DE3726563A1 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung, die einen Gegenstand mittels zweier Spannbacken festlegen kann. Insbesondere handelt es sich um eine Spannvorrichtung, die eine Spanneinheit mit zwei Spannbacken und einem Antrieb für sie aufweist, beweglich auf einer Grundplatte angeordnet ist und die Kraft der Spannbacken zusätzlich zu erhöhen sowie den Ort, an dem die Spanneinheit auf der Grundplatte mit einem Druckmittel festgehalten wird, frei zu wählen gestat­ tet.

Bei herkömmlichen Spannvorrichtungen, die einen Gegenstand mit zwei Spannbacken festlegen, sind die Backen auf der Grundplatte zueinander hin und voneinander weg bewegbar an­ geordnet. Zwei gegenläufige Gewinde sind in unterschiedli­ chen Abschnitten einer Zustellspindel ausgebildet und so durch die Spannbacken geführt, daß diese durch Drehen der Spindel auf der Grundplatte bewegt werden können.

Diese Spannvorrichtung findet Einsatz bspw. auf dem Tisch einer Werkzeugmaschine, um sein Werkstück zu halten. Sie wird auf dem Tisch mit Gewindebolzen festgelegt.

Bei herkömmlichen Spannvorrichtungen lassen sich die beiden Spannbacken auf der Grundplatte nicht bewegen, während sie einen Gegenstand halten.

Soll eine Spannvorrichtung dieser Art in einer Werkzeugma­ schine wie bspw. einer kleinen Bohrmaschine verwendet werden, bei der sich das Schneidwerkzeug nicht vor-, rück- oder seit­ wärts bewegen läßt, um Bohrungen in mehreren Stellen in das Werkstück einzubringen, müssen jedesmal, wenn der Bohrort ge­ wechselt werden soll, die Spannvorrichtung verschoben und hierzu die Befestigungsbolzen gelockert und wieder festgezo­ gen werden. Da eine Spannvorrichtung mit mehreren solcher Bolzen festgelegt ist, erfordert dieser Vorgang einen erheb­ lichen Arbeits- und Zeitaufwand und verringert daher die Ar­ beitseffektivität. Werkzeugmaschinen, bei denen sich das Schneidwerkzeug vor-, rück- sowie seitwärts bewegen läßt, um die Arbeitseffektivität zu erhöhen, sind sehr teuer.

Bei der vorgenannten Spannvorrichtung wird das Werkstück nur mit der von der Zustellspindel auf die Backen übertragenen Kraft festgehalten. Diese Halterung lockert sich infolge der beim Bearbeiten auf das Werkstück übertragenen Schwingungen, so daß die Präzision der Bearbeitung leidet und auch das Werkstück aus der Spannvorrichtung herausfallen oder sogar herausgeschleudert werden kann und möglicherweise schwere bis tödliche Verletzungen verursacht.

Die vorliegende Erfindung basiert auf den vorgenannten Über­ legungen und hat zum Ziel die Schaffung einer Spannvorrich­ tung, mit der der Ort eines Gegenstands auf dem Arbeitstisch einer Werkzeugmaschine sich leicht verändern läßt, während er von den Spannbacken festgehalten wird, ohne daß die Halte­ rung sich unter den Schwingungen bei der Bearbeitung lockert, so daß die Genauigkeit der Bearbeitung nicht beeinträchtigt wird, der Gegenstand nicht aus der Spannvorrichtung heraus­ fallen kann und die Spannvorrichtung sich mit einer einfachen Konstruktion auf vorhandenen Werkzeugmaschinen anbringen läßt.

Um dieses und andere Ziele zu erreichen, sieht die vorliegen­ de Erfindung bei einer Spannvorrichtung mit einer Grundplat­ te, zwei auf dieser zueinander hin und voneinander weg beweg­ bar angeordnete Spannbacken und einem Spannbackenantrieb wei­ terhin eine Spanneinheit aus den beiden Spannbacken und deren Antrieb sowie eine mit der Spanneinheit gekoppelte Befesti­ gungseinheit vor, die die Spanneinheit in beliebiger Stellung auf der Grundplatte festzulegen gestattet, wobei die Spann- und die Befestigungseinheit wie folgt aufgebaut sind.

Die Spanneinheit weist eine Fußplatte auf, an der eine der Spannbacken und der Spannbackenantrieb befestigt sind. Die andere Spannbacke wird vom Spannbackenantrieb zu der einen Spannbacke hin bzw. von ihr weg bewegt, Der Spannbackenan­ trieb weist eine einseitig an der anderen Spannbacke befe­ stigte Gewindespindel, ein an der Fußplatte relativ zu dieser drehbares und mit der Spindel koaxiales äußeres zylindrisches Element, dessen Innenraum an eine Druckmittelversorgung ange­ schlossen ist, ein im Innraum des äußeren angeordnetes inne­ res zylindrisches Element, das mit dem äußeren zylindrischen Element gemeinsam in dessen Umfangsrichtung drehbar, in ihm entlang seiner Längsmittellinie verschiebbar und auf die Spindel aufgeschraubt ist, sowie im Innenraum des äußeren Zylinders einen Kolben auf, der in diesem entlang dessen Längsmittellinie durch Beaufschlagung des Innenraums mit dem Druckmittel verschiebbar ist, so daß das innere zylindrische Element und mit ihm die Spindel vom Kolben aus dem äußeren zylindrischen Element herausbewegt werden können. Weiterhin ist der Fußplatte gegenüber in der Grundplatte eine durchge­ hende Öffnung ausgebildet. Die Befestigungseinheit weist ein auf der Oberfläche der Grundplatte der Spanneinheit gegenüber und an der durchgehenden Öffnung angeordnetes Gehäuse mit ei­ nem Anschluß an die Druckmittelversorgung, einen im Gehäuse angeordneten Eingriffszapfen, der entlang der Mittellinie der durchgehenden Öffnung bewegbar ist und aus dem Gehäuse in die durchgehende Öffnung hinein vorsteht und in den Eingriff mit der Fußplatte der Spanneinheit in einer Richtung bringbar ist, in der sich die Fußplatte der Grundplatte nähert, eine im Gehäuse angeordnete Andruckeinrichtung, die den Eingriffs­ zapfen in Richtung des Eingriff mit der Fußplatte der Span­ neinheit drückt, und eine im Gehäuse vorgesehene Membran auf­ weist, die den Eingriffszapfen gegen die Kraft der Andruck­ vorrichtung in eine Richtung drückt, in der der Eingriff des Eingriffszapfens in die Fußplatte der Spanneinheit durch Be­ aufschlagung des Gehäuses mit Druckmittel aus der Druckmit­ telversorgung gelöst wird.

Bei einer erfindungsgemäßen und wie oben angegeben aufge­ bauten Spannvorrichtung ist der Spannbackenantrieb vorzugs­ weise mit einem Druckregler versehen, der die Höhe des aus der Druckmittelversorgung dem Innenraum des äußeren zylindri­ schen Elements zugeführten Drucks steuert.

Mit der oben beschriebenen Konstruktion läßt die vom Spann­ backenantrieb erzeugte Spannkraft sich über den von der Druckmittelversorgung dem Innenraum des äußeren zylindri­ schen Elements zugeführten Druck frei einstellen.

Ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung mit einem Druckre­ gler versehen, weist dieser vorzugsweise einen mit dem äuße­ ren zylindrischen Element verbundenen Körper mit einem mit dem Druckmittelanschluß des äußeren zylindrischen Elements verbindbaren Druckmittelkanal und Mitteln zum Verbinden des Druckmittelkanals mit der Druckmittelversorgung, einen im Druckmittelkanal angeordneten Ventilsitz, einen Ventilkörper im Druckmittelkanal, der zwischen einer Schließstellung, in der er auf dem Ventilsitz aufsitzt, und einer Offenstellung bewegbar ist, in der er vom Ventilsitz abgehoben liegt, ein zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung im Druckmittelkanal bewegbares Betätigungselement, das in der ersten Stellung dem Ventilkörper die Schließstellung einzu­ nehmen erlaubt, mit der Bewegung aus der ersten in die zweite Stellung den Ventilkörper in die Offenstellung bringt und durch den Druck des Druckmittels im Druckmittelkanal in die erste Stellung gedrückt wird, eine Druck ausübende Einrich­ tung im Ventilkörper, die das Betätigungselement gegen den Druck des Druckmittels im Druckmittelkanal in die zweite Stellung drückt, und eine auf dem Ventilkörper angeordnete und offenliegende Einstelleinrichtung auf, die die von der Druck ausübenden Einrichtung erzeugte Andruckkraft zu regu­ lieren gestattet.

Die oben erläuterte Konstruktion ist im Aufbau einfach und gedrängt.

