen eines Werkzeuges nicht
völlig ausschließen lassen, ist für das vorgenannte Spann
system eine entsprechende Funktionsüberwachung von Bedeu
tung. Bei ausschließlich hydraulischen oder pneumatischen
Systemen ist es zu diesem Zweck bekannt, einen die Anschlag
stellung des Zylinderkolbens kontrollierenden elektrischen
Signalgeber an der Innenfläche des Zylinderdeckels des
Spannzylinders anzuordnen (deutsche Offenlegungsschrift
29 23 239). Damit läßt sich erreichen, daß der Spannzylinder
kolben dann, wenn z. B. beim Zugankerbruch keine Spannkraft
aufgebaut worden ist, axial bis gegen die Innenfläche des
Zylinders verstellt wird und über den dortigen Signalgeber
eine Folgefunktion auslöst, z. B. ein Signal zum Ausschalten
der Maschine. Allerdings ist eine solche Kontrollvorrich
tung wegen der selbsthemmenden Schräglage der Kniehebel
beim Kniehebelsystem nicht verwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Spannzy
linder zum Verstellen eines Zugankers, insbesondere zum
Festspannen von Werkzeugen und/oder Werkstücken in Verbin
dung mit Werkzeugmaschinen zu schaffen, der zur Sicherheit
von Mensch, Maschine und Werkzeug auf einfache Weise eine
selbsttätige, für ein Kniehebelspannsystem zum Aufbringen
der Spannkraft einsetzbare Funktionsüberwachung ermöglicht,
d. h. insbesondere die Funktionen "Spannelement gelöst" oder
"gespannt" überwacht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen von dem
Spannkolben betätigten, mit einem außerhalb eines Zylinderge
häuses angeordneten Signalgeber zusammenwirkenden Schaltbol
zen und eine den Spannkolben entgegen der Richtung des
Spannhubes beaufschlagenden Feder, deren Kraft kleiner als
die Haltekraft in der gespannten selbsthemmenden Stellung der Kniehebel,
jedoch größer als die Lösekraft der Kniehebel bei
verminderter Zugankerspannkraft bemessen ist, gelöst. Be
dingt durch die in der gespannten Stellung selbsthemmenden
Kniehebel finden keine Stellbewegungen statt, die ein ent
sprechendes Signal auslösen könnten. Mit dem federbeauf
schlagten Spannzylinderkolben mit einem vorzugsweise in
einer Ausnehmung der löseseitigen Stirnfläche des Kolbens
angeordneten Tellerfederpaket läßt sich jedoch eine interne
Spannkraftüberwachung verwirklichen; denn bei einem Zugan
kerbruch steht keine Gegenkraft, d. h. keine Spannkraft mehr
an, so daß die Kraft des vorgespannten Federpaketes aus
reicht, die Kniehebel aus der gespannten Strecklage über
den Totpunkt und damit den Spannzylinderkolben mit dem
Schaltbolzen zu verstellen und über den Endschalter ein
Signal auszulösen. Die Vorspannkraft des Federpaketes wird
die Kniehebel dann aus der verriegelten Stellung lösen,
wenn die Zugankerspannkraft unter eine Sicherheitsgrenze
abfällt; diese Sicherheitsgrenze, d. h. die minimale Zugan
kerspannkraft läßt sich frei wählen, z. B. im Bereich von
einem Drittel der maximalen Zugankerspannkraft. Vorzugswei
se eignet sich ein das Zylindergehäuse durchdringender,
gleitbeweglich geführter Schaltbolzen, der kolbenflächensei
tig am Spannkolben befestigt ist, z. B. in den Kolben einge
schraubt ist. Das aus dem Zylindergehäuse ragende Teil des
Schaltbolzens ist so ausgebildet und die Länge des Bolzens
so bemessen, daß ein Signal ausgelöst wird, wenn sich die
Spannkraft nicht ordnungsgemäß aufgebaut hat. Ist der Zug
anker gebrochen oder durch Überlastung übermäßig gelängt,
drückt die vorgespannte Feder den Spannkolben entgegen der
Hubrichtung und seine Spannposition zurück und hebt bzw.
verstellt entsprechend den Schaltbolzen. Der Schaltbolzen
gelangt dabei in Kontakt mit dem außerhalb des Zylinderge
häuses angeordneten, vorzugsweise als Endschalter ausgebil
deten Signalgeber; beim Schließen oder Öffnen des Kontaktes
wird eine die Maschine ausschaltende, d. h. stillsetzende
Folgefunktion ausgelöst.
