DE3878656T2 - Schwenkspanner. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Werkstückhalter und insbesondere eine Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken.
Beschreibung des Standes der Technik
• Kraftangetriebene Klemmeinrichtungen oder Spanneinrichtungen werden üblicherweise in Bearbeitungsmaschinen eingesetzt, um ein Werkstück auf einem Tisch oder einer Einspannvorrichtung zu halten, während eine mechanische Bearbeitung, wie Eräsen, Drehen oder Schleifen, durchgeführt wird. Spannvorrichtungen können manuell, hydraulisch oder pneumatisch mit Energie versorgt werden.
• Üblicherweise werden Spannvorrichtungen über solenoid-betriebene Flußregelventile mit zwei Regelpositionen gesteuert, um den Fluß von Fluid zu und von der Spannvorrichtung zu steuern. Ein einzelnes Steuerventil wurde im US Patent 45 60 152 beschrieben und beansprucht, das den gleichen Inhaber wie die Erfindung hat, und das hier als nächstliegender Stand der Technik betrachtet wird.
• Allgemein beruhten bisher die Spannvorrichtungen auf der Bewegung eines drehbaren Kolbens in entgegengerichtete axiale Richtungen gleichzeitig mit der Drehung eines Werkstückhaltekopfes, der am Kolben befestigt war. Die Erfindung geht nun von unabhängig voneinander betriebenen, solenoid-beaufschlagten, Ventilen mit zwei Arbeitspositionen, die alternierend auf Spannvorrichtungskomponenten einwirken, um Axialbewegungen der Stößel unabhängig von den Drehbewegungen des Werkstückhalte-Kopfes zu schaffen.
• Der Hauptvorteil der Spannvorrichtung des US Patentes 45 60 152, bestand darin, daß der Werkstückhalte-Kopf auf lediglich ein "An"-Signal hin ausgefahren und um 90º gedreht wird, bei lediglich einem Steuereingang, wodurch die Verrohrung vereinfacht und die Flach-Rotation des Arbeitskopfes ermöglicht wurde.
• Einige weitere dem Erfinder bekannte Patente werden nun erläutert, wobei es aus deren Beschreibungen ersichtlich ist, daß die voneinander unabhängigen relativen Axial- und Rotationsbewegungen der Werkstückhalte-Köpfe, die darin beschrieben sind, nicht durch irgendeine Vorrichtung des Standes der Technik gelehrt oder vorgeschlagen wurden.
• Eine Vorrichtung, die einen Schwenkhebel und Energieversorgungseinrichtungen zuui Betrieb desselben aufweist, ist im US Patent 31 73 673, erteilt am 16. März 65, an Northern et al. beschrieben, wobei ein Schwenkhebel und eine Energie-versorungseinrichtung, um diesen zu betreiben, charakte-risiert sind durch drehbare Befestigungs-einrichtungen für den Hebel, der die Schwenkbewegung der Spannvorrichtung, die die Freigabe des Werkstücks bewirkt, zusätzlich zur Schwenkbewegung, die werkstückergreifend und werkstücklos-lassend ist, steuert und die ferner zusätzliche Energie-versorgungen benötigt, die am Hebel angeschlossen sind und betrieblich mit der ersten Energieversorgungseinrichtung für aufeinanderfolgende Operationen des Hebels gekoppelt sind, um diesen in seine Position zu schwenken, bevor er unter Schwenken geschlossen wird, und bevorzugt auch, um ihn unter Schwenken zu öffnen, bevor er ausschwingt. Die Vorrichtung umfaßt ferner zwei getrennt betriebene Kolben und ein Gehäuse, das durch komplexe Bearbeitungsschritte geformt wurde, sowie zusätzliche Einrichtungen, die von der richtigen Rotationspositionie-rung des Klemmhebels abhängen, bevor ein zweiter Kolben mit dem Hebel für die Klemmwirkung in Eingriff kommt.
• Das an Kohlitz am 9. Januar 1968 erteilte US Patent 33 62 301 beschreibt eine Fluid-betriebene Spannvorrichtung mit einem Hauptkolben für alternierende axiale Bewegung einer Welle, die den mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Kopf und zwei quer betriebene Kolben zur Drehung des Kopfes hält, wenn dieser nach Trennen des Kolbens aus dem Eingriff einer Zungen-/Vertiefungsschließeinrichtung angehoben oder abgesenkt wird.
• Eine Betriebseinrichtung für eine mit einem Werkstück in Eingriff kommende Klemmeinrichtung wurde von Rowe in seinem am 29. Juli 69 erteilten US Patent 34 57 838 beschrieben, worin gleichzeitige axiale und Rotationsbewegungen des werkstückhaltenden Kopfes über eine Nockenstößelsteuerung beschrieben sind. Ähnliche nockenbetriebene Teile, die mit dem Nockenstößel verbunden sind, die entweder direkt auf der Kolbenwelle oder in der Wand einer die Welle beweglich aufnehmenden Bohrung angeordnet sind, sind in den US Patenten von Sessody (auf den Inhaber der Erfindung übertragen), dem US Patent 35 72 216 mit einem Erteilungsdatum vom 6. März 71 und einem später herausgegebenen Sessody-Patent 36 05 569, erteilt am 20. September 71, beschrieben, einem US Patent 39 48 502, erteilt am 6. April 76 an Waller et al, dem US Patent 42 65 434, erteilt am 5. Mai 81 an Hamilton et al. und dem US Patent 43 51 516, erteilt an Erosoy et al. am 28. September 82, beschrieben.