Fig. 1 zeigt in einer schaubildlichen Perspektivdarstel­ lung eine Spannvorrichtung nach einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt schaubildlich als Längsschnitt den Spann­ backenantrieb in der Spannvorrichtung der Fig. 1, wobei die obere Hälfte den Zustand vor und die un­ tere Hälfte den bei der Beaufschlagung mit Druck­ mittel aus der Druckmittelquelle darstellen;

Fig. 3 ist eine perspektivische Sprengdarstellung eines vierten Kolbenteils, eines vierten Zylinders, eines Endkolbens und eines Abschlußelements vom Spannbackenantrieb getrennt, um den Aufbau des Druckmittelkanals im Spannbackenantrieb der Fig. 2 zu zeigen;

Fig. 4 ist ein schaubildlicher Längsschnitt eines mit dem Spannbackenantrieb gekoppelten Druckreglers in der Spannvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 5 ist eine Perspektivdarstellung eines Verbindungs­ elements eines Teils des Körpers des Druckreglers nach Fig. 4;

Fig. 6 ist eine perspektivische Sprengdarstellung des hinteren Gehäuses als Teil des Körpers des Druck­ reglers mit einem Einstellring als Teil der Kraft- Regeleinrichtung am hinteren Gehäuse sowie eines Federhalterings der Fig. 4; und

Fig. 7 ist ein schaubildlicher Längsschnitt einer Befe­ stigungseinheit der Spannvorrichtung nach Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt schaubildlich die äußere Erscheinungsform einer Spannvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Die Spannvorrichtung ist mit ihrer Grundplatte 10 mit Bolzen auf dem Tisch einer Werkzeugmaschine wie bspw. einer Bohrma­ schine (nicht gezeigt) festgelegt. Die Spanneinheit 18 mit den zwei Spannbacken 12, 14 und dem Spannbackenantrieb 16 für diese ist auf der Grundplatte 10 angeordnet.

Die Spanneinheit 18 weist eine Fußplatte 20 auf, an der die erste Spannbacke 12 befestigt ist. Diese Fußplatte ist auf der Grundplatte 10 befestigt, und die zweite Spannbacke 14 ist auf der Fußplatte 20 zur ersten Spannbacke 12 hin und von ihr weg bewegbar angeordnet. Die Spindel 22 des Spannbacken­ antriebs 16 ist mit einem Ende in der zweiten Spannbacke 14 festgelegt und die Spindel 22 steht aus dem auf der Fußplatte drehbar angeordneten äußeren zylindrischen Element 24 des Spannbackenantriebs 16 koaxial mit diesem vor. Durch Drehen des äußeren zylindrischen Elements 24 wird die Spindel 22 vor und zurück bewegt, so daß sie die zweite Spannbacke 14 zur ersten Spannbacke 12 hin bzw. von ihr weg führen kann. Eine Druckmittelquelle 28 ist über einen Druckregler 26 an das äu­ ßere zylindrische Element 24 angeschlossen. In dieser Ausfüh­ rungsform handelt es sich bei der Druckmittelquelle um einen Verdichter. Die Spindel 22 ist im äußeren zylindrischen Ele­ ment 24 unabhängig von einer Drehung der Spindel 22 oder des Elements 24 über eine verhältnismäßig kurze Strecke vor- und rückwärts verschiebbar. Aus der Druckmittelquelle 28 dem zy­ lindrischen Element 24 zugeführtes Druckmittel wie bspw. Druckluft wirkt auf die Spindel 22 im Sinne einer Vorwärtsbe­ wegung im zylindrischen Element 24. Diese vom Druckmittel ausgeübte Kraft verstärkt die durch Drehen des zylindrischen Elements 24 über die Spannbacken 12, 14 auf das Werkstück ausgeübte Festspannkraft. Der Druckregler 26 hält den aus der Druckmittelquelle 28 dem äußeren zylindrischen Element zuge­ führten Druck konstant; durch Drehen des Einstellrings 30 auf der Außenfläche des äußeren zylindrischen Elements 24 läßt sich die Höhe dieses Drucks mit dem Druckregler 26 frei ein­ stellen.

Die Befestigungseinheit 32, die die Fußplatte 20 auf der Oberseite der Grundplatte an beliebiger Stelle festzulegen gestattet, befindet sich auf der Unterseite der Grundplatte 10 und ist mit der Fußplatte über eine Öffnung in der Grund­ platte 10 verbunden. Die Befestigungseinheit 32 ist über ein Schaltventil 34 an die Druckmittelversorgung 28 angeschlos­ sen. Bei offenem Ventil 34 wird die Befestigungseinheit 32 aus der Quelle 28 mit Druckmittel beaufschlagt, so daß die Fußplatte von der Grundplatte 10 sich löst; bei geschlossenem Ventil 34 ist die Druckmittelzufuhr zur Befestigungseinheit 32 gesperrt und hält letztere die Fußplatte 20 auf der Grund­ platte 10 fest. Wenn freigegeben, läßt die Fußplatte 20 sich beliebig auf der Grundplatte 10 verschieben.

Die Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch den Spannbackenantrieb 26 der Spanneinheit 18. Der Längsschnitt durch das äußere zylindrische Element 24 zeigt dieses im oberen Teil vor und im unteren Teil bei der Beaufschlagung mit Druckluft.

Wie die Fig. 2 ausführlich darstellt, ist die zweite Spann­ backe 14 auf dem linke Ende der Spindel 22 festgelegt.

Das äußere zylindrische Element 24 ist auf dem großdurchmess­ rigen Teil eines abgesetzten zylindrischen Gehäuseblocks 36 befestigt; ein kleindurchmessriger Teil des Gehäuseblocks 36 ist mit einem Halter 38 auf der Fußplatte so festgelegt, daß der Gehäuseblock 36 koaxial mit der Spindel 22 verläuft und relativ zur Fußplatte 20 drehbar ist. Ein Anschlagring 40 ist in die Außenfläche eines aus dem Halter 38 auf dessen der zweiten Spannbacke zugewandten Seite vorstehenden kleindurch­ messrigen Teils des Gehäuseblocks 36 eingesetzt und liegt an der der zweiten Spannbacke zugewandten Stirnfläche des Hal­ ters 38 an, damit der Gehäuseblock 36 nicht aus dem Halter 38 herausfallen kann.

Das innere zylindrische Element 42 ist in der Bohrung des Ge­ häuseblocks 36 verschiebbar und auf die Spindel 22 aufge­ schraubt. Die Innenfläche der Bohrung im Block 36 enthält eine in Längsrichtung der Bohrung verlaufende Federnut 44, die eine auf der Außenfläche des inneren zylindrischen Ele­ ments 42 angebrachte Feder verschiebbar aufnimmt. Die Feder 46 stellt mit der Federnut 44 einen Formschluß in Umfangs­ richtung her, so daß die beiden zylindrischen Elemente 24, 42 gemeinsam gedreht und mit der Drehung des inneren zylin­ drischen Elements 42 die Spindel 22 hin und herverschoben wer­ den können. Weiterhin ist die Feder 46 in der Federnut 44 in Richtung der Bohrungsmittellinie des Blocks 36 verschiebbar, so daß die Spindel 22 und das innere zylindrische Element 42 gemeinsam vor- und rückwärts bewegt werden können.

Der Kolben 48 zum gemeinsamen Vor- und Rückwärtsverschieben des inneren zylindrischen Elements 42 und der Spindel 22 so­ wie der Zylinder 50, in dem der Kolben 48 gleitet, sind im Innenraum des äußeren zylindrischen Elements 24 enthalten. Der Zylinder 50 weist vier Teile 50 A, 50 B, 50 C, 50 D gleichen Aufbaus auf, die hintereinander entlang der Mittellinie auf­ gereiht sind. Jeder Teil 50 A, 50 B, 50 C, 50 D ist mit einem dünnwandigen Außenwandteil 52 in die Innenfläche der Bohrung des äußeren zylindrischen Elements 24 eingepaßt; auf der In­ nenseite steht ein Innenflansch 54 von der Innenfläche des dünnwandigen Außenwandteils 52 radial einwärts vor. Der Kol­ ben 48 ist ebenfalls mit vier Teilen 48 A, 48 B, 48 C, 48 D glei­ chen Aufbaus ausgeführt, die entlang der Mittellinie hinter­ einander aufgereiht sind, wobei jeweils auf der zylindri­ schen Innenwand 56 die vorstehenden Innenflächen auf den In­ nenflanschen 54 der vier Zylinderelemente 50 A, 50 B, 50 C, 50 D gleitend verschiebbar aufliegen und ein Außenflansch 58 von der Außenfläche des Innenwandteils 56 radial absteht. Die vorstehenden Außenflächen der Außenflansche 58 des zweiten bis vierten Teils 48 B, 48 C, 48 D sind gleitend verschiebbar in die Innenflächen der dünnwandigen Außenwandteile 52 des ersten bis dritten Teils 50 A, 50 B, 50 C des Zylinders 50 ein­ gesetzt. Nur die vorstehende Außenfläche auf dem Außenflansch 58 des ersten Teils 48 A des Kolbens 48 ist gleitend ver­ schiebbar in die Innenfläche der Bohrung im Block 36 einge­ setzt. Die Bohrung in jedem der Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D des Kolbens 48 hat einen etwas größeren Durchmesser als der Au­ ßendurchmesser der Spindel 22 und das aus dem inneren zylind­ rischen Element 42 zum äußeren zylindrischen Element 24 vor­ stehende Ende der Spindel 22 ist in die Öffnung 60 des Kol­ bens 48 eingesetzt, die die Bohrungen in den vier Teilen 48 A, 48 B, 48 C, 48 D bilden.

