DE3908588A1 - Einrichtung zum klemmen einer linear verschiebbaren baugruppe in einer fuehrungsbaugruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Klemmen einer li­ near verschiebbaren Baugruppe in einer Führungsbaugruppe, die insbesondere bei Werkzeugmaschinen einsetzbar ist, deren wäh­ rend des Arbeitsprozesses nicht bewegte Achsen stillgelegt und mit den Führungsbaugruppen verklemmt werden.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Klemmen und Bremsen von Maschinenachsen bekannt, die nach dem Reibschlußprinzip arbei­ ten. Die manuell, elektrisch oder hydraulisch aufgebrachte Kraft dient direkt oder über mechanische oder hydraulische Zwischenelemente verstärkt zur Klemmung, wie beispielsweise in DD-WP 2 871, DRP 7 37 133 und DE-AS 11 59 241 beschrieben.

Bei anderen Lösungen wird die Klemmkraft durch Federn unmit­ telbar oder durch Zwischenglieder verstärkt aufgebracht und die Klemmung durch hydraulische oder elektrische Antriebsglie­ der gelöst. Eine solche hydraulisch-mechanische Klemmeinheit ist durch DD-WP 74 164 und DD-WP 82 865 bekanntgeworden.

Der Nachteil derartiger Einrichtungen besteht darin, daß sehr hohe Klemmkräfte entweder eine entsprechend groß ausgelegte Kraftquelle oder einen Übersetzungsmechanismus zwischen Kraft­ quelle und Klemmstelle verlangen. Daraus ergeben sich Bauraum­ probleme sowie Reibungsverluste im Übersetzungsgetriebe und damit ein geringer Wirkungsgrad.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Klemmvorrichtungen besteht darin, daß durch diese selbst oder durch Einbau- und Führungsfehler äußere Kräfte zwischen der verschiebbaren und der Führungsbaugruppe entstehen.

Durch DD-AP 1 22 933 ist eine Vorrichtung zum Klemmen eines stufenlos verstellbaren Teils einer Werkzeugmaschine bekannt­ geworden, bei der die Klemmkraft dadurch erhöht wird, daß eine formschlüssige Klemmung die kraftschlüssige ergänzt. Da sich während des Klemmvorganges das bewegliche Spannstück zunächst formschlüssig zentriert, bevor die von zwei Arbeitszylindern aufgebrachte Klemmkraft über Keilflächen wirksam wird, werden durch Formschluß mögliche Verspannungen zwischen verschieb­ barer und Führungsbaugruppe klein gehalten. Die durch Reibung an den Keilflächen bedingten Axialkräfte werden allerdings nicht beseitigt. Außerdem ist die Parallelität der Klemm­ flächen zur Führungsbahn zu gewährleisten, so daß Herstel­ lungs- und Montagefehler zu unerwünschten äußeren Kraftwir­ kungen führen. Weiterhin ist auch diese Klemmeinrichtung in­ folge der beiden Arbeitszylinder bau- und platzaufwendig.

In DD-WP 1 31 234 ist eine Klemmeinrichtung zur beiderseitigen Klemmung des Schlittens einer Werkzeugmaschine dargestellt, deren auf einer Klemmspindel gegensinnig bewegte Klemmbacken über ein in Führungsbolzen geführtes Stützrohr ein in sich geschlossenes System bilden. Dadurch ist eine Parallelität der Klemmflächen zur Führungsbahn nicht mehr erforderlich, so daß die Anforderungen an die Herstellgenauigkeit sinken. Es treten keine Stützkräfte auf das Maschinenbett auf. Nachteilig ist jedoch, daß sich die Klemmkräfte im Schlitten abstützen und diesen deformieren und daß trotz des hohen Wirkungsgrades eine geringe Klemmkraft, bedingt durch alleinigen Reibschluß er­ zielt wird. Diese Einrichtung kann deshalb an Genauigkeits­ werkzeugmaschinen nicht eingesetzt werden und außerdem dann nicht, wenn hohe Bearbeitungskräfte von der Klemmung aufgenom­ men werden müssen.