Neben dem großen Vorteil des leicht zugänglichen und damit
wartungsfreundlichen Endschalters, läßt sich durch die Kom
bination eines außerhalb des Zylinderraums angeordneten End
schalters mit einem Schaltbolzen bei einem Kniehebelspann
system auch das Nachlassen der Spannkraft und vor allem der
Bruch eines Kniehebels überwachen; denn bei einem gebroche
nen Kniehebel liegt keine Vorspannung mehr vor, d. h. der
Spannkolben läßt sich entgegen dem Spannhub durch die Feder
verstellen. Der vorzugsweise mindestens einen Schaltnocken
aufweisende Schaltbolzen bewegt sich dann nämlich mit dem
Kolben zurück und löst aufgrund der Formgebung des Schalt
nockens ein den Kniehebelbruch anzeigendes Signal aus. Die
Kontur des Schaltnockens läßt sich beliebig gestalten.
Entweder bestimmt durch die Kontur des Schaltnockens bzw.
der Nocken oder durch in beliebigem Abstand über- bzw.
nebeneinander angeordnete Endschalter, läßt sich bei dem
Kniehebelspannsystem beispielsweise auch feststellen, ob
die Spannstellen am Werkzeug oder Werkstück während der
Produktion zu stark deformiert werden, ob die Klemm- und
Spannhöhe ausreicht, ob Kolbenfresser oder falsche Werk
zeug-Spannmaße vorliegen, ob die Spannstelle abplattet, die
Hydraulik oder Pneumatik funktioniert, Leitungsbruch oder
größere Leckagen zu verzeichnen sind oder durch eine zu
hohe Betriebslast der Zuganker und damit das Gerät überbe
lastet ist. Das Kniehebelspannsystem läßt sich dabei mit
einer Schwenkvorrichtung für den Zuganker oder mit einer
Dreheinrichtung oder mit einer Dreh-Hubeinrichtung kombinie
ren.
Vorzugsweise läßt sich ein Tellerfederpaket zwischen dem
Boden einer Ausnehmung der löseseitigen Stirnfläche des
Spannkolbens anordnen und in einem in der Ausnehmung linear
verschiebbaren Gleitstück einschließen sowie vorteilhaft
eine das Gleitstück und das Tellerfederpaket durchdringende
Führungshülse am Boden der Ausnehmung des Kolbens befesti
gen, die an dem dem Boden abgewandten Ende einen Außenkra
gen aufweist, der einen Anschlag für das Gleitstück bildet,
wobei das Gleitstück in der Anschlaglage aus der Ausnehmung
ragt. Das die Führungshülse umschließende Tellerfederpaket
wird durch das Gleitstück vorgespannt, und zwar dann, wenn
sich der Spannkolben (Querkolben) in Richtung der Spannsei
te bewegt und sich das dabei gegen die Zylinderraumwand
legende Gleitstück beim weiteren Hub des Spannkolbens zuneh
mend tiefer in die Ausnehmung schiebt. In der Spannposition
bilden der Kolben und das eingeschobene Gleitstück eine
ebene, der Zylinderraumwand anliegende Stirnfläche.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine im Teilschnitt dargestellte Gesamtansicht
einer Kniehebelspannvorrichtung mit einem in ei
nem Spannkolben integrierten, vorspannbaren Feder
paket; und
Fig. 2a bis 2c als Einzelheit den Spannkolben der Kniehebelspann
vorrichtung gemäß Fig. 2 mit in der Löseposition,
der Totpunktstellung und der Spannposition schema
tisch dargestellten Kniehebeln.