Die Umfangsfläche des scheibenartigen Endkolbens 62 ist glei­ tend verschiebbar in die Innenfläche des dünnwandigen Außen­ wandteils 52 des vierten Teils 50 D des Zylinders 50 einge­ setzt, und auf der Seitenfläche des Endkolbens 62, die an der freien Stirnfläche des inneren zylindrischen Wandteils 56 des vierten Teils 48 D des Kolbens 48 anliegt, ist ein Ansatz 64 ausgebildet und in das Innere des Wandteils 56 des vierten Teils 48 D eingeschoben.

Das Abschlußelement 66 ist mit seiner äußeren Umfangsfläche in die innere Umfangsfläche des äußeren zylindrischen Ele­ ments 24 an dessen vom inneren zylindrischen Element 42 abge­ wandten Ende eingesetzt und liegt mit der äußeren Umfangsflä­ che der innenliegenden Seitenfläche an der Stirnfläche des außenliegenden dünnwandigen Wandabschnitts 52 des vierten Teils 50 D des Zylinders 50 an. Das Abschlußelement 66 ist mit einem Anschlagring 68 in der Innenfläche des äußeren zylind­ rischen Elements 24 festgelegt. Die vier Teile 50 A, 50 B, 50 C, 50 D des Zylinders 50 sind also von der dem äußeren zylindri­ schen Element zugewandten Stirnfläche des Gehäuseblocks 36 und der inneren Stirnfläche des Abschlußelements 66 im äuße­ ren zylindrischen Element 24 festgelegt.

Eine Druck-Schraubfeder 70 ist auf das vom äußeren zylindri­ schen Element umfaßte Ende des inneren zylindrischen Elements 42 gewickelt und liegt auf einer Sitzfläche auf der dem äuße­ ren zylindrischen Element zugewandten Stirnseite des Blocks 36 und auf einem Federhalteflansch des inneren zylindrischen Elements auf dessen dem äußeren zylindrischen Element zuge­ wandten Seite auf, so daß das innere zylindrische Element 42 den Kolben 48 und den Endkolben 62 zum Abschlußelement 66 des äußeren zylindrischen Elements 24 drückt.

Das Abschlußelement 66 enthält eine Gewindebohrung 72, in die der Auslaßstutzen eines Druckreglers 25 druckmitteldicht ein­ geschraubt ist.

Druckmittelkanäle sind in den Innenflächen des Abschlußele­ ments 66, den Außenumfangsflächen der dünnwandigen Außen­ wandabschnitte 50 A, 50 B, 50 C, 50 D des Zylinders 50 und in den dem inneren zylindrischen Element zugewandten Stirnflächen der vier Teile vorgesehen, so daß aus der Druckmittelversor­ gung über den Druckregler 26 in das äußere zylindrische Ele­ ment 24 des Spannbackenantriebs 24 zugeführtes Druckmittel auf die vier Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D des Kolbens wirken kann.

Diese Druckmittelkanäle sollen nun ausführlicher beschrieben werden. Wie die Fig. 3 im einzelnen zeigt, sind auf der In­ nenseite des Abschlußelements 66 konzentrisch abgesetzt die Ansätze 74, 76 und in diesen radiale Nuten 78 ausgebildet. Eine Abflachung 80 verläuft in Richtung der Längsmittellinie des Zylinders 50 entlang der Außenfläche der dünnwandigen Außenwandteile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D des Zylinders 50. Axiale Ansätze 82, 84 mit kleinerem Durchmesser als dem der vier Teile sind konzentrisch abgesetzt auf der Seitenfläche jedes der vier Teile auf deren dem inneren zylindrischen Element zugewandten Seite ausgebildet, und radial verlaufende Nuten 86 sind in dem axial vorstehenden Ansatz 84 vorgesehen.

Das aus der Druckmittelversorgung 28 dem äußeren zylindri­ schen Element 24 des Spannbackenantriebs 16 zugeführte Druck­ mittel beaufschlagt die dem Abschlußelement zugewandte Stirn­ fläche des Endkolbens 62 und tritt durch die radialen Nuten 78 des Abschlußelements 66 in den Raum zwischen der auswärts gewandten Umfangsfläche des axialen Ansatzes 76 und der inne­ ren Umfangsfläche des Innenraums des äußeren zylindrischen Elements 24 ein. Das Druckmittel kann aus diesem Raum an den Abflachungen 80 auf den vier Teilen 50 A, 50 B, 50 C, 50 D des Zylinders 50 vorbei in die Räume zwischen den äußeren Um­ fangsflächen der axialen Ansätze 84 auf den vier Teilen und der Innenfläche des äußeren zylindrischen Elements 24 und weiter durch die radialen Nuten 86 in den Raum zwischen den vorstehenden Stirnflächen der axialen Ansätze 84 jedes der vier Teile und den entsprechenden Seitenflächen der dem Ab­ schlußelement zugewandten Seite des äußeren Flansches 58 der vier Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D des Kolbens 48 gelangen und wirkt auf die Flansche 58 der vier entsprechenden Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D.

Der mit Druckluft auf den äußeren Flanschen 58 der vier Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D beaufschlagte Kolben 48 bewegt sich ge­ meinsam mit dem Endkolben 62, um das innere zylindrische Ele­ ment 42 und die Spindel 22 aus dem äußeren zylindrischen Element 24 gegen die Kraft der Druckfeder 70 auszufahren.

O-Ringe 88, 90 sind in der Außenfläche des Gehäuseblocks 36, wo diese an der inneren Umfangsfläche des äußeren zylindri­ schen Elements 24 anliegt, und in der äußeren Umfangsfläche des Abschlußelement 66 vorgesehen, damit durch die Spalte an diesem Teil, der Außenumfangsfläche des Abschlußelements 66 und der inneren Umfangsfläche des äußeren zylindrischen Ele­ ments 24 kein Druckmittel entweichen kann. Kolbendichtungen 92 wie bspw. O-Ringe sind auf den äußeren Umfangsflächen der äußeren Flansche 58 der vier Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D des Kolbens 48 und auf der äußeren Umfangsfläche des Endkolbens 62 angeordnet, damit durch die Spalte zwischen der äußeren Umfangsfläche der äußeren Flansche 58 der vier Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D und den inneren Umfangsflächen der dünnwandigen äußeren Wandteile 52 der vier Teile 50 A, 50 B, 50 C, 50 D des Zylinders 50, auf denen die äußeren Flansche 58 der vier Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D gleiten, und zwischen der äußeren Umfangsfläche des Endkolbens 62 und dem am äußeren zylindri­ schen Element 24 gelegenen Ende der inneren Umfangsfläche des Gehäuseblocks 36 kein Druckmittel entweichen kann.

Eine Ablaßnut 94 ist auf der dem inneren zylindrischen Ele­ ment zugewandten Seitenfläche des äußeren Flansches 58 der Teile 48 B, 48 C, 48 D des Kolbens 48 vorgesehen und verläuft von einer radial weiter außen als die Innenfläche 56 liegen­ den Stelle zu dieser hin. Eine weitere Ablaßnut 96 ist in der dem inneren zylindrischen Element 42 zugewandten Seitenfläche des Endkolbens 62 ausgebildet und verläuft ebenfalls von ei­ ner radial weiter außen liegenden Stelle als die äußere Um­ fangsfläche des inneren zylindrischen Umfangsteils 56 des vierten Teils 48 D des Kolbens 48 zu der dem inneren zylindri­ schen Element 42 zugewandten Seitenfläche des Zapfens 64. Durch die Ablaßnuten 94, 96 kann Luft aus den Spalten zwi­ schen den dem inneren zylindrischen Element zugewandten Flä­ chen der äußeren Flansche 58 der Teile 48 B, 48 C, 48 D des Kol­ bens und den dem Abschlußelement zugewandten Seitenflächen der inneren Flansche 54 der Teile 50 A, 50 B, 50 C des Zylinders 50 sowie zwischen den dem inneren zylindrischen Element zuge­ wandten Seitenflächen des Endkolbens 62 und den dem Abschluß­ element zugewandten Seitenflächen des inneren Flansches 54 des vierten Teils 50 D des Kolbens 50 entweichen (vergl. die obere Hälfte der Fig. 2), wenn der Kolben 48 gemeinsam mit dem Endkolben 62 durch Druckmittelbeaufschlagung aus der Druckmittelquelle bewegt wird, um das innere zylindrische Element 42 und die Spindel 22 aus dem äußeren zylindrischen Element 24 gegen die Kraft der Druckfeder 70 auszufahren. Eine Bewegung des Kolbens 48, wie sie oben beschrieben ist, ist also nicht verhindert. Wird die Druckmittelzufuhr aus der Druckmittelquelle gesperrt, damit die Druckfeder 70 den Kol­ ben 48 und den Endkolben 62 bewegen und so die Spindel 22 ge­ meinsam mit dem inneren zylindrischen Element 42 in das äuße­ re zylindrische Element 24 hineinziehen kann, erlauben viel­ mehr die Ablaßnuten 94, 96, daß Luft in die erwähnten Spalte strömt, damit die beschriebene Bewegung des Kolbens 48 nicht gestört wird.