• Aus der Durchsicht dieser Patente ist ersichtlich, daß es wichtig ist, Einrichtungen sowohl zum Anheben als auch zum Absenken des mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Spannkopfes unabhängig von den Einrichtungen zur Drehung des Kopfes zur Erleichterung der Einführung und des Herausnehmens des Werkstückes gegenüber einem abstützenden Werktisch vorzusehen. Zusätzlich schafft die Erfindung eine Minimalisierung der Anzahl von Steueröffnungen sowie der Anzahl erforderlicher Leitungen und Ventileinrichtungen, die die Verrohrung und den Anschluß erschweren und "Abriebfallen" bei Bearbeitungsprozessen darstellen, die häufig den Einsatz von Spannvorrichtungen beeinträchtigen.
• Typische Spannvorrichtungen haben nur zwei gesteuerte Positionen (geöffnet und geschlossen), somit zwei an Steuereingänge aufgegebene unabhängige Signale. Jedes der Patente nach dem Stand der Technik lehrt einen gleichzeitigen und abhängigen Betrieb des mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Kopfes hinsichtlich seiner Hebe- und Absenkeinrichtungen. Die Patente schaffen nicht die Beweglichkeit unabhängigen Betriebs, der entweder durch aufeinanderfolgende oder selektiv unabhängige Einführung von Druckfluid beinhaltet, gesteuert werden kann, um unterschiedliche Klemmpositionen, wenn erwünscht, zu ermöglichen.
• Erfindungsgemäß wird eine kraftangetriebene Spannvorrichtung geschaffen, die aufweist:
• Ein Gehäuse mit:
• einer oberen Kammer, einer unteren Kammer sowie einer mittleren Kammer, die mit der oberen und unteren Kammer verbunden ist; einem sich vom Gehäuse erstreckenden Kolben zur Abstützung eines mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Teils an seinem vorderen Ende und einem oberen Stempel am unteren Ende; wobei der Stempel in der oberen Kammer angeordnet ist; wobei der Kolben zur Relativbewegung entlang seiner Längsachse zwischen ersten und zweiten Positionen und axialer Bewegung zwischen einer ausgefahrenen und zurückgezogenen Position eingerichtet ist;
• einem unteren Stempel mit einem Abschnitt größeren Durchmessers, der sich in der unteren Kammer befindet und einem Abschnitt kleineren Durchmessers, der sich in der mittleren Kammer des Gehäuses befindet; Einstelleinrichtungen zum Drehen des Kolbens zwischen der ersten und zweiten Position;
• einem ersten mit der oberen Kammer verbundenen Fluideinlaß; Sperrventileinrichtungen; und einem ersten Betätigungsmittel, das mit dem ersten Fluideinlaß zur Leitung von Fluid zur oberen Kammer und die untere Oberfläche des oberen Stempels in die mittlere Kammer zur Oberfläche des Abschnitts mit geringerem Durchmesser des oberen Stempels bei Betrieb des ersten Betätigungsmittels, gekennzeichnet durch:
• eine zweite Passage;
• die Anordnung des Sperrventils in der zweiten Passage;
• ein zweites Betätigungsmittel, das mit der zweiten Passage verbunden ist, um Fluid zur oberen Kammer über die obere Oberfläche des oberen Stempels und zur unteren Kammer durch das Sperrventil und unter den Abschnitt des unteren Stempels mit größerem Durchmesser zu lassen;
• wobei das Sperrventil dafür ausgelegt ist, das Fluid daran zu hindern, in die untere Kammer vom zweiten Betätigungsmittel aus zu fließen und in eine Fluidsperrposition bei Nichtbetrieb der ersten Betätigungseinrichtung zu bewegen;
• und eine dritte Passage zwischen der ersten Passage und dem Sperrventil.
• Der fluidbetriebene Werkstückhalte-Kopf kann ausgefahren, zurückgezogen und davon unabhängig gedreht werden, durch alternierende oder kombinierende Energieversorgung oder Energiesperre individuell betriebene Drucksteuerventile mit zwei Arbeitspositionen und einem druckbetriebenen Sperrventil, das bei Energieversorgung eines der Ventile beaufschlagt wird und mit diesen verbunden ist.
• Die unabhängigen Klemm- und Drehbewegungen liefern eine sehr vielseitige Einrichtung, die problemlos in automatisierten maschinellen Produktionsstraßen und auf Straßen eingesetzt werden kann, die durch kürzlich eingeführte und in weitem Umfang verwendete programmierbare Steuerungen betrieben werden.
• Die Spannvorrichtung liefert auch aufgrund unabhängiger Steuerung der Einrichtungen zum Ausfahren und Drehen des Werkstückhaltekopfes eine Vorrichtung mit einem relativ kurzem Arbeitshub.