Bei der Ausführung einer Spannvorrichtung gemäß Fig. 1 ist
in einem Gehäuse 104 eines Spannzylinders 101 quer zur
Spannrichtung 108 des Zugankers 107 ein in Spannrichtung
108 ein verschiebbares Druckstück 26 aufnehmender, beidsei
tig druckbeaufschlagbarer Spannkolben 105 (Querkolben) ange
ordnet. Von zwei beidseitig an dem Druckstück 26 abgestütz
ten Kniehebeln 27, 28 ist der Kniehebel 27 gegenüber dem
Gehäuse 104 unter Zwischenschaltung eines fluidgedichteten
Einstellanschlags 29 abgestützt. Der Kniehebel 28 stützt
sich gegen eine in Spannrichtung 108 verschiebbare und mit
dem aus dem Gehäuse 104 herausragenden Zuganker 107 versehe
nen, gegenüber dem Gehäuse 104 fluidgedichteten Druckplatte
30 ab. An den dem Druckstück 26 zugewandten Ende der
Kniehebel 27, 28 können diese von dem Spannkolben 105 aus
der dargestellten extremen Schräglage unter Einschließung
des Winkels 31 in die Strecklage (vgl. Fig. 2b) und darüber
hinaus in eine neue Schräglage, nämlich in die Verriege
lungs- bzw. Spannposition (vgl. Fig. 2c), geschwenkt werden.
Der zum Verschwenken der Kniehebel 27, 28 im Zylinderraum
103 quer zur Spannrichtung 108 bewegbare Spannkolben 105
weist in seiner löseseitigen Stirnfläche 32, d. h. der Kol
benfläche, die zum Verschwenken der Kniehebel 27, 28 in die
in Fig. 1 dargestellte Löseposition beaufschlagt werden
muß, in einer Ausnehmung 33 ein Tellerfederpaket 111 auf;
die Tellerfeder 111 wird von einem Gleitstück 34 einge
schlossen, das in die Ausnehmung 33 eingreift. Auf der
Spannseite ragt ein mit dem Kolben 105 verbundener Schalt
bolzen 121 aus dem Gehäuse 104; der Schaltbolzen 121 weist
eine Schaltnocke 120 auf. Im Hubweg des Schaltbolzens 121
ist ein Endschalter 118 angeordnet, der mit der Schaltnocke
120 zusammenwirkt und ein Signal zum Stillsetzen der Werk
zeugmaschine auslöst und zwar dann, wenn keine Spannkraft
mehr vorhanden ist, wie z. B. beim Bruch des Zugankers 107;
die Ruhelage, in der die Werkzeugmaschine ausgeschaltet
ist, ist in Fig. 1 dargestellt.
Dafür, daß sich das Kniehebelsystem bei nicht mehr vorhan
dener bzw. bei nicht mehr ausreichender, unter einer Sicher
heitsgrenze liegender Spannkraft aus der verriegelten stabi
len, d. h. selbsthemmenden Schräglage der Kniehebel 27, 28
lösen kann, sorgt die in der Ausnehmung 33 des Kolbens 105
angeordnete Tellerfeder 111. Wie in den Fig. 2a bis 2c
dargestellt ist, umschließt die Tellerfeder 111 eine mit
tels einer Schraube 35 am Boden 36 der Ausnehmung 33
befestigte Führungshülse 37. Auf der Führungshülse 37 ist
das Gleitstück 34 angeordnet, das bei gelösten Kniehebeln
27, 28 gemäß Fig. 2a gegenüber der löseseitigen Stirnfläche
32 des Kolbens 5 vorragt; diese Lage des Gleitstückes 34
wird durch einen Außenkragen 38 der Hülse 37 definiert,
gegen den sich ein in bezug auf die Hülse 37 radial nach
innen gerichteter Anschlagrand 39 des Gleitstückes 34 legt.
Beim Beaufschlagen des Zylinderraums 103 mit einem Druckme
dium auf der Spannseite des Kolbens 105, d. h. der in Fig. 1
linken Seite des Kolbens, bewegt sich der Kolben 105 in
Richtung auf die Zylinderraumwand 116; die Kniehebel 27, 28
verstellen sich dabei zunehmend mehr bis in die Strecklage.