Soll das Werkstück mit einem wie beschrieben aufgebauten Spannbackenantrieb 16 zwischen den Spannbacken 12, 14 festge­ spannt werden, wird zunächst das Werkstück zwischen die Spannbacken 12, 14 auf der Oberseite der Fußplatte 20 gesetzt und dann das äußere zylindrische Element 24 gedreht, um die Spindel 22 aus dem äußeren zylindrischen Element 24 auszufah­ ren, so daß die Spannbacken 12, 14 schließen und sich mit leichtem Druck an das Werkstück anlegen. Danach braucht das äußere zylindrische Element 24 nicht weiter gedreht zu wer­ den, um den von den Spannbacken 12, 14 auf das Werkstück aus­ geübten Einspanndruck zu erhöhen.

Sodann wird der Druckregler 26 betätigt, um Druckmittel aus der Druckmittelversorgung 28 in den Innenraum des äußeren zy­ lindrischen Elements 24 zulassen. Der auf den Kolben 48 wir­ kende Druck des Druckmittels wird über das innere zylindri­ sche Element 42 und die Spindel 22 auf die zweite Spannbacke 14 übertragen, um die Einspannkraft zu erhöhen.

Um das Werkstück aus den Spannbacken 12, 14 zu lösen, wird mit dem Druckregler 26 die Druckmittelzufuhr zum Inneren des äußeren zylindrischen Elements gesperrt und dieses Innere zur Atmosphäre gelüftet; die erwähnte, von den Spannbacken auf das Werkstück ausgeübte Einspannkraft entfällt also und das Werkstück kann, da die Spannbacken 12, 14 nur mit leich­ tem Druck angreifen, ohne Schwierigkeiten zwischen ihnen her­ ausgenommen werden. Durch Drehen des äußeren zylindrischen Elements 24 kann die Spindel 22 in dieses hineingezogen wer­ den, um die Spannbacken 12, 14 nach Bedarf weiter voneinander zu trennen.

Mit einem wie vorgehend beschrieben aufgebauten Spannbacken­ antrieb 16 kann das Werkstück von den Spannbacken 12, 14 im­ mer mit einer vorbestimmten Einspannkraft und unabhängig von dem vom äußeren zylindrischen Element 24 aufgebrachten Ein­ spann-Drehmoment festgelegt werden. Da weiterhin die Ein­ spannkraft die Summe der Kräfte ist, die das Druckmittel auf die dem Abschlußelement zugewandte Stirnfläche des Endkolbens 62 und auf die äußeren Flansche 58 der vier Teile 48 A, 48 B, 48 C, 48 D des Kolbens 48 ausübt, ist sie weit höher als die nur über das Einspann-Drehmoment des äußeren zylindrischen Elements 24 erzeugte Kraft.

Auch wenn ein oder mehrere Spalte zwischen dem auf die Fuß­ platte 20 gesetzten Werkstück und einer oder beiden der Spannbacken 12, 14 vorliegen, läßt das Werkstück sich von den Spannbacken 12, 14 immer mit vorbestimmter Einspannkraft festlegen, solange die Summe der Spaltbreiten geringfügig kleiner als der maximale Hub S des Kolbens 48 relativ zum äu­ ßeren zylindrischen Element 24 und zum Zylinder 50 ist, wie in Fig. 2 gezeigt.

Die Fig. 4 ist eine Längsschnittdarstellung des Druckreglers 26.

Der Druckregler 26 hat ein Verbindungsteil 98, das hermetisch abgeschlossen in die Bohrung 72 des Abschlußelements 66 des Spannbackenantriebs 16 eingeschraubt ist. Das abgesetzte zy­ lindrische vordere Gehäuse 100 ist auf die abgesetzte äußere Umfangsfläche des Verbindungsteils 98 aufgesetzt und das ab­ gesetzte zylindrische hintere Gehäuse 102 in die innere Um­ fangsfläche des vorderen Gehäuses 100 eingeschraubt, um eine Einheit auszubilden.

Im Verbindungselement 98 ist ein im wesentlichen in Richtung der Längsmittellinie des Spannbackenantriebs 16 verlaufender Druckmittelkanal 104 ausgebildet, der an einem Ende im äuße­ ren zylindrischen Element 24 in dem in die Bohrung 72 des Ab­ schlußelements 66 des Spannbackenantriebs 16 eingeschraubten Teil und am anderen Ende in der vom Abschlußelement 66 abge­ wandten anderen Stirnfläche des Verbindungselements 98 mün­ det. Zwischen den beiden Enden ist der Druckmittelkanal 98 zu einem radial verlaufenden Abschnitt abgebogen, an dem ein zu dem einen Ende gewandter konischer Ventilsitz 106 ausge­ bildet ist, der einen kugelförmigen Ventilkörper 107 auf­ nimmt. Gegenüber dem Ventilsitz 106 ist in der Innenfläche des Druckmittelkanals 104 eine bis zur äußeren Umfangsfläche des Verbindungselements 98 verlaufende Durchgangsbohrung aus­ gebildet. Eine Zylinderbüchse 108 mit einer Boden- bzw. Ab­ schlußfläche ist in die Durchgangsbohrung so eingesetzt, daß die Abschlußfläche radial auswärts weist. Die Abschlußfläche der Büchse 108 enthält eine Öffnung, die einen stiftartigen Gleitkörper 110 in Radialrichtung gleitend verschiebbar auf­ nimmt. Der Gleitkörper 110 hat einen äußeren Flansch 112 ge­ genüber der radial inneren Stirnseite der Abschlußfläche der Büchse 108 und eine Druckschraubfeder 114 ist zwischen den Flansch 112 und den Ventilkörper 107 an beiden anliegend ein­ gefügt. Ein O-Ring 116 ist auf der der Abschlußfläche der Büchse 108 zugewandten Seite des äußeren Flansches 112 auf die äußere Umfangsfläche des Gleitrings 110 aufgesetzt und wird von der Feder 114 auf die radial innere Stirnfläche der Abschlußfläche der Büchse 108 gedrückt, während der Ventil­ körper 107 auf den Ventilsitz 106 gedrückt wird. Ein Puffer­ element 118 ist an der radial auswärts des Ventilkörpers 107 liegenden Stirnfläche des Gleitkörpers 110 vorgesehen.

Eine in Umfangsrichtung verlaufende, nockenartig wirkende Steuernut 120 ist auf der inneren Umfangsfläche des vorderen Gehäuses 100 der Abschlußfläche der Büchse 108 gegenüber aus­ gebildet, und das aus der äußeren Umfangsfläche des Verbin­ dungselements 98 vorstehende radial äußere Ende des Gleitkör­ pers 110 ragt in die Steuernut 120 hinein und sitzt auf ihrem Boden auf. Die Bodenfläche der Steuernut 120 ist als nockenartig wirkende Steuerfläche als Teil eines zur Längs­ mittelachse des vorderen Gehäuses 100 exzentrischen Kreises ausgebildet und enthält eine Lüftungsöffnung 122 (vergl. Fig. 5) zur Außenfläche des vorderen Gehäuses.

Die Fig. 4 zeigt den Gleitkörper 110 in der tiefsten Stellung der Bodenfläche der Steuernut 120. Das Pufferelement 118 der inneren Stirnfläche des Gleitkörpers 110 liegt radial aus­ wärts vom Ventilkörper 107 getrennt und der auf die radial innere Stirnfläche der Bodenfläche der Büchse 108 gedrückte O-Ring 116 sperrt den Druckmittelfluß zur Lüftungsöffnung 122. Wird der Kanal 104 an seinem dem hinteren Gehäuseende zuge­ wandten Abschluß mit Druckmittel aus der Druckmittelversor­ gung 28 beaufschlagt, hebt der Ventilkörper 107 vom Ventil­ sitz 106 gegen die von der Feder 114 ausgeübte Kraft ab, so daß Druckmittel vom Ventilsitz 106 zum Ende des Spannbacken­ antriebs strömen kann. Das Abheben des Ventilkörpers 107 vom Ventilsitz 106 verstärkt die Kraft, mit der die Feder 114 den O-Ring 116 zur radial inneren Stirnfläche der Abschlußfläche der Büchse 108 drückt, so daß das Druckmittel zuverlässig da­ ran gehindert wird, aus dem Kanal 104 über die Öffnung in der Abschlußfläche der Büchse 108 und die Lüftungsöffnung 122 in die Atmosphäre zu entweichen.

