DE3913375C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwenkspannvorrichtung, insbesondere zum Festspannen von Werkstücken auf einer Unterlage gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine derartige Schwenkspannvorrichtung ist benutzungsbekannt. Der Zylinder ist hierbei an seinem spannarmfernen Ende mit einer Flanschanschlußplatte verschlossen, und die in bezug auf den Zylinderinnendurchmesser relativ durchmesserkleine Schwenk-Führungshülse für die Kolbenstange ist lediglich in und an einer relativ kurzen Bohrung des oberen, mit dem Zylinder eine Einheit bildenden Zy­ linderbodens fixiert. Abgesehen davon, daß der Zylinder nur von seinem befestigungsseitigen Ende her zugänglich ist, der Einbau bzw. die Demontage von Kolbenstange mit Kolben (bei entferntem Spannarm) und der Führungshülse nur von der Befestigungsseite des Zylinders her möglich sind, muß dabei die Schwenkführungsnut zum Kolben hin offen bleiben, um die Kolbenstange aus der Führungs­ hülse überhaupt, falls diese im Zylinder verbleiben soll, herausziehen zu können. Eine an ihrem Ende offene Führungsnut ist aber bis zu einem gewissen Grade mehr oder weniger instabil, da sie sich, will man sie bezüg­ lich ihrer Wandstärke nicht überdimensionieren, mehr oder weniger konisch aufspreizen kann.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche Schwenkspannvorrichtung dahingehend zu ver­ bessern, daß bei lagegenauer stabiler Befestigung der Schwenkführungshülse im Zylinder und möglichst stabiler Führung des Kopplungsgliedes zwischen Hülse und Kolben­ stange die Schwenkführungshülse, die Kolbenstange mit Kolben und ggf. auch Spannarm von der befestigungsfer­ nen Seite des Zylinders her in diesen eingesetzt und auch wieder entnommen werden können, und zwar allein mit einem Öffnungsvorgang an der Spannarmseite des Zy­ linders.

Diese Aufgabe ist mit einer Schwenkspannvorrichtung der eingangs genannten Art nach der Erfindung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und praktische Ausführungsformen ergeben sich nach den Unteransprü­ chen.

Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung ist trotz konstruk­ tiv klarer Trennung der Vorrichtungskomponenten, näm­ lich einerseits Zylinder und andererseits Kolben, Kol­ benstange und Führungshülse eine sichere und exakte Schwenkführung der Kolbenstange auch unter Berücksich­ tigung der aus der Schwenkführung resultierenden beson­ deren Belastungsverhältnisse ermöglicht, da die Füh­ rungshülse nicht einfach frei in den Zylinderinnenraum einragt, sondern auch mit ihrem kolbenseitigen Endbe­ reich an der Zylinderinnenwand gehalten und außerdem die Führungsnut in diesem Endbereich geschlossen ist und damit an sich zu Umfangsaufspreizungen führende und in dieser Richtung wirkende Belastungen besser aufneh­ men kann. Diese Ausbildung des Führungsschlitzes ist insbesondere deshalb möglich, weil die relativ zueinan­ der beweglichen Komponententeile insgesamt als Einbau­ einheit in den Zylinder eingeschoben und natürlich auch wieder herausgezogen werden können, wozu es nur einer einzigen Öffnungsmanipulation an der Kolbenstangen­ seite des Zylinders bedarf. Da die Einbaueinheit völlig unabhängig vom Zylinder zusammengebaut werden kann, stellt die Einbringung des Kopplungsgliedes zwischen Kolbenstange und Führungshülse trotz des beidendig ge­ schlossenen Führungsschlitzes kein Problem dar, weil für den Ein- und Ausbau dieser Komponententeile in be­ zug auf den Zylinder keine Rücksicht mehr auf die sonst erforderliche Entkopplungsmöglichkeit von Kolbenstange und Führungshülse genommen werden muß.

In bezug auf die Vorrichtung nach der DE-AS 19 46 320 und Vorrichtungen ähnlicher Art bleibt der eigentliche Kolbenführungsraum im Zylinder von Einbauten völlig frei, und die Kolbenstange muß auch nicht rohrförmig bzw. hülsenartig ausgebildet werden, da diese nicht mehr einen vom Boden aus einragenden Führungszapfen übergreifen muß, sondern selbst konzentrisch in der im Oberteil des Zylinderinnenraumes konzentrisch angeord­ neten Führungshülse sitzt, d. h. eine konstruktive Über­ bestimmung, die bei einer in die Kolbenstange eingrei­ fenden Zapfenführung vorliegt und die daraus resultie­ renden Schwierigkeiten sind dabei vermieden. Da die Kolbenstange die im Zylinder sitzende Führungshülse von unten her durchgreift, bleibt außerdem die ganze Länge der Führungshülse für die Führung der Kolbenstange in jeder Stellung der Kolbenstange wirksam. Die Forderung nach einem möglichst einfachen Aufbau und einfacher Austauschmöglichkeit verschleiß- bzw. bruchgefärdeter Teile ist dabei ebenfalls erfüllt, da die beteiligten Elemente, wie erwähnt, problemlos von einer Seite her durch einfaches Ein- und Ausschieben ein- bzw. ausge­ baut werden können, und dabei Kolbenstange und Füh­ rungshülse außerhalb des Zylinders zusammenfügbar sind.