• Antriebseinrichtungen zum Drehen des Kolbens umfassen bevorzugt eine axiale Antriebsbohrung im Kolben, wobei der Kolben zur axial verschiebbaren Aufnahme einer drehbaren Antriebswelle sich von einem unteren Kolben mit einem Abschnitt größeren Durchmessers, der in der unteren Kammer angeordnet ist und einem Abschnitt geringeren Durchmessers, der in der mittleren Kammer des Gehäuses angeordnet ist, erstreckt. Bevorzugt erstreckt sich ein einstückiges Wellenteil vom Abschnitt größeren Durchmessers aus nach unten in das untere Gehäuse und umfaßt eine helixförmige Rinne, die sich entlang seiner Längsachse erstreckt. In der Rinne befinden sich bevorzugt mehrere Kugeln und sind mit einer Längsrille in der Wand der unteren Kammern in Eingriff bringbar.
• Die dritte Leitung ist mit der ersten Leitung und dem Sperrventil verbunden, um das Sperrventil unter Fluiddruck, der während der Energieversorgung des ersten Ventils entsteht, zu öffnen und dadurch Zutritt von Druckflüssigkeit zur Unterseite des unteren Kolbens zu ermöglichen. Der untere Kolben und seine Antriebswelle werden bevorzugt dazu veranlaßt, sich zu heben und sich über den Kugeln, die gegen die helikale Rille im Wellenteil und mit der Längsrille der unteren Kammer zusammenarbeiten, zu drehen.
• Die Zeichnungen illustrieren die zur Zeit als beste betrachtete Ausführungsform der Erfindung.
• In den Zeichnungen zeigt:
• Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
• Fig. 2 eine Ansicht der in Fig. 1 gezeigten Spannvorrichtung von unten und deutet ferner Schnitte 1-1 und 3-3, entsprechend den Ansichten der Fig. 1 und 3 an;
• Fig. 3 eine weitere Ansicht des Querschnitts entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 der Spannvorrichtung;
• Fig. 4 eine Ansicht des Querschnitts entlang der Linie 4-4 der Fig. 3; und
• Fig.5a, 5b, 5c und 5d gemeinsam eine schematische Beschreibung der Betriebsweise und von Merkmalen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
• Wie in den Zeichnungen gezeigt, umfaßt die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ein Gehäuse 11 mit einer oberen Kammer 12 und einer unteren Kammer 13, die durch eine mittlere Bohrung oder Kammer 14 mit geringerem Durchmesser getrennt sind. Ein oberer Kolben 18 befindet sich in der oberen Kammer 12. Der Kolben 18 besitzt eine axiale Wiedereintrittsantriebsöffnung 19 und umfaßt eine obere Arbeitsfläche 20 und eine untere Arbeitsfläche 21. Die obere Arbeitsfläche 20 schafft eine Arbeitsfläche geringeren Ausmaßes als die Arbeitsfläche der unteren Arbeitsfläche 21 des Kolben 18. Die Kolbenstange oder Stößel 22 erstreckt sich vom Kolben 18 aus nach oben. Ein unterer Kolben 24, der in der Bohrung des Gehäuses 11 arbeitet und eine obere Arbeitsfläche 25 geringeren oder kleineren Durchmessers als die untere Arbeitsfläche 26 besitzt, arbeitet in der Bohrung 14 des Gehäuses 11.
• Der untere Abschnitt des Kolbens 24 und seine untere Arbeitsfläche 26 werden in der unteren Kammer 13 des unteren Gehäuseteils 11a, der am Gehäuse 11 befestigt ist,l betrieben. Die untere Arbeitsfläche 26 des unteren Kolbens 24 hat eine größere Arbeitsfläche als die Arbeitsfläche der oberen Oberfläche 25. Unterhalb des unteren Kolbens 24 und an diesem befestigt erstreckt sich ein zylindrisches Wellenteil 28 mit einer kontinuierlichen helixförmigen Rillen oder Laufkäfig 29, in dem mehrere Kugeln aufgenommen sind. Die Kugeln 30 sind zur axialen Gleitbewegung in diametral entgegengesetzten Longitudinalrillen 31 in der Bohrung einer stationären Rille 40 angeordnet, um eine Dreheinrichtung in jede Richtung für den unteren Kolben 24 zu schaffen, wie nachfolgend beschrieben wird. Ausgleichsfedern 32 unterstützen die Zentrierung der Kugeln 30. Die gegenüberliegenden Enden der Federn 32 stossen gegen Stifte 32, die sich von den obersten und untersten Enden der Rille 29 des Wellenteils 28 nach außen erstrecken.
• Am obersten Ende des unteren Kolbens 24 ist eine Antriebsstange oder -welle 36 mit hexagonalem oder keilförmigem Querschnitt befestigt, die verschieblich in einer Leithülse 23 mit hexagonalem Querschnitt aufgenommen ist. Die Hülse 23 ist innerhalb der Antriebsbohrung 19 des oberen Kolbens 18 befestigt. Der distale Endabschnitt der Kolbenstange 22 des oberen Kolbens 18 erstreckt sich aus dem Gehäuse 11 und ist am Werkstückhaltekopf 38 befestigt.