Wird das vordere Gehäuse 100 um das Verbindungselement 98 ge­ dreht, bis das äußere vorstehende Ende des Gleitkörpers 110 sich an der flachsten Stelle der Bodenfläche der Steuernut 120 befindet, wird der Gleitkörper 110 gegen den auf den Ven­ tilkörper 107 wirkenden Druckmitteldruck und die Kraft der Feder 70 radial einwärts gedrückt, bis das Pufferelement 118 den Ventilkörper 107 auf den Ventilsitz 106 drückt. Dadurch wird die Druckmittelzufuhr aus der Druckmittelquelle 28 am Ventilsitz 106 gesperrt und das Druckmittel im äußeren Zylin­ der 24 des Spannbackenantriebs 16 durch die Öffnung in der Abschlußfläche der Büchse 108 und die Öffnung 122 zur Atmos­ phäre gelüftet, so daß das Innere des äußeren zylindrischen Elements 24 den Atmosphärendruck annimmt.

Eine gekrümmte Nut 124 verläuft in Umfangsrichtung im radial verlaufenden Bereich der Innenfläche des vorderen Gehäuses 100 und Rastausnehmungen 126, 128 sind (in Umfangsrichtung gesehen) an den beiden Enden der Bodenfläche der Nut 124 vor­ gesehen. Ein Loch 130 im radial verlaufenden Bereich der Au­ ßenfläche des Verbindungselements 98 gegenüber der Nut 124 des vorderen Gehäuses 100 nimmt eine Rastkugel 132 sowie eine Druckschraubfeder 134 auf, die die Rastkugel 132 nach außen drückt. Wird das vordere Gehäuse 100 relativ zum Verbindungs­ element 98 gedreht, gleitet die Rastkugel über die Bodenflä­ che der Nut 124 und rastet beim Anlegen an eine der (in Um­ fangsrichtung liegenden) Abschlußflächen der Nut 124 in die Ausnehmung 126 bzw. 128 ein. Ist die Rastkugel 132 des Ver­ bindungselements 98 in eine Ausnehmung 126 der Nut 124 im vorderen Gehäuse 100 eingerastet, befindet das auswärts vor­ stehende Ende des Gleitkörpers 110 sich an der flachsten Stelle der Bodenfläche der Steuernut 120, so daß der Druck im äußeren Zylinder 24 sich dem Atmosphärendruck angleicht; ist die Rastkugel 132 in die andere Ausnehmung 128 eingera­ stet, befindet das auswärts vorstehende Ende des Gleitkörpers 110 sich an der tiefsten Stelle der Bodenfläche der Steuernut 120 und kann Druckmittel aus der Druckmittelquelle 28 in den äußeren Zylinder 24 einströmen, wie oben beschrieben.

Wie die Fig. 4 zeigt, ist ein Nippelelement 136 in die rück­ wärtige Seite des hinteren Gehäuses 102 hermetisch dicht ein­ geschraubt. Im Nippelelement 136 sind die in der äußeren Stirnfläche mündende Anschlußbohrung 140 und die in der inne­ ren Abschlußfläche mündende, mit der Anschlußbohrung 140 in Verbindung stehende und einen Ventilkörper enthaltende Boh­ rung 142 ausgebildet; ein von der Druckmittelquelle 28 kom­ mender Druckmittelschlauch 138 ist hermetisch dicht in die Anschlußbohrung 140 eingeschraubt. Eine Kappe 144 deckt die innere Abschlußfläche des Nippelelements 136 ab, ist auf die äußere Umfangsfläche des Nippelelement 136 im Bereich der Bohrung des hinteren Gehäuses 102 aufgeschraubt und enthält eine Öffnung 146 zur Bohrung 142. Ein zylindrischer becher­ förmiger Ventilkörper 148 ist in der Bohrung 142 enthalten und ein auf dem Boden des Ventilkörpers 148 ausgebildeter Druckstift 150 verläuft durch die Öffnung 146 in der Kappe und steht durch diese in die Bohrung im hinteren Gehäuse 102 vor. Mehrere radial vorstehende Rippen 152, 154 verlaufen parallel zur Längsmittelachse auf der Innenfläche der Bohrun­ gen 142 und 146 und berühren die äußeren Umfangsflächen des Ventilkörpers 148 und des Druckstifts 150, damit der Ventil­ körper 148 und der Druckstift 150 in Axialrichtung gleiten können. Eine Ringdichtung 156 ist an der Bodenfläche des Ven­ tilkörpers 148 auf der äußeren Umfangsfläche des Stifts 150 angeordnet und der Ventilkörper 148 wird durch eine Druck­ schraubfeder 158 in der Bohrung 142 zur Öffnung 146 gedrückt. Die Dichtung 156 des druckbeaufschlagten Ventilkörpers 148 liegt im Umfangsbereich der Öffnung 146 in der Bodenfläche der Kappe 144 auf und verschließt sie. Die Umfangsfläche der Öffnung in der Bodenfläche der Kappe 144 wirkt also als Ven­ tilsitz 160 für den Ventilkörper 148.

Die Öffnung 146 steht durch die Bohrung im hinteren Gehäuse 102 in Strömungsverbindung mit dem Druckmittelkanal 104 des Verbindungselements 98 und bildet mit diesem Kanal 104 und der den Ventilkörper enthaltenden Bohrung 142 einen Druckmit­ telkanal, durch den Druckmittel aus der Druckmittelversorgung 28 zur Verbindungsbohrung 140 zum Ende des Druckmittelkanals 104 im Körper des Druckreglers 26 gelangen kann, wobei dieser Körper vom Verbindungselement 98, dem vorderen Gehäuse 100, dem hinteren Gehäuse 102 und dem Nippelelement 136 gebildet wird.

Das zylindrische becherförmige Betätigungselement 164 ist auf den O-Ring 162 auf der Außenfläche der Kappe 144 in der Boh­ rung des hinteren Gehäuses 102 aufgeschoben und ein Ansatz 166 auf der Bodenfläche des Betätigungselements 164 steht in die Mündung des Druckmittelkanals 104 im Verbindungselement 98 auf dessen dem hinteren Gehäuse zugewandter Seite vor. Ein die Außenfläche des Ansatzes 166 berührender O-Ring 168 ist in die Innenfläche der Öffnung des Druckmittelkanals 104 auf der dem hinteren Gehäuse zugewandten Seite eingesetzt. Das vorstehende Ende des Stifts 150 auf dem Ventilkörper 148 be­ rührt kappenseitig die Bodenfläche des Betätigungselements 164, und eine Vielzahl von Durchgangsbohrungen 170 ist in der kappenseitigen Stirnfläche des Bodens des Ansatzes 166 um den Aufsetzpunkt des Stifts 150 herum und in den Ansatz 166 hin­ einverlaufend ausgebildet.

Ein Haltering 172 für die Feder 174 ist in die innere Um­ fangsfläche des hinteren Gehäuses 102 in dessen Innenraum eingeschoben. Der Innendurchmesser des Rings 172 ist größer als der Außendurchmesser der Umfangswand des Betätigungsele­ ments 164, und der Ring 172 liegt angrenzend an das Verbin­ dungselement 98.

Die Druckschraubfeder 174 ist auf die Außenfläche des Betäti­ gungselements 164 aufgewickelt. Mit einem Ende liegt sie an dem dem Nippelelement zugewandten und auswärts vorstehenden Flansch am Ende der äußeren Umfangsfläche des Betätigungsele­ ments 164, mit dem anderen Ende am Ring 172 an.

Eine führende Ringnut 178 ist am Gewindeabschnitt 176 ausge­ bildet, mit dem das vordere Gehäuse 100 auf die Außenfläche des hinteren Gehäuses 102 aufgeschraubt wird, und zwei füh­ rende Ausschnitte 180, 182 sind an zwei diametral gegenüber­ liegenden Stellen in der äußeren Umfangswandung des hinteren Gehäuses 102 vorgesehen. Die beiden führenden Ausschnitte 180, 182 verlaufen jeweils parallel zur Längsmittelachse von einer Stirnfläche am Gewindeabschnitt 176 bis zu der vom Ge­ windeabschnitt 176 abgewandten Stirnfläche. Zwei Vorsprünge 184, 186 sind auf der Außenfläche des Rings 172 ausgebildet, stehen in die beiden führenden Ausschnitte 180, 182 hinein vor und sind parallel zur Längsmittelachse verschiebbar. Ein parallel zur Längsmittelachse vorstehender Zeigerstift 186 ist in die vom Gewindeabschnitt 176 abgewandte stirnseitige Abschlußfläche des einen Vorsprungs 184 eingesetzt. Dieser Stift 186 ragt in eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung 188 in der vom Gewindeabschnitt 176 abgewandten, die führende Nut 178 abschließenden Fläche hinein, wobei diese Bohrung 188 bis zu einer eine Skala freilegenden Ausnehmung 190 am von der Führungsnut 178 wegweisenden Ende der Außenwandung des hinteren Gehäuses 102 führt.