Die Strecklage ist in Fig. 2b dargestellt; in dieser Posi
tion bat sich das der Zylinderraumwand 116 bereits anliegen
de Gleitstück 34 entgegen der Richtung des Hubes des Kol
bens 105 vom Außenkragen 38 der Hülse 37 entfernt und ist
tiefer in die Ausnehmung 33 eingedrungen, wobei das Teller
federpaket 111, das sich am Boden 36 der Ausnehmung 33
abstützt, vorgespannt wird. Die Stirnwand 32 des Kolbens
105 hat die Zylinderraumwand 116 noch nicht ganz erreicht;
dies ist erst dann der Fall, wenn die Kniehebel 27, 28 ihre
selbsthemmende Schräglage gemäß Fig. 2c einnehmen. Kommt es
in dieser Lage zu einem unzulässigen Verlust der Spannkraft
am Zuganker 107, wird der Kolben 105 unter der Kraft der
zwischen dem Boden 36 und dem Gleitstück 34 vorgespannten
Tellerfeder 111 aus seiner Position gemäß Fig. 2c nach
rechts bewegt und werden dabei die Kniehebel 27, 28 aus der
selbsthemmenden Schräglage über die Totpunktlage (vgl. Fig.
2b) in die Löseposition (vgl. Fig. 2a) verschwenkt. Der in
den Fig. 2a bis 2c nicht dargestellte, an der rechten Seite
des Kolbens 105 angeordnete Schaltbolzen 21 verstellt sich
entsprechend weiter nach rechts und nimmt schließlich eine
Position ein (vgl. Fig. 1), in der der Schaltnocken 120
über den Endschalter 118 ein Signal zum Stillsetzen der
Werkzeugmaschine aus löst.
Claims (8)
1. Spannzylinder zum Verstellen eines Zugankers, insbeson
dere zum Festspannen von Werkzeugen und/oder Werk
stücken in Verbindung mit Werkzeugmaschinen mit die
Spannkraft aufbringenden, durch einen Spannkolben in
eine selbsthemmende Lage gedrückten Kniehebeln, gekenn
zeichnet durch einen von dem Spannkolben (105) betätig
ten, mit einem außerhalb eines Zylindergehäuses (104)
angeordneten Signalgeber (118) zusammenwirkenden
Schaltbolzen (121) und eine den Spannkolben (105) ent
gegen der Richtung des Spannhubes beaufschlagenden
Feder (111), deren Kraft kleiner als die Haltekraft
in der gespannten selbsthemmenden Stellung der Kniehebel
(27, 28), jedoch größer als die Lösekraft der Knie
hebel (27, 28) bei verminderter Zugankerspannkraft
bemessen ist.
2. Spannzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Signalgeber (118)
als Endschalter ausgebildet ist.
3. Spannzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaltbolzen (121) mindestens einen
Schaltnocken (120) aufweist.
4. Spannzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der das Zylindergehäuse
(104) durchdringende, gleitbeweglich geführte Schaltbolzen
(121) kolbenflächenseitig am Spannkolben
(105) befestigt ist.
5. Spannzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (111) als Tellerfederpaket
ausgebildet ist.
6. Spannzylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß das Tellerfederpaket (111) in einer Ausnehmung
(33) der löseseitigen Stirnfläche (32) des Spannkol
bens (105) angeordnet ist.
7. Spannzylinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Tellerfederpaket (111) zwischen dem
Boden (36) der Ausnehmung (33) und einem in der Ausneh
mung (33) linear verschiebbaren Gleitstück (34) einge
schlossen ist.
8. Spannzylinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 5
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Gleitstück
(34) und das Tellerfederpaket (111) durchdringende, am
Boden (36) der Ausnehmung (33) des Spannkolbens (105) be
festigte Führungshülse (37) an dem dem Boden (36)
abgewandten Ende einen Außenkragen (38) aufweist, der
einen Anschlag für das Gleitstück (34) bildet, wobei
das Gleitstück (34) in der Anschlaglage aus der Ausneh
mung (33) ragt.
Priority Applications (1)
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1986
- 1986-11-15 DE DE19863639170 patent/DE3639170C2/de not_active Expired - Fee Related
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