Die Erfindung hat das Ziel, eine Einrichtung zum Klemmen einer linear verschiebbaren Baugruppe in einer Führungsbaugruppe zu schaffen, die mit einer kleinen Kraftquelle und ohne Über­ setzungsglieder an der Klemmstelle hohe Klemmkräfte und große Übertragungssteifen erzielt und gleichzeitig Montage- und Führungsfehler kompensiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweiseitige Klemmung mittels auf einer Klemmspindel gegensinnig bewegter Klemmbacken so auszuführen, daß sich die Klemmelemente während des Klemmvorganges selbst zentrieren und eine kombinierte form- und kraftschlüssige Verbindung ohne Zwischenglieder erfolgt.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Klemmbacken zentrisch mit Spiel aufgenommen und zwischen An­ schläge lose geführt sind und jede Klemmbacke drei Klemmkeile aufweist, wobei die Keilflächen von zwei Klemmkeilen längs der Führungsrichtung verlaufen und mit einer keilförmigen Klemmnut der linear verschiebbaren Baugruppe korrespondieren und der dritte Klemmkeil auf der Gegenseite mittig versetzt angeord­ net, mit Keilflächen quer zur Führungsrichtung versehen und in rechtwinklig zu den Klemmnuten verlaufenden Prismennuten der Führungsbaugruppe grob fixiert ist. Während des Klemmvorganges werden die Klemmbacken durch die Kraftquelle in Klemmkraft­ richtung verstellt. Zunächst zentrieren sich die Klemmkeile der Klemmbacken selbsttätig zwischen den rechtwinklig zueinan­ der verlaufenden Prismennuten der Führungsbaugruppe und den Klemmnuten der linear verschiebbaren Baugruppe, ohne äußere Kräfte zwischen diesen Baugruppen hervorzurufen. Anschließend führt ihre Keilwirkung zu einer Klemmkrafterhöhung gegenüber der Kraft, mit der sie aufeinandergedrückt werden. Durch die kombinierte kraft- und formschlüssige Klemmung entsteht eine statisch stabile Verbindung in Art einer Dreipunktauflage, wodurch eine sehr hohe Steife erzielt wird.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die An­ schläge für die eine Klemmbacke von einer mit einem Arbeitszy­ linder verbundenen Führungsbuchse und die Anschläge für die andere Klemmbacke von einer mit einer Kolbenstange verbundenen Führungsbuchse gebildet. Ein an der Führungsbaugruppe befe­ stigter, u-förmiger Grundkörper nimmt die Führungsbuchsen mit der Kolbenstange zwischen Führungsbohrungen auf. Diese Anord­ nung ermöglicht die Klemmung durch einen hydraulischen Arbeitszylinder, eine zweite Kraftquelle für das Öffnen bzw. Schließen erübrigt sich.

In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Führungsbuchse und einem radialen Vorsprung der Kolbenstange eine Hubbegrenzung H voreinstellbar, so daß die Klemmung ge­ öffnet wird, ohne daß vom Arbeitszylinder aufgebrachte Kräfte auf den tragenden Grundkörper wirken.

In weiterer Ausbildung der Erfindung trägt ein mit der Füh­ rungsbaugruppe verbundener Aufnahmebock die Prismennuten, und Bohrungen im Aufnahmebock und in den Klemmbacken zu beiden Seiten und in gleicher Höhe der Klemmkeile nehmen eine Schrau­ ben-Mutter-Verbindung mit axialem und radialem Spiel auf. Zweckmäßigerweise ist an der linear verschiebbaren Baugruppe eine Klemmleiste mit den Klemmnuten befestigt.

Erfindungsgemäß können die Keilflächen der Klemmkeile als Reibflächen mit entsprechenden Reibbelägen ausgebildet sein, um die Klemmkraft weiter zu erhöhen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 die Klemmeinrichtung in Vorderansicht im Schnitt;

Fig. 2 eine Einzelheit der Verbindung der Klemmeinrichtung mit der Führungsbaugruppe im Schnitt A-A der Fig. 1;

Fig. 3 eine Klemmbacke der Klemmeinrichtung in klemmseitiger Draufsicht.

An einer Führungsbaugruppe 1, beispielsweise einem Werkzeugma­ schinenbett, sind ein u-förmiger Grundkörper 2 mit den Füh­ rungsbohrungen 3 und 4 und ein Aufnahmebock 5 angeschraubt.

Mit einer linear verschiebbaren Baugruppe 6, z. B. dem Schlit­ ten einer Werkzeugmaschine, ist eine Klemmleiste 7 verbunden.

Die Klemmleiste 7 besitzt an beiden Seiten in Führungsrichtung verlaufende Klemmnuten 8, während der Aufnahmebock 5 dazu rechtwinklige Prismennuten 9 aufweist.

In den Führungsbohrungen 3 und 4 liegen Führungsbuchsen 10, 11 für die Kolbenstange 12. Die Kolbenstange 12 und die Führungs­ buchse 11 bilden die innere bzw. äußere Aufnahme für den Ar­ beitszylinder 13. Die Führungsbuchse 11 besitzt radial über­ stehende Anschläge 14 und 15 und die Führungsbuchse 10 radiale Anschläge 16 und 17. Koaxial zur Kolbenstange 12 ist zwischen den Anschlägen 14 und 15 der Führungsbuchse 11 bzw. 16 und 17 der Führungsbuchse 10 je eine Klemmbacke 18 in einer zentri­ schen Aufnahmebohrung 19 gelagert, deren Durchmesser größer ist als der ihrer Lagerstelle. Die Klemmbacken 18 weisen eine geringere Breite auf als der Abstand der Anschläge 14 und 15 bzw. 16 und 17.