Obgleich dies nicht zwingend erforderlich ist, besteht eine vorteilhafte Weiterbildung darin, daß der Durch­ messer des die Führungshülse aufnehmenden Innenraumes größer bemessen ist als die Durchmesser des Kolbenfüh­ rungsraumes. Bei entsprechend stark zu dimensionieren­ dem Querschnitt der Kolbenstange kann dadurch die Füh­ rungshülse bzgl. ihrer Wandstärke entsprechend stark dimensioniert werden, und außerdem ist damit der Kolben mit seinen Ringdichtungen ohne Gefährdung dieser Dich­ tungen leichter einbringbar, die sonst dicht passend am Öffnungsrand der Druckmittelzufuhr und einer ggf. vor­ gesehenen Drehüberlastungssicherung vorbeigeschoben werden müßte.

Wesentlich ist, daß in Rücksicht auf die Führung des unteren Endes der Führungshülse an der Zylinderinnen­ wand der Zugang des zugeführten Druckmediums für den Senk- bzw. Spannhub zur betreffenden Beaufschlagungs­ fläche des Kolbens freigehalten bleibt, was noch näher erläutert wird.

Die in der oberen Hälfte des Zylinderinnenraumes ange­ ordnete Führungshülse ist in Rücksicht auf ihre Füh­ rungsfunktion zweckmäßig mit einer Länge bemessen, die mindestens der Länge des Kolbenhubes entspricht, zuzüg­ lich dem Durchmesser des Mitnehmerzapfens.

Da, wie erwähnt, Kolben, Kolbenstange und Führungshülse vor dem Einbau in den Zylinder zu einer Einheit zusam­ menfügbar sein sollen, ergibt sich vorteilhaft auch eine denkbar einfache Gestaltung des Zylinders, nämlich in der Weise, daß dieser einfach topfartig ausgebildet ist, d. h. es bedarf nur eines kolbenstangenseitigen Verschlusses in Form eines die Kolbenstange abgedichtet umfassenden Ringes, der ebenfalls schon vormontiert mit auf der Kolbenstange angebracht werden kann, sofern die einschiebbare Einheit aus Kolben, Kolbenstange und Füh­ rungshülse ebenfalls bereits mit dem Spannarm versehen sein sollte. Es ist aber auch möglich und noch einfa­ cher, die Führungshülse am oberen Ende einfach mit ei­ nem Anschluß- und Verschlußflansch auszustatten.

Die vorerwähnte Durchmesserabstufung des Zylinderinnen­ raumes wird vorteilhaft dafür ausgenutzt, etwa auf hal­ ber Länge des Zylinderinnenraumes eine Schulter zu bil­ den, auf der die Führungshülse aufsitzt, so daß diese axial fixiert zwischen dem den kolbenstangenseitigen Verschluß bildenden Ring oder Flansch und der Schulter eingespannt angeordnet werden kann. Die Hülse selbst ist dafür mit einem mindestens einen Druckmediumsdurch­ laß aufweisenden Ringbund versehen, der sich auf die Schulter aufsetzt und der auch gleichzeitig die Führung des Hülsenendes an der Zylinderinnenwand übernimmt. Ferner ist die Führungshülse in Weiterbildung mit an der Wand des Zylinderinnenraumes anliegenden Führungs­ verbunden versehen, wodurch sich zwischen Zylinderwand und Führungshülse ein Ringraum für die Verteilung und Zuführung des Druckmediums ergibt. Einer dieser Ring­ bunde, insbesondere aber der, der sich auf die Schulter an der Innenwand des Zylinders aufsetzt, ist vorteil­ haft dafür ausgenutzt, im Bereich des Zylinderinnenrau­ mes zwischen der Hülse und der Wand des Innenraumes eine elastische Drehfixierungssperre anzuordnen. Solche Sperren sind an sich bekannt.