Die äußeren Abschlußflächen der beiden Vorsprünge 184, 186 auf dem Federhaltering 172 sind als mit dem Ring 172 konzen­ trische Ringteile ausgebildet und tragen auf ihren äußeren Umfangsflächen die Gewindegänge des Gewindeabschnitts 176 fortsetzende Gewindeteile 192.

Der Einstellring 30 ist in die Führungsnut 17 in der Außen­ fläche des hinteren Gehäuses 102 in Umfangsrichtung drehbar eingesetzt, während das Gewinde 194 in der Innenfläche des Rings 30 auf die Gewindeteile 192 auf den Außenflächen der beiden Vorsprünge 184, 186 des Ringes 172 aufgeschraubt ist.

Liegt in einem wie oben beschrieben aufgebauten Druckregler der Federhaltering 172 an der inneren Abschlußfläche des Ver­ bindungselements 98 (Fig. 4) an, ist die von der Feder 174 ausgeübte Kraft geringer als die der Feder 158 des Ventilkör­ pers 107. Der Ventilkörper 148 befindet sich also in seiner Schließstellung, in der die Dichtung 56 von der Feder 158 auf den Ventilsitz 160 der Kappe 144 gedrückt wird, wie in Fig. 4 gezeigt. Der in der Schließstellung befindliche Ventilkör­ per 148 bewirkt, daß das Betätigungselement 164 seine erste Stellung einnimmt, in der es vom Druckstift 150 näher an das Verbindungselement 98 gebracht wird als die Kappe 144 (vergl. Fig. 4). Auch wenn dabei aus der Druckmittelversorgung 28 über die Verbindungsbohrung 140 Druckmittel in den Druckmit­ telkanal des Druckreglers 26 gelangt, wirkt das Druckmittel auf den Ventilkörper 148, so daß die Dichtung 156 auf den Ventilsitz 160 gedrückt wird. Das Druckmittel kann also nicht am Ventilsitz 160 vorbeiströmen und nicht den Innen­ raum des äußeren zylindrischen Elements 24 des Spannbackenan­ triebs 16 erreichen. M.a.W.: das Druckmittel kann nicht auf die zweite Spannbacke 14 wirken.

Damit das Druckmittel auf die zweite Spannbacke 14 wirken kann, wird der Einstellring 30 so gedreht, daß er den Feder­ haltering 172 in eine Richtung dreht, in der der Ring 172 sich vom Verbindungselement 98 entfernt. Die Feder 174 wird also zwischen dem Ring 172 und dem Flansch am Betätigungsele­ ment 164 komprimiert; ihre erhöhte Gegenkraft drückt das Be­ tätigungselement 164 gegen die Kraft der Feder 158 des Ven­ tilkörpers 107 zum Nippelelement 136. Die vom Stift 150 auf den Ventilkörper 107 übertragene Bewegung des Betätigungsele­ ments 164 führt diesen von der Kappe 144 hinweg in seine zweite, d.h. die Offenstellung, in der die Dichtung vom Ven­ tilsitz 160 abgehoben ist.

Das aus der Druckmittelversorgung 28 über die Anschlußbohrung 140 im Druckregler 26 zugeführte Druckmittel strömt durch die den Ventilkörper enthaltende Bohrung 142 des Nippelelements 136, den Spalt zwischen der Dichtung 156 des Ventilkörpers 107 und dem Ventilsitz 160, die den Druckstift enthaltende Öffnung in der Kappe 144 und die Durchgangsbohrung 170 im Be­ tätigungselement 164 in den Druckmittelkanal 104 im Verbin­ dungselement 98, hebt den Ventilkörper 107 vom Ventilsitz 106 gegen die Kraft der Feder 144 ab und strömt weiter in den In­ nenraum des äußeren zylindrischen Elements 24 des Spannbacke­ nantriebs 16, wenn das vordere Gehäuse 100 sich in einer Um­ fangsstellung befindet, in der das radial äußere Ende des Gleitkörpers 110 an der tiefsten Stelle der Steuernut 120 im vorderen Gehäuse 100 liegt.

Befindet das radial äußere Ende des Gleitkörpers 110 sich an der tiefsten Stelle der Steuernut 120 im vorderen Gehäuse 100, erhöht die Zunahme der von der Feder 144 infolge des Abhebens des Ventilkörpers 107 vom Ventilsitz 106 ausgeübten Kraft den Anpreßdruck des O-Rings 116 des Ventilkörpers 107 auf der Büchse 108. Das Druckmittel im Druckmittelkanal 104 kann also durch die den Gleitkörper enthaltende Öffnung in der Büchse 108 des vorderen Gehäuses 100 und die Lüftungsöff­ nung 122 nicht an die Atmosphäre entweichen.

Das dem Innenraum des äußeren zylindrischen Elements 24 des Spannbackenantriebs 16 zugeführte Druckmittel wirkt auf den Endkolben 62 des Spannbackenantriebs 16 und den Kolben 48 aus den vier Teilen 48 A, 48 B, 48 C, 48 D, wie oben unter Bezug auf die Fig. 2 u. 3 zum Spannbackenantrieb 16 beschrieben, und die vom Endkolben 62 und den Kolben 48 verstärkte Druckkraft wird über die Spindel 22 auf die zweite Spannbacke 14 übertragen.

Wird in dem wie oben beschrieben aufgebauten Druckregler 26 die vom Druckmittel auf die dem Nippelelement zugewandte Sei­ tenfläche des Betätigungselements 164 ausgeübte Gesamtkraft höher als die der Feder 174, läuft das Betätigungselement 164 gegen die Kraft der Feder 174 von der ihm zugewandten Endflä­ che des Nippelelements 136 in seine erste Stellung, in der es sich dem Verbindungselement 98 nähert, wie in Fig. 4 gezeigt. Der Ventilkörper 148 wird also vom Druckmittel und der Feder 158 in die in Fig. 4 gezeigte Schließstellung gebracht, in der die Druckmittelzufuhr aus der Druckmittelquelle 28 zum Innenraum des äußeren zylindrischen Elements 24 des Spannbac­ kenantriebs 16 gesperrt ist. Das Druckmittel im äußeren zy­ lindrischen Element 24 des Spannbackenantriebs 16 drückt den Ventilkörper 107 im Druckmittelkanal 104 des Verbindungsele­ ments 98 in seine Schließstellung auf dem Ventilsitz 106, da­ mit kein Druckmittel aus dem äußeren zylindrischen Element 24 des Antriebs 16 entweichen kann. Auch wenn danach die Druck­ mittelzufuhr abgeschaltet wird, bleibt die von der Spindel 22 des Spannbackenantriebs 16 auf die zweite Spannbacke 14 über­ tragene Andruckkraft gleich der vor dem Abschalten der Druck­ mittelzufuhr.

Befindet das vordere Gehäuse 100 sich in der Umfangsstellung, in der das radial äußere Ende des Gleitkörpers 110 an der flachsten Stelle der Steuernut 120 des vorderen Gehäuses 100 liegt, läuft der Gleitkörper 110 radial einwärts gegen die Kraft der Feder 114 und hebt den O-Ring 116 von der Boden­ fläche des Büchse 108 ab. Das Druckmittel im äußeren zylin­ drischen Element 24 des Antriebs 16 wird also durch die den Gleitkörper enthaltende Bohrung in der Büchse 108 und die Öffnung 122 im vorderen Gehäuse 100 gelüftet, so daß die vom Druckmittel im äußeren zylindrischen Element 24 ausgeübte, über die Spindel 22 auf die zweite Spannbacke 14 übertragene Kraft entfällt.

Die Höhe der vom Spannbackenantrieb 16 unter Ausnutzung des dem Innenraum des äußeren zylindrischen Elements 24 zugeführ­ ten Druckmittels über die Spindel 22 auf die zweite Spannbac­ ke 14 aufgebrachten Kraft ist proportional zum dem äußeren zylindrischen Element 24 zugeführten Druckmitteldruck und der dem äußeren zylindrischen Element 24 zugeführte Druckmittel­ druck proportional zur Höhe des Druckmittels, wenn das Betä­ tigungselement 164 gegen die Kraft der Feder 174 bewegt wird, um den Ventilkörper 148 in seine Schließstellung zu bringen. M.a.W.: Die unter Ausnutzung des Druckmittels vom Antrieb 16 auf die zweite Spannbacke 14 aufgebrachte Andruckkraft ist proportional der von der Feder 174 ausgeübten Kraft, und die Zu- und Abnahme dieser Kraft bewirkt eine Zu- oder Abnahme der Andruckkraft der zweiten Spannbacke 14. Die Zu- bzw. Ab­ nahme der Kraft der Feder 174 wird durch eine Relativbewegung des Halterings 172 in der Bohrung im hinteren Gehäuse 102 und diese durch Drehen des Einstellrings 30 auf der Außenfläche des hinteren Gehäuses 102 erzeugt.