Jede Klemmbacke 18 besitzt zwei Klemmkeile 20 mit Keilflächen längs der Führungsrichtung und auf der gegenüberliegenden Seite mittig versetzt einen Klemmkeil 21 mit Keilflächen quer zur Führungsrichtung (Fig. 3). Die Klemmbacken 18 sind mittels der Klemmkeile 21 in den Prismennuten 9 des Aufnahmebocks 5 grob fixiert, indem zu beiden Seiten der Klemmkeile 21 die Klemmbacken 18 mit Bohrungen 22 und der Aufnahmebock 5 mit Bohrungen 23 versehen sind, die einen wesentlich größeren Durchmesser als Halteschrauben 24 aufweisen, die die Klemm­ backen 18 und den Aufnahmebock 5 mittels Muttern 25 lose verbinden (Fig. 2).

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Wird der Arbeitszylinder 13 mit Druck so beaufschlagt, daß seine Kolbenstange 12 einfährt, werden die Klemmbacken 18 über die Anschläge 14 und 17 aufeinander zu bewegt. Da sie aufgrund ihrer Lagerung frei höhen- und seitenbeweglich sind, zentrie­ ren sich die Klemmkeile 20 und 21 in den Klemmnuten 8 und Prismennuten 9 und gleichen Ungenauigkeiten in den Führungs- und Klemmflächen aus. Mit zunehmendem Kolbendruck entwickeln die Klemmkeile 20, 21 die wirksame Klemmkraft, die umso größer ist, je kleiner der Winkel Alpha ist. Es entsteht eine Art statisch stabile Dreipunktauflage. Der Arbeitszylinder 13 übt keine äußere Kraft auf die Führungsbaugruppe 1 und die linear verschiebbare Baugruppe 6 aus, weil er sich über die Führungs­ buchsen 10, 11 axial der Lage der Klemmbacken 18 anpaßt. Die Klemmkraft kann weiter erhöht werden, wenn die Keilflächen der Klemmkeile 20 und 21 mit Reibbelägen versehen werden. Soll diese in Fig. 1 dargestellte Klemmung geöffnet werden, fährt die Kolbenstange 12 aus dem Arbeitszylinder 13 heraus. Zu­ nächst wird durch den Anschlag 16 die linke Klemmbacke 18 nach außen gedrückt, bis sie sich an den Grundkörper 2 anlegt. Dadurch wird die Kolbenstange 12 an einer Weiterbewegung in dieser Richtung gehindert, die nunmehr den Arbeitszylinder 13 in die andere Richtung verschiebt. Dabei löst der Anschlag 15 die rechte Klemmbacke 18, und es ergibt sich die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Stellung. Der Öffnungsvorgang wird durch die Hubbegrenzung H beendet, indem die Führungsbuchse 11 gegen einen radialen Vorsprung der Kolbenstange 12 trifft.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Klemmen einer linear verschiebbaren Bau­ gruppe in einer Führungsbaugruppe mit zwei auf einer Klemm­ spindel gegensinnig bewegten Klemmbacken, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Klemmbacken (18) zentrisch mit Spiel aufgenommen und zwischen Anschlägen (14; 15; 16; 17) lose geführt sind und jede Klemmbacke (18) drei Klemmkeile (20; 21) aufweist, wobei die Keilflächen von zwei Klemmkeilen (20) längs der Führungsrichtung verlaufen und mit einer keilförmigen Klemmnut (8) der linear verschiebbaren Bau­ gruppe (6) korrespondieren und der dritte Klemmkeil (21) auf der Gegenseite mittig versetzt angeordnet, mit Keil­ flächen quer zur Führungsrichtung versehen und in recht­ winklig zu den Klemmnuten (8) verlaufenden Prismennuten (9) der Führungsbaugruppe (1) grob fixiert ist.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (14; 15) für die eine Klemmbacke (18) von einer mit einem Arbeitszylinder (13) verbundenen Führungs­ buchse (11) und die Anschläge (16; 17) für die andere Klemmbacke (18) von einer mit einer Kolbenstange (12) ver­ bundenen Führungsbuchse (10) gebildet sind und daß ein an der Führungsbaugruppe (1) befestigter, u-förmiger Grundkör­ per (2) die Führungsbuchsen (10; 11) mit der Kolbenstange (12) zwischen Führungsbohrungen (3; 4) aufnimmt.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Führungsbuchse (11) und einem radialen Vorsprung der Kolbenstange (12) eine Hubbegrenzung H vor­ einstellbar ist.

4. Einrichtung nach Patentanspruch 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein mit der Führungsbaugruppe (1) verbundener Aufnahmebock (5) die Prismennuten (9) trägt und Bohrungen (22; 23) im Aufnahmebock (5) und in den Klemmbacken (18) zu beiden Seiten und in gleicher Höhe der Klemmkeile (21) eine Schrauben-Muttern-Verbindung (24; 25) mit axialem und radia­ lem Spiel aufnehmen.

5. Einrichtung nach Patentansprüchen 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der linear verschiebbaren Baugruppe (6) eine Klemmleiste (7) mit den Klemmnuten (8) befestigt ist.

6. Einrichtung nach Patentansprüchen 1-5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Keilflächen der Klemmkeile (20; 21) als Reibflächen mit entsprechenden Reibbelägen ausgebildet sind.