• Die Gehäuseteile 11 und 11a umfassen ferner gegenüberliegend angeordnete, miteinander fluchtende Wiedereintrittsbohrungen 41 und 42 zur Aufnahme der Komponenten eines druckbetriebenen Sperrventils 39. Die Bohrungen 41 und 42 nehmen die daran anstoßenden oberen und unteren Gehäuse 43 und 44 des Sperrventils auf. Das obere Sperrventilgehäuse 43 umfaßt eine Wiedereintrittsbohrung 48, die einen Kolben 49 beinhaltet. Der Kolben 49 ist mit einer Öffnung A verbunden, die am Boden des Gehäuseabschnitts 11a angeordnet ist und betreibt das Sperrventil 39 bei Aufbringen eines Arbeitsdrucks P über die Leitung 50. Unter dem Kolben 49 ist ein Stößel 51 mit seinem unteren Ende in Eingriff bringbar mit einer Sperrventilkugel 54, die normalerweise in einem Kugelsitz 55 angeordnet ist, befestigt. Die Kugelleitung 55 besitzt einen Federleitabschnitt 56, der sich von dort aus nach unten erstreckt und wird durch eine helixförmige Feder 57 umgeben. Das untere Sperrventilgehäuse 44 umfaßt eine Querleitung 58. Die Querleitung 58 ist mit einer Leitung 59 verbunden, die sich in die Kammer 13 des unteren Gehäuseteils 11a erstreckt. In Fig. 3 ist ein Entlüftungsventil 60 oberhalb der Arbeitsfläche des Hauptteils 26 des unteren Kolbens 24 gezeigt, das mit der unteren Kammer 13 verbunden ist. Aus den Fig.en 2, 3 und 4 ist ersichtlich, daß die Hydraulikfluideinlaßöffnung B bevorzugt am Boden des unteren Gehäuseteils 11a angeordnet ist. Die Einlaßöffnung B ist über die Leitung 62 mit der Einlaßpassage 72 verbunden die wiederum mit der oberen Kammer 12 des Gehäuses 11 verbundenen ist. Es ist bemerkenswert, daß die Einlaßöffnung B mit der Bohrung oder Kammer 45 des Sperrventils über die Leitung 63 (siehe Fig. 4) verbunden ist. In der Leitung 13 ist ein Fluidrestriktor 64 für die nachfolgend beschriebene Zwecke angeordnet.
• Nachfolgend wird unter besonderer Bezugnahme auf die Fig.en 5a, 5b, 5c und 5d die Spannvorrichtungsbetriebsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Die aufeinanderfolgenden Schritte sind zu Illustrationszwecken und zum Verständnis der Betriebsweise gezeigt, die Erfindung schafft aber auch das einzigartige Merkmal, den unabhängigen Betrieb der unterschiedlichen Stufen zu ermöglichen. Diese Betriebsweise ist erwünscht und ist meist zur unabhängigen Rotations- und Axialbewegung des Kopfes 38 während spezieller Bearbeitungs- und anderer Betriebsschritte notwendig. Die Erfindung lehrt, daß dieser Betrieb mit nur zwei Steuereinlässen erzielt werden kann.
• In der Ruheposition (Energieversorgung "aus") (siehe Fig. 5a) sind die Ventile A und B mit den Einlässen A und B verbunden, wie bereits beschrieben. Um der internationalen hydraulischen Standardsausdrucksweise zu genügen, wird als Ruheposition diejenige mit abgeschalteter Energieversorgung bezeichnet, wobei sowohl die solenoidbetriebenen Ventile A und B energielos sind. Es ist ferner zu beachten, daß bei der bevorzugten Ausführungsform die Ventile A und B beide solenoidgesteuerte, Dreiwegeventile mit zwei Arbeitspositionen sind. Nachfolgend bezeichnet der Buchstabe E, der in den verschiedenen aufeinanderfolgenden Schritten verwendet wird, den energetisierten Zustand des jeweiligen solenoidbetriebenen Ventils. Die Buchstaben "T" und "P" werden verwendet, um den "Tankdruck" und "Arbeitsdruck" zu bezeichnen.
• Es ist bemerkenswert, daß sich die Ventile A und B beide energielos sind, wenn Tankdruck T an beiden Öffnungen A und B über die Leitungen 70 und 71 als auch an der Leitung 72 anliegt. In diesem Zustand sind sowohl der obere Kolben 18 und der untere Kolben 24 in ihrer Ruheposition am Boden der jeweiligen Kammern 12 und 13. Der Werkstückhaltekopf 38 ist vollständig in eine Öffnung 77 unter der Oberfläche eines Werktisches 75 zurückgezogen. Der Werktisch stützt ein auf diesem liegendes Werkstück 76.
• Offensichtlich ist das druckbetriebene (P.O.) Sperrventil 39 geschlossen, wodurch der Einlaß von Fluid zur oberen Fläche 26 des unteren Kolbens 24 über die Leitung 80 gesperrt ist. Zur Erleichterung des Verständnisses der Betriebsweise der Erfindung: Immer dann, wenn das Ventil A abgeschaltet wird, ist das Sperrventil geschlossen, wodurch der Einlaß von Druckfluid vom Ventil B verhindert wird. Der Betrieb des Sperrventils 39, wie beschrieben, findet durch Aufgabe von Arbeitsdruck P vom Ventil A auf Sperrventil 39 über die Leitung 50 statt.