Im vorliegenden Fall dient eine solche Sperre dafür, daß sich die Führungshülse des Zylinders bei Auftreffen des Spannarmes auf ein Hindernis aus der Sperre ausra­ sten und verdrehen kann. Die Anordnung einer solchen Sperre ist jedoch nur möglich, wenn der kolbenstangen­ seitige Verschluß nicht als integrales Teil (Flansch) der Hülse ausgebildet ist.

Um die am Schwenkführungsschlitz auftretenden Belastun­ gen besser zu verteilen, ist es im übrigen ohne wei­ teres möglich, an der Führungshülse zwei sich gegen­ überstehende Schwenkführungsschlitze mit sich entspre­ chendem Verlauf vorzusehen, in die der in der Kolben­ stange sitzende Mitnehmerzapfen mit seinen beiden Enden eingreifend angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im übrigen auch ohne weiteres hinsichtlich der Bewirkung ihres Rück­ stellschwenkhubes aus der Spannstellung dafür geeignet, diesen mit einer Rückstellfeder zu bewirken, da ohne weiteres in dem von Einbauten völlig freien Kolbenhub­ raum zwischen Kolben und Zylinderboden in bekannter Weise eine Druckfeder eingesetzt werden kann, die so­ fort wirksam wird, wenn der Druck auf der anderen Seite des Kolbens abfällt.

Die erfindungsgemäße Schwenkspannvorrichtung wird nach­ folgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im Schnitt und stark schematisiert die erfin­ dungsgemäße Schwenkspannvorrichtung im Prin­ zip in Spannstellung;

Fig. 2 im Schnitt die Schwenkspannvorrichtung in einer praktischen Ausführungsform mit ausgefah­ rener Kolbenstange, d. h. in Entspannstellung;

Fig. 3 verkleinert und im Schnitt längs Linie II-II gemäß Fig. 4 die Führungshülse ebenfalls in praktischer Ausführungsform;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Führungshülse gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt durch die Schwenkspannvorrich­ tung gemäß Fig. 2 in Spannteilung.

Bei der Einfachausführung gemäß Fig. 1 besteht die Schwenkspannvorrichtung aus einem mit Druckmediumsan­ schlüssen 18 versehenen Zylinder 2 mit vor- und rück­ stellbaren Kolben 5 und Kolbenstange 1, an deren freiem Ende der Spannarm 17 in geeigneter Weise und verdrehsi­ cher befestigt ist. Bei der einfachen Ausführungsform nach Fig. 1 ist der Ring 11 der Ausführungsform nach Fig. 2 durch einen integral an der Führungshülse 3 an­ geordneten Flansch 11′ ersetzt, der auf einem entspre­ chenden Flansch 11′′ des Zylinders 2 aufsitzt und mit diesem fest aber lösbar verbunden ist. Der Druck­ mediumsanschluß 18 für den Senk- bzw. Spannhub befindet sich dabei unterhalb des Ringbundes 14′, wobei mit ge­ eigneten Mitteln dafür gesorgt werden muß, daß die Be­ aufschlagungsfläche des Kolbens 5 für das Druckmedium zugänglich ist. Die Schwenkspannvorrichtung besteht aus einer Kolbenstangenschwenkführung mit Schwenkführungs­ schlitz 7, zwischen dem und der Kolben/Kolbenstangen­ einheit das Schwenk-Übertragungselement angeordnet ist. Die Kolbenstangenschwenkführung ist dabei in Form einer die Kolbenstange 1 umfassenden, diese mit ihrer ganzen Länge L führenden, im spannarmseitigen Innenraum 2′ des Zylinders 2 angeordneten, axial fixierten und drehfest im Zylinder 2 gehaltenen Führungshülse 3 ausgebildet, die übersichtlicher und in spezieller Ausführungsform in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Führungshülse 3 sitzt bei der Ausführungsform nach Fig. 2 unter Freihaltung einer kolbenstangenseitigen Beaufschlagungsfläche 4 des Kolbens 5 im Innenraum 2′, so daß das durch den oberen Anschluß 18 für den Senk- bzw. Spannhub zugeführte Druckmedium, wie mit Pfeil 19 in Fig. 2 angedeutet, an die Beaufschlagungsfläche 4 gelangen und den Kolben 5 mit der Kolbenstange 1 nach unten drücken kann. Die Freihaltung des Zuströmbereiches zur Beaufschlagungs­ fläche 4 wird bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ein­ fach dadurch erreicht, daß die Außenseite der Führungs­ hülse 3 in diesem Bereich mit mehreren sich axial er­ streckenden Nuten 20 versehen ist, die auch den Ring­ bund 14 durchgreifen, der für die konzentrische Halte­ rung der Führungshülse am unteren Ende im Zylinder dient. In der Wandung der Hülse 3 ist, wie gestrichelt angedeutet, eine Wanddurchbrechung vorgesehen, die den Schwenkführungsschlitz 7 bildet, in die als Kopplungs­ glied das freie Ende 8 des in der Kolbenstange 1 fi­ xierten Mitnehmerzapfen 9 eingreift. Die relativ kleine, ringförmige Restfläche der Beaufschla­ gungsfläche 4, die sich durch die Anlage der Beauf­ schlagungsfläche an den unteren Rand 3′ der Führungs­ hülse 3 ergibt, ist dabei nicht nachteilig, da sofort nach Abhub der Kolbenbeaufschlagungsfläche 4 vom Rand 3′ die ganze Beaufschlagungsfläche 4 zur Verfügung steht. Abgesehen davon könnte man aber auch ohne wei­ teres den unteren Rand 3′ der Führungshülse 3 schießschartenartig ausbilden, um die tatsächliche Be­ aufschlagungsfläche zu Beginn der Druckbeaufschlagung zu vergrößern.