Wie oben beschrieben, wird die von der Feder 174 ausgeübte Kraft mit dem Einstellring 30 und dem Haltering 172 einge­ stellt; der Einstell- und der Haltering 30, 172 bilden eine Einstelleinrichtung für die Höhe der von der Feder 174 ausge­ übten Kraft.

Die Skala 196, die über die Bewegungsstrecke des Halterings 172 die an der zweiten Spannbacke 14 erzeugte Kraft anzeigt, ist auf der Unterseite der Ausnehmung 190 in der Umfangswand des hinteren Gehäuses 102 angeordnet. Die Spitze des sich mit dem Haltering 172 gemeinsam bewegenden Zeigers 186 zeigt auf der Teilung der Skala 196 die Höhe der Andruckkraft an, die an der zweiten Spannbacke 14 durch die Zufuhr des Druckmit­ tels aus der Druckmittelversorgung 28 über den Druckregler 26 an den Spannbackenantrieb 16 erzeugt wird.

Der Zeigerstift 186 ist vorzugsweise auffallend gefärbt, da­ mit eine Bedienungsperson die von seiner Spitze angezeigte Andruckkraft mit einem einzigen Blick auf die Skala 196 er­ fassen kann.

In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Druckregler 26 in der äußeren Gestalt zylindrisch und weist keine nach außen vorstehenden Teile auf. Weiterhin ist der Druckregler 26 koaxial gradlinig an den ebenfalls in der äußeren Gestalt zylindrischen Spannbackenantrieb angeschlossen. Der Druckreg­ ler 26 läßt sich daher einheitlich mit dem Antrieb 16 handha­ ben, und der Einstellring 30 kann unabhängig von der Ausrich­ tung des Antriebs 16 auf der Grundplatte 10 ohne Schwierig­ keiten betätigt werden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform weist der Druck­ regler 26 einen Zeigerstift 186 auf, der die Höhe der auf die zweite Spannbacke 14 aufgebrachten Einspannkraft proportional zur Drehung des Rings 30 anzeigt, wobei der Zeiger 186 durch Drehen des Einstellrings 30 in Längsrichtung des Druckreglers 26 bewegt wird. Die Kombination des Zeigerstifts 186 mit der Skala 196 ist leichter zu beobachten als mit einer Bezugsli­ nie auf der Außenfläche des Rings 30 bei gleichem Skalenin­ halt wie in der genannten Ausführungsform auf der Außenfläche des vorderen oder hinteren Gehäuses 100 bzw. 102 oder einer Skala auf der Außenfläche des Rings 30 und einer Bezugslinie auf der Außenfläche des vorderen oder hinteren Gehäuses 100 bzw. 102, da bei der beschriebenen Ausführungsform eine Viel­ zahl von Umdrehungen des Rings 30 erforderlich ist, um den Zeigerstift 186 über den Gesamtbereich der Skala 196 zu füh­ ren. In der oben beschriebenen Ausführungsform ist nur eine solche Kombination vorgesehen; werden mehrere von ihnen auf der Außenfläche des hinteren Gehäuses 102 in jeweils etwa 120° Abstand in Umfangsrichtung vorgesehen, läßt die Ablesung der Skala sich weiter erleichtern und von der Orientierung des Antriebs 16 auf der Grundplatte 10 unabhängig gestalten.

Die Fig. 7 zeigt schaubildlich einen Längsschnitt durch die Feststelleinheit 32.

Wie die Fig. 7 zeigt, ist eine im Querschnitt im wesentli­ chen T-förmige Nut 200 auf der Unterseite der Fußplatte 20 ausgebildet, die in deren Längsrichtung verläuft.

Eine Öffnung 202 mit verhältnismäßig großem Durchmesser ist in der oberen Wandung der Grundplatte 10 unter der Fußplatte 20 vorgesehen; unter ihr bzw. der oberen Wandung der Grund­ platte 10 ist ein scheibenförmiges Gehäuse 204 angeordnet.

Das Gehäuse 204 besteht aus dem oberen und dem unteren Gehäu­ seteil 208 bzw. 210, die im zusammengesetzten Zustand zwi­ schen sich eine Membran 206 festspannen. Eine Ringnut 212 ist in der inneren Seitenfläche des unteren Gehäuseelements 210, auf der die Membran 206 aufliegt, ausgebildet und mit einer Anschlußöffnung 216 versehen. In die Öffnung 216 ist ein Ende des Druckmittelschlauchs 214 hermetisch dicht eingeschraubt, der - vergl. Fig. 1 - von der Druckmittelversorgung 28 kom­ mend das bereits erwähnte Schaltventil 34 enthält. Eine abge­ setzte Speicherausnehmung 218 ist in der auf der Membran 206 aufliegenden Innenseite des oberen Gehäuseteils 208 konzent­ risch mit diesem ausgebildet. Die Abschlußwand der Speicher­ vertiefung 218 enthält eine mittige Öffnung, durch die ein Zapfen 220 in die Nut 200 der Fußplatte 20 der Feststellein­ heit 18 vorsteht und parallel zur Längsmittellinie verschieb­ bar ist. Der Zapfen 220 hat in einem großdurchmessrigen Be­ reich der Ausnehmung 218 einen scheibenförmigen Druckaufnah­ meteil 222, der parallel zur Längsmittellinie bewegbar ist. Auf der oberen Stirnfläche des Zapfens 220 ist ein parallel zur Längsmittellinie verlaufender Ansatz 224 ausgebildet, auf den mit der in ihr enthaltenen Öffnung eine Eingriffsplatte 226 aufgesetzt ist, die im Querschnitt im wesentlichen T-för­ mig, in der Draufsicht rechteckig und in die Nut 200 der Fuß­ platte 20 eingeschoben ist. Die Unterseiten 228 an den seit­ lichen Enden der Eingriffsplatte 226 liegen auf der Oberseite 230 der Absätze der Nut 200 in der Fußplatte 20 parallel zur Längsmittellinie auf. Ein Haltering 232, der verhindert, daß die Eingriffsplatte 226 vom Ansatz 224 abfällt, ist auf des­ sen obere Stirnfläche aufgeschraubt; auf seiner Unterseite ist eine Tellerfeder 234 vorgesehen, die Bewegungen der Ein­ griffsplatte 226 auf dem Ansatz 224 unterbindet. Zwei Teller­ federn 236 sind auf dem Zapfen 220 in einem kleinerdurchmess­ rigen Teil der Ausnehmung 218 aufgesetzt und liegen an der Unterseite dieses Bereichs 218 und an der Oberseite des druckaufnehmenden Teils 222 an, um den Zapfen 220 von der Fußplatte 20 der Festspanneinheit 18 hinweg, d.h. abwärts zu drücken. Diese Kraft unterstützt den Eingriff der Platte 226 auf dem Zapfen 220 mit der Nut 200 in der Fußplatte 20. In diesem Zustand liegt der druckaufnehmende Teil 222 des Zap­ fens 220 unter leichtem Druck an der Membran 206 an.

Der Stift 238 ist in die Unterseite eines großdurchmessrigen Teils der Ausnehmung 218 eingesetzt, ragt parallel zur Längs­ mittellinie in eine Bohrung 240 im druckaufnehmenden Teil 222 des Zapfens 220 hinein und verhindert, daß der Zapfen 220 sich im Gehäuse 204 dreht.

Wenn bei einer wie oben beschrieben aufgebauten Festziehein­ heit 32 die Nut 212 über den Schlauch 214 aus der Druckmit­ telversorgung 28 nicht beaufschlagt wird, ziehen die beiden Tellerfedern 236 die Eingriffsplatte 226 auf dem Zapfen 220 in der Nut 200 der Fußplatte 20 fest, so daß die Fußplatte 20 im Zusammenwirken mit dem oberen Gehäuseelement 208 des Gehäuses 204 der Festzieheinheit 32 sicher mit der Grundplat­ te 10 verspannt und auf ihr festgelegt wird.

Wird hingegen bei einer wie oben beschrieben aufgebauten Festzieheinheit 32 die Nut 212 aus der Druckmittelversorgung 28 über den Schlauch 214 beaufschlagt, ist die Gesamtkraft des Druckmittels auf der Membran 206 höher als die von den Tellerfedern 236 ausgeübte, so daß der Zapfen 220 zur Fuß­ platte 20 der Spannvorrichtung 18 steigt und der Eingriff der Platte 226 mit der Nut 200 der Fußplatte 20 sich löst. Die über den Zapfen 220 mit der Festzieheinheit 204 verbundene Spannvorrichtung 18 mit der Fußplatte 20 kann nun auf der Grundplatte 10 frei verschoben und gedreht werden, wobei die Bewegungsweite durch den Freiraum des Zapfens 220 in der Öff­ nung 202 in der Grundplatte 10 begrenzt ist.