• Der Werkstückhalte-Kopf 38 wird von der ausgefahrenen Position zu seiner vollständig zurückgezogenen Ruheposition geführt, indem das Solenoid des Ventils A mit Energie versorgt wird, während das Ventil B abgeschaltet bleibt. Dadurch wird, wie bereits erwähnt, das Sperrventil 39 geöffnet und Arbeitsdruck P auf die Unterfläche 21 des oberen Kolbens 18 gegeben. Da lediglich Tankdruck T an den Leitungen 72 und 80, die mit dem Einlaß B verbunden sind, anliegt, kann der obere Kolben 18 seinen Werkstückhalte- Kopf 38 ohne Drehung oberhalb des Werkstücks 76 heben. Der untere Kolben 24 wird in seiner untersten Position verbleiben, wobei Druck auf seiner oberen Fläche 25 anliegt und der obere Kolben 18 und sein Kolbenstößelabschnitt 22 frei sind, um gegenüber der Antriebsstange 36 nach oben zu gleiten.
• Um das Werkstück 76 in seiner Position zu halten, ist es häufig bevorzugt, den Werkstückhalte-Kopf 38 zu drehen, damit dieser sich über das Werkstück 76, wie im nächsten Schritt gezeigt, der als "90º-Flach-Rotation" in Fig. 5b bezeichnet wird, erstreckt. Hier bleibt der obere Kolben 18 in seiner ausgefahrenen Position, um freie Drehung des Kopfes 38 zu ermöglichen. Dieser Betriebsschritt wird durch die Beaufschlagung beider Ventile A und B mit Energie erzielt. In der dargestellten Folge ist das Ventil A gerade mit Energie versorgt worden und bleibt in diesem Zustand, um den oberen Kolben 18, wie gezeigt, zu stützen. Der über den Einlaß B auf die Leitung 72 gegebene Arbeitsdruck P wirkt so, daß er den Kolben 18 in seiner ausgefahrenen Position hält. Da die Oberfläche der unteren Oberfläche 21 des Kolbens 18 größer ist als die obere Oberfläche 20 des Kolbens 18 und gleicher Druck P auf beide Flächen 21 und 20 gegeben wird, wirkt eine größere Kraft auf die unter Fläche 21, was dazu führt, daß der Kolben 18 ausgefahren wird. Da der Kolben 18 vollständig ausgefahren ist, verbleibt er in der gleichen Position, wenn das Ventil B mit Energie beaufschlagt wird. Das Steuerventil 39 bleibt offen und Arbeitsdruck P wird über die Leitung 71 vom Ventil B zum Einlaß B der unteren Fläche 26 des unteren Kolbens 24 geleitet. Der Druck P gegen die untere Fläche 26 des Kolbens 24 bewirkt, daß der Kolben 24 sich durch die Flächendifferenz der oberen Oberfläche 25 und die untere Fläche 26 des Kolbens 24 ausfährt, wie bereits für den Kolben 18 beschrieben. Der Kolben 24 wird dazu veranlaßt, sich aufgrund der auf die in der helixförmigen Rille 29 des drehbaren Wellenteils 28 angeordneten Kugeln 30 ausgeübten Kräfte und gegen die Vertiefungen 31 der/des stationären unteren Gehäusenut oder -teils 40 (siehe Fig.en 1 und 3) zu drehen.
• In der Spannposition wird das Werkstück 76 am Werktisch 75 mittels des Werkstückhalte-Kopfes 38 gehalten, der um 90º während des vorangehenden Schrittes gedreht wurde. Die Spannwirkung wird dadurch geschaffen, daß das Ventil A abgeschaltet wird und das Ventil B mit Energie versorgt wird. Demzufolge wird der Tankdruck T auf die untere Fläche 21 des oberen Kolbens 18 gegeben und das Sperrventil 39 wird in die geschlossene Position bewegt, wodurch der untere Kolben 24 im vorhergehenden Status verbleibt und kein Arbeitsdruck auf diesen wirkt. Der Arbeitsdruck P wird auf die Leitung 72 und gegen die obere Oberfläche 20 des oberen Kolbens 18 gegeben, um den Kolben und den Werkstückhalte- Kopf 38 nach unten zu drücken und dadurch das Werkstück 76 gegen die unterstützende Tischfläche 75 einzuspannen.
• Unter Bezugnahme auf die Ansichten aufeinanderfolgender Arbeitsschritte der Fig. 5c wird dann, nachdem der Fräs- oder andere Bearbeitungsschritt am Werkstück 76 durchgeführt wurde und das das Werkstück ausgestoßen werden soll, die Spannvorrichtung in die Ausstoßposition gebracht. Um diesen Betriebsschritt zu bewirken, werden sowohl die Ventile A und das Ventil B mit Energie versorgt. Daraufhin wird Arbeitsdruck P auf beide Einlässe A und B und auf die Leitungen 70, 71 und 72 gegeben. Da das Ventil A vorher mit Energie versorgt wurde, wird Arbeitsdruck P auf das Sperrventil 39 über die Leitung 50 gegeben, um letzteres zu öffnen und dadurch die Aufgabe von Arbeitsdruck P auf die Unterfläche 76 des unteren Kolbens 24 durch die Leitung 80 zu ermöglichen, wodurch dieser dazu veranlaßt wird, in seiner ausgefahrenen Position zu verbleiben. Der obere Kolben 18 und der mit dem Werkstückhalte-Kopf 38 werden nun dazu veranlaßt, sich in ihre oberste Position zu bewegen, wie bereits vorher durch die Differentialflächen-Bewegung beschrieben. Arbeitsdruck P wird sowohl auf die Unterfläche 21 als auch auf die Oberfläche 20 gegeben. Obwohl der Ventilbetrieb dieses Ausstoßschrittes identisch mit dem des 90º-Flachrotationsschritts ist, wobei der obere Kolben 18 sich in einer mittleren Position in der oberen Kammer 12 befindet, hebt dieser sich unter Freigabe des Werkstücks 76. Dieses steht im Gegensatz zur Betriebsweise in der "90º-Flachrotation", bei der sich der Kolben 18 in seiner obersten Position in Kammer 12 aus dem vorangehenden ausgefahrenen Zustand befand.