Durch den Eingriff des freien Endes 8 des Mitnehmerzap­ fens 9 in den Führungsschlitz 7 erfährt die Kolben­ stange 1 entsprechend der Kurvenführung beim Senkhub der Kolbenstange eine entsprechende Drehung, wie sie bei derartigen Schwenkspannvorrichtungen üblich ist. Beim Rückhub aus der Stellung gemäß Fig. 5 wird der un­ tere Druckmediumsanschluß 18 beaufschlagt und der obere entlastet, wodurch die Kolbenstange 1 und der daran be­ festigte Spannarm 17 wieder in entgegengesetzter Rich­ tung zurückgeschwenkt werden und in die Stellung gemäß Fig. 2 gelangen. Wie vorerwähnt, kann der Rückhub auch ohne weiteres durch eine im Kolbenführungsraum 6 einge­ setzte, hier aber nicht dargestllte Druckfeder bewirkt werden.

Um die Führungshülse 3, wie in Fig. 2 dargestellt, be­ messen, gestalten und anordnen zu können, ist der Durchmesser D des Innenraumes 2′ größer bemessen als der Durchmesser D, des Kolbenführungsraumes 6.

Diese unterschiedlichen Durchmesser werden zweckmäßig zur Ausbildung einer Schulter 12 ausgenutzt, auf die sich der Ringbund 14 der Führungshülse 3 aufsetzen kann, so daß die Hülse 3 bei der Ausführungsform nach Fig. 2 zwischen der Schulter 12 und dem oben in den Zy­ linder 2 einzuschraubenden Ring 11 axial festgelegt ist. Für die Verdrehsicherung der Führungshülse 3, die ja mit ihrem Führungsschlitz 7 das Widerlager bzw. die Abstützung für die Drehbewegung der Kolbenstange 1 bil­ det, gibt es verschiedene Möglichkeiten, nämlich mit Verzapfungen oder Vernutungen an geeigneter Stelle. Vorteilhaft ist jedoch die Führungshülse 3 gemäß Aus­ führungsbeispiel (Fig. 2) zylinderwandseitig mit dem mindestens einen Druckmediumsdurchlaß 13 aufweisenden und vorerwähnten Ringbund 14 versehen, der gleichzeitig als Auflager der Hülse 3 auf der Schulter 12 und als Führung zur Zylinderwand 2′′ dient. Im Bereich dieses Ringbundes 14 ist dann eine elastische Drehfixierungs­ sperre 10 angeordnet, die, wie bspw. dargestellt, aus einer tellerfederbelasteten Kugel besteht. Die Feder muß natürlich so ausgelegt sein, daß sie dem normalen Druck, der an den Flanken des Führungsschlitzes 7 durch das einragende Ende 8 des Mitnehmerzapfens 9 entsteht, widersteht. Eine solche Sperre spricht aber dann sofort an, wenn der Spannarm 17 auf ein seitliches Hindernis stößt, was bei absolut drehfest im Zylinder angeordne­ ter Führungshülse 3 zu einem Bruch des Mitnehmerzapfens führen könnte.

Um einerseits keine große Reibfläche zwischen der In­ nenwand 2′′ und der Führungshülse 3 zu bilden, und um andererseits eine möglichst große Passage für das durch den oberen Anschluß 18 zugeführte Druckmedium zu schaf­ fen, ist die Führungshülse 3 mit an der Wand des Zylin­ derinnenraumes 2′ anliegenden Führungsbunden 15 verse­ hen.