Ist die Spannvorrichtung 18 auf der Grundplatte 10 in die ge­ wünschte Stellung gebracht worden, wird die Druckmittelzufuhr aus der Druckmittelversorgung 28 zur Nut 212 des Festzieh­ einheit 32 mit dem Schaltventil 34 in der Druckmittelleitung 214 gesperrt und die Nut 212 gelüftet, so daß sie den Atmosphärendruck annimmt und die beiden Tellerfedern 236 den Zapfen 220 wieder abwärts ziehen können, die Eingriffsplatte 226 in der Nut 220 der Fußplatte 20 festziehen und so die Spannvorrichtung 18 wieder auf der Grundplatte 10 festlegen.

Wird die Spannvorrichtung nach der beschriebenen Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung mit einer wie oben beschrie­ ben aufgebauten Festzieheinheit 32 in einer Werkzeugmaschine wie bspw. einer kleinen Ständerbohrmaschine verwendet, deren Schneidwerkzeug auf dem Bohrtisch nicht vor-, rück- oder seitwärts bewegt werden kann, kann die Festzieheinrichtung die Spanneinrichtung 18 mit den beiden Spannbacken 12, 14 auf dem Bohrtisch in beliebiger Stellung festlegen, nachdem die Grundplatte auf dem Bohrtisch befestigt worden ist. Soll dann ein Werkstück zwischen die Spannbacken 12, 14 eingesetzt oder aus ihnen entfernt und seine Arbeitsstellung geändert werden, sind keine komplizierten Lösemaßnahmen und kein erneutes Festlegen der Grundplatte 10 auf dem Tisch erforderlich. Die Effizienz der Berarbeitung des Werkstücks in der Werkzeugma­ schine läßt sich also gegenüber herkömmlich ausgerüsteten Werkzeugmaschinen erheblich verbessern.

Da die Spanneinrichtung 18 auf der Grundplatte 10 durch zwei Tellerfedern 236 in einer wie oben beschrieben aufgebauten Festzieheinrichtung festgelegt wird, ist auch ein versehentli­ ches Freikommen des Werkstücks während der Bearbeitung zuver­ lässig verhindert.

Die vorliegende Erfindung ist oben anhand einer bestimmten Ausführungsform erläutert worden, aber auf dieses nicht be­ schränkt. Innerhalb des Grundgedankens und Umfangs der Erfin­ dung lassen die beschriebenen Einzelheiten zahlreiche Ände­ rungen zu.

Bspw. kann die Anzahl der Teile, aus denen sich der Kolben 48 und der Zylinder 50 des Spannbackenantriebs 16 zusammen­ setzen, nach Maßgabe der Einspannkraft, die vom Spannbacken­ antrieb 16 unter Verwendung des Druckmittels erzeugt werden soll, beliebig gewählt werden.

Weiterhin läßt sich auch Öl als Druckmittel verwenden.

Claims (3)

1. Spannvorrichtung mit einer Grundplatte (10), zwei Spannbacken (12,14), die auf der Grundplatte zueinander hin und voneinander weg bewegbar angeordnet sind, sowie einem Spannbackenantrieb (16) zum Antrieb der beiden Spannbacken, gekennzeichnet durch
eine Spanneinrichtung (18) mit den beiden Spannbacken (12, 14) und dem Spannbackenantrieb (16) und
eine mit der Spanneinrichtung (18) gekoppelte Fest­ zieheinheit (32), die die Spanneinrichtung in beliebiger Stellung auf der Grundplatte (10) festzulegen gestattet,
wobei die Spanneinrichtung (18) eine Fußplatte (20) aufweist, an der die eine Spannbacke (12) und der Spannbac­ kenantrieb (16) befestigt sind, und die andere Spannbacke (14) vom Spannbackenantrieb (16) zu der einen Spannbacke (12) hin und von ihr weg bewegbar ist, und
wobei der Spannbackenantrieb (16)
eine mit einem Ende an der anderen Spannbacke (14) festgelegte Spindel (22),
ein äußeres zylindrisches Element (24), das auf der Fußplatte (20) koaxial mit der Spindel (22) und relativ zur Fußplatte (20) drehbar angeordnet ist und eine Einrichtung (72) aufweist, um sein Inneres mit einer Druckmittelversor­ gung (28) zu verbinden,
ein inneres zylindrisches Element (42), das im Innenraum des äußeren zylindrischen Elements (24) angeordnet, mit ihm in dessen Umfangsrichtung drehbar und relativ zu ihm entlang seiner Längsmittellinie verschiebbar sowie weiterhin auf die Spindel (22) aufgeschraubt ist, und
einen Kolben (48) aufweist, der im Innenraum des äußeren zylindrischen Elements (24) relativ zu diesem entlang dessen Längsmittellinie verschiebbar ist, wobei der Kolben im Innenraum des äußeren zylindrischen Elements durch den Druck eines aus einer Druckmittelversorgung (28) dem Innen­ raum des äußeren zylindrischen Elements zugeführten Druckmit­ tels verschoben wird, so daß der Kolben das innere zylindri­ sche Element (42) die Spindel (22) aus dem äußeren zylindri­ schen Element ausfahren läßt,
wobei weiterhin die Grundplatte (10) eine Öffnung (202) am Ort der Fußplatte (20) enthält, und wobei die Festzieheinheit (32)
ein Gehäuse (204) in einem Bereich des Grundplatte (10) gegenüber dem, in dem die Spanneinrichtung (18) auf sie aufgesetzt ist, so daß es der Öffnung (202) zugewandt liegt, mit einer Einrichtung (216) zum Verbinden des Gehäuse­ inneren an die Druckmittelversorgung,
einen Zapfen (220), der im Gehäuse (204) entlang der Längsmittellinie der Öffnung (202) im Gehäuse bewegbar angeordnet ist, aus dem Gehäuse (204) in die Öffnung (202) hineinragt und in einer solchen Richtung, daß die Fußplatte sich der Grundplatte (10) nähert, in den Eingriff mit der Fußplatte (20) der Spanneinrichtung (18) gebracht werden kann,
eine im Gehäuse (204) angeordnete und Druck aus­ übende Einrichtung (236), die den Zapfen (220) in einer sol­ chen Richtung bewegen kann, daß er in den Eingriff mit der Fußplatte (20) der Spanneinrichtung (18) gebracht wird, und
eine im Gehäuse (204) angeordnete Membran (206) aufweist, die den Zapfen (220) gegen die von der Einrichtung (236) ausgeübte Kraft drückt, um durch dem Gehäuse (204) aus der Druckmittelversorgung (28) zugeführtes Druckmittel den Eingriff des Zapfens (220) mit der Fußplatte (20) der Span­ neinrichtung (18) zu lösen.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spannbackenantrieb (16) einen Druckregler (26) aufweist, um die Höhe des aus der Druckmittelversorgung (28) dem Innenraum des äußeren zylindrischen Elements (24) zugeführten Druckmitteldrucks einzustellen.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Druckregler (26)
einen mit dem äußeren zylindrischen Element (24) ver­ bundenen Körper (98, 100, 102, 136) mit einem Druckmittel­ kanal (104, 142, 146), der mit der Einrichtung (72) des äuße­ ren zylindrischen Elements (24) zum Anschluß an die Druckmit­ telversorgung verbindbar ist, und mit einer Einrichtung zum Verbinden des Druckmittelkanals (104, 142, 146) mit der Druckmittelversorgung (28),
einen im Druckmittelkanal (104, 142, 146) ausgebil­ deten Ventilsitz (106),
einen Ventilkörper (197), der im Druckmittelkanal (104, 142, 146) zwischen einer Schließstellung, in der er auf dem Ventilsitz (106) aufsitzt, und einer Offenstellung bewegbar ist, in der er vom Ventilsitz (106) abgehoben liegt,
ein Betätigungselement (164), das im Druckmittelkanal (104, 142, 146) zwischen einer ersten und einer zweiten Stel­ lung bewegbar ist und in seiner ersten Stellung dem Ventil­ körper (197) das Einnehmen seiner Schließstellung erlaubt, bei der Bewegung aus der ersten in die zweite Stellung den Ventilkörper (107) in seine Offenstellung bringt und vom Druckmittel im Druckmittelkanal (104, 142, 146) in seine erste Stellung gedrückt wird,
eine Druck ausübende Einrichtung (174) im Körper (98, 100, 102, 136), die das Betätigungselement gegen das Druck­ mittel im Druckmittelkanal (104, 142, 146) in seine zweite Stellung drückt, und
eine den ausgeübten Druck regelnde Einrichtung (30, 172) aufweist, die auf dem Körper (98, 100, 102, 136) offen­ liegend angeordnet ist und die von der Einrichtung (174) er­ zeugte Kraft bestimmt.