• Beim "90º-Flachrotationsschritt", ist es meist erwünscht, nachdem der Werkstückhalte-Kopf 38 vom Werkstück 76 getrennt ist, den Kopf 38 in seine Normalposition zurückzubewegen, in der er in der Öffnung des Werktisches 75 versenkt ist. In diesem Fall wird der Druck P abgelassen, indem das Ventil B von der Energieversorgung abgeschnitten wird, wobei das Ventil A weiterhin angeschaltet bleibt, um einen Arbeitsdruck P auf die untere Oberfläche 21 des oberen Kolbens 18 und auf die obere Oberfläche 25 des unteren Kolben 24 zu geben, um den unteren Kolben 24 nach unten zu drücken und drehbar aufgrund der Bewegung des drehbaren Wellenteils 78, wodurch die Antriebsstange 36 zur gemeinsamen Drehung mit dem oberen Kolben 18 und seinem Arbeitskopf 38 veranlaßt wird.
• Es ist zu beobachten, daß - obwohl der Arbeitsdruck P auf beide Einlaßöffnungen A und B gegeben wird, wie nachfolgend im Zusammenhang mit der Ausstoßposition beschrieben - weniger Kraft auf die obere Oberfläche 25 des unteren Kolbens 24 als auf die untere Oberfläche 26 ausgeübt wird, da, wie bereits beschrieben, die obere Oberfläche 25 relativ geringeren Durchmessers als der Durchmesser der unteren Oberfläche 26 ist. Dies liefert nach dem Pascal'schen Gesetz eine Druckdifferenz. Dieses besagt, daß der Druck in einem Behälter in allen Richtungen gleich ist und Kraft=Druck x Fläche. Da die Flächen unterschiedlich sind, liegen unterschiedliche Kräfte ain Kolben an.
• Nachfolgend wird unter Bezugnehmung auf den zurückgezogenen Zustand - Fig. 5d - um den Arbeitskopf 38 in die Öffnung 77 des Werktisches 75 und aus der Bewegungsbahn ??? des Werkstückes 76 zu bewegen, das Ventil B mit Energie versorgt und das Ventil A von der Energieversorgung abgeschnitten, um dadurch Tankdruck T auf die Unterfläche 21 des oberen Kolbens 18 zu geben und Arbeitsdruck P auf seine Oberfläche 20, um den Kolben 18 nach unten zu drücken. Da der untere Kolben 24 sich während des vorhergenden Schrittes nach unten gedrückt wurde, verbleibt er an seiner untersten Position, wobei das Sperrventil 39 nach der Abschaltung des Ventils A geschlossen ist.
• Bei abgeschalteter Energie werden die Ventile A und B von der Energieversorgung abgeschnitten und der Arbeitszyklus beendet, wobei alle Arbeitskomponenten, wie gezeigt, in ihren ursprünglichen Ruheposition sind.
• Der Flußrestriktor 64 in der Leitung 62, die mit dem Einlaß B verbunden ist, wird vorgesehen, um die Wirkungen von Tankdruckrückschlägen zu vermindern.
• Die Erfindung schafft eine Spannvorrichtung mit individuellen und voneinander unabhängigen Betriebszuständen. Dies bedeutet, daß es keine gleichzeitige Dreh- und Axialbewegung des oberen Kolbens 18 und seines Arbeitskopfes 38, wie es bei vorangehenden Vorrichtungen üblich war gibt, die relativ komplexe Konstruktion und zu Reibungsverlusten führende Spiralennockenflächen und andere Nockeneinrichtungen, die für simultanen Betrieb notwendig sind, bedingten. Die Vorteile der unabhängigen Betriebsweise sind offensichtlich, wenn man feststellt, daß das Einspannen häufig über einen T-Schlitz erfolgen muß, der lediglich an seiner unteren Fläche offen ist. Demzufolge muß der Arbeitskopf, der an einer Schulter im Werkstück oder einer Spanneinrichtung für das Werkstück vorbeigedreht werden muß, in eine längliche Öffnung passen. Ferner ist es häufig erwünscht, Frässchneider sehr nahe am mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Kopf zu bewegen. Die Erfindung ermöglicht es, daß der Kopf 38 um 90º gedreht wird und auch eine Seite kleiner Abmessungen präsentiert, wenn es für eine Nahe-Vorbei-Bewegung des Fräskopfes erwünscht ist. Dies kann mit minimalen Spann- und Ausstoßschritten durchgeführt werden sowie unabhängige Betriebsweise der Komponenten voneinander durch Einrichtungen zum unabhängigen Betriebs der Ventile A und B. Manuelle Bearbeitungsschritte benötigen vollständige Versenkung des Kopfes 38 der Spannvorrichtung, um es dem Fräser zu erlauben, vor dem neuen Einspannen zu passieren. Dies ist bei konventionellen Spannvorrichtungen unmöglich. Es können auch moderne programmierbare Steuereinrichtungen eingesetzt werden, um die Betriebsweisen der Ventile A und B unabhängig voneinander zu steuern, um die erwünschte Funktionen entweder aufeinanderfolgend, wie beschrieben oder unabhängig, wie erwünscht, zu erhalten.