Wie ersichtlich, greift bei der Ausführungsform nach Fig. 2-5 die Führungshülse, entsprechend durchmesserre­ duziert, mit ihrem anderen Ende noch in den durchmes­ serreduzierten Zylinderinnenraum ein und bildet mit ih­ rem unteren Rand 3′ den oberen Anschlag für den Kolben 5.

Sollten sich Verschleißerscheinungen an der Führungs­ hülse 3 bzw. am Mitnehmerzapfen 9 und/oder dem Füh­ rungsschlitz 7 bzgl. der Stellgenauigkeit des Spannar­ mes 17 bemerkbar machen, oder der Mitnehmerzapfen 9 zu Bruch gehen, so ist der Austausch dieser Elemente denk­ bar einfach, da hierbei lediglich der Ring 11 ausge­ schraubt bzw. der Flansch 11′ gelöst werden müssen und die ganze Kolbenstange 1 mit Kolben 5 und Führungshülse 3 einfach aus dem Zylinder 2 herausgezogen werden kön­ nen. Gleiches gilt natürlich auch dann, wenn die Vor­ richtung mit einer anderen Führungshülse bestückt wer­ den soll, die bspw. der Kolbenstange 1 einen anderen Dreh- und/oder Hubweg vermitteln soll. Vor dem Heraus­ ziehen der Kolbenstange zusammen mit der Hülse 3 muß natürlich, sofern vorhanden, die Drehfixierungssperre 10 gelöst werden.

Claims (10)

1. Schwenkspannvorrichtung, bestehend aus einem mit Druckme­ diumsanschlüssen versehenen Zylinder mit vor- und rück­ sellbarem Kolben und Kolbenstange, an deren freien Ende ein Spannarm befestigt ist, und ferner aus einer Kolben­ stangenschwenkführung in Form einer die Kolbenstange um­ fassenden, diese mit ihrer ganzen Länge führenden, im kolbenstangenseitigen Zylinderinnenraum unter Freihaltung einer kolbenstangenseitigen Beaufschlagungsfläche des Kol­ bens axial feststehend und verdrehfest angeordneten Schwenkführungshülse mit einer Schwenkführungsnut, zwi­ schen der und der Kolbenstange ein Schwenkübertragungsele­ ment angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (2) topfartig, mit seiner Öffnung zum Spannarm hin orientiert, ausgebildet und in diesen mit ih­ rem oberen Ende im Bereich des offenen Endes des Zylinders (2) und mindestens im Bereich ihres unteren Endes (3′) von der Zylinderinnenwand (2′′) exakt geführt, die mit der Kol­ benstange (1) und zugehörigen Kolben (5) eine Einbauein­ heit bildende Schwenkführungshülse (3) einsetzbar ist, wo­ bei die Schwenkführungsnut der Hülse (3) in Form eines die Wand (3′′) der Hülse (3) durchgreifenden, beidendig ge­ schlossenen Schlitzes (7) ausgebildet und in diesem das freie Ende (8) eines in die Kolbenstange (1) einschiebbar fixierten Mitnehmerzapfens (9) eingreifend angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D) des Zylinderinnenraumes (2′) oberhalb des Kolbenführungsraumes (6) größer bemessen ist als der Durchmesser (D ₁) des Kolben­ führungsraumes (6).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) der Führungshülse (3) mindestens der Länge des Kolbenhubes (H) zuzüglich angenähert einem Durchmesser des Mitnehmerzapfens (9) ent­ spricht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (3) an ihrem unteren Ende mit einem an der Zylinderinnenwand (2′′) anliegen­ den Ringbund (14) versehen ist, der zylinderwand­ seitig mindestens einen Druckmediumsdurchlaß (13) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (3) mit an der Wand des Zy­ linderinnenraumes (2′) anliegenden Führungsbünden (15) versehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Zylinderinnenraumes (2′) zwi­ schen der Hülse (3) und der Wand des Innenraumes (2′) eine elastische Drehfixierungssperre (10) an­ geordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Führungshülse (3) zwei sich gegenüber­ stehende Schwenkführungsschlitze (7) mit sich ent­ sprechenden Kurvenführungen angeordnet sind, in die der Mitnehmerzapfen (9) mit seinen beiden Enden (8) eingreifend angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzichnet, daß der topfartige Zylinder (2) mit einem die Kol­ benstange (1) abgedichtet umfassenden Ring (11) verschlossen ist, dessen Außendurchmesser größer bemessen ist als der der Führungshülse (3).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (3) zwischen dem Ring (11) und einer den Innenraum (2′) begrenzenden Schulter (12) axial fixiert angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (3) am oberen Ende mit einem Flansch (11′) versehen ist, der mit dem oberen Rand des Zylinders (2) lösbar verbunden ist.