Claims (7)

1. Kraftangetriebene Spannvorrichtung, die aufweist: ein Gehäuse (11) mit einer oberen Kammer (12), einer unteren Kammer (13) sowie einer mittleren Kammer (14), die mit der oberen und unteren Kammer (12, 13) verbunden ist;

einen sich vom Gehäuse (11) erstreckenden Kolben (22) zur Abstützung eines mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Teils (38) an seinem vorderen Ende und einem oberen Stempel (18) am anderen Ende, wobei der obere Stempel (18) in der oberen Kammer (12) angeordnet ist, wobei der Kolben (22) zur Relativbewegung entlang seiner Längsachse zwischen ersten und zweiten Positionen und axialer Bewegung zwischen ausgedehnten und zurückgezogenen Positionen eingerichtet ist;

einen unteren Stempel (24) mit einem Abschnitt (26) größeren Durchmessers, der sich in der unteren Kammer (13) befindet und einem Abschnitt kleineren Durchmessers (25) der sich in der mittleren Kammer (14) des Gehäuses (11) befindet;

Einstelleinrichtungen (19,28-30,36) zum Drehen des Kolbens (22) zwischen den ersten und zweiten Positionen;

einen ersten Fluideinlaß (70), der mit der oberen Kammer (12) verbunden ist;

Sperrventileinrichtungen (39); und

ein erstes Betätigungsmittel (A), das mit dem ersten Fluideinlaß (70) verbunden ist, um Fluid zur oberen Kammer (12) und unter die untere Oberfläche (21) des oberen Stempels (18) und in die mittlere Kammer (14) zur Oberfläche des Abschnitts mit geringerem Durchmesser (25) des oberen Stempels (24) bei Betrieb der ersten Betätigungsmittels (A) zu leiten; gekennzeichnet durch

eine zweite Passage (71);

daß das Sperrventil (39) in der zweiten Passage (71) angeordnet ist;

ein zweites Betätigungsmittel (B), das mit der zweiten Passage (71) verbunden ist, um Fluid zur oberen Kammer (12) oberhalb der oberen Oberfläche (20) des oberen Stempels (18) und zur unteren Kammer (13) durch das Sperrventil (39) und unterhalb des Abschnitts mit größerem Durchmesser (26) des unteren Stempels (24) zu lassen;

wobei das Sperrventil (39) so eingerichtet ist, daß es Fluid steuern kann, in die untere Kammer (13) vom zweiten Betätigungsmittel aus (B) zu treten und sich gegen die Fluidhinderungsposition bei Nichtbetrieb der ersten Betätigungseinrichtung (A) zu bewegen; und

eine dritte Passage (50) zwischen der ersten Passage (70) und dem Sperrventil (39).

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid unter Druck steht.

3. Spannvorrichtung wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung zur Drehung des Kolbens (22) zwischen der ersten und zweiten Position eine axiale Fortbewegungsbohrung (19) im Stempel und im Kolben aufweist, wobei diese Bohrung eine drehbare Einstellwelle (36) aufnimmt und so eingerichtet ist, daß sie sich mit der Welle dreht und ein damit einstückiges Schaft-Teil (28), das sich von dem Abschnitt größeren Durchmessers des unteren Stempels und in die untere Kammer erstreckt, wobei das Schaft-Teil eine helixförmige Rinne (29), die sich entlang seiner Längsachse erstreckt, aufweist, wobei mehrere Kugeln (30) in der Rinne aufgenommen sind und mit einer sich longitudinal ersteckenden Rinne (31) in der unteren Kammer in Eingriff bringbar sind.

4. Spannvorrichtung, wie in Anspruch 3 beansprucht, daduch gekennzeichnet, daß dann, wenn die Sperrventileinrichtung (39) ein Gehäuse (43, 44) umfaßt, das eine longitudinale Kammer definiert, ein Kolben (49) in der Kammer eine Oberfläche besitzt, die mit dem Fluiddruck der dritten Passage (50) in Verbindung ist und mit diesem zusammenwirkt, eine Kugel (54), die einen Sitz in einem schüsselförmigen Teil (55) hat und in Richtung des Schließens einer vierten Passage (80) vorgespannt ist, wodurch Fluiddruck vom zweiten Ventil (B) zur Unterseite des unteren Kolbens zugelassen wird, wobei der Kolben des Sperrventils unter Fluiddruck und gegen das unter Vorspannung stehende Kugelteil betreibbar ist, um die vierte Passage zu öffnen.

5. Spannvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Betätigungseinrichtungen Steuerventile (A,B) mit Vorzugsrichtung aufweisen.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (A,B) mit Vorzugsrichtung solenoid-betriebene Ventile sind.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Solenoidventile (A,B) mit einer Fluidquelle unter Druck (B) verbunden sind.