DE3942123A1 - Spannvorrichtung fuer werkstueckhalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Werk­ stückhalter, mit mindestens einem Spannzylinder mit fest­ stellbarem Spannkolben.

Moderne Werkstückhalter sind für eine automatische oder halbautomatische Bestückung ausgebildet und weisen hydraulisch oder pneumatisch betriebene Spannzylinder auf, deren Spannkolben mit passenden Spannbacken verbunden sind, wobei die Spannzylinder auch mit ebenfalls hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Stützzylindern zusammenwirken können, deren Kolben Gegendruckorganen verbunden sind. Die Werkstückhalter mit den Spannvorrichtungen werden häufig an gesonderten Rückstationen bestückt, von wo sie zu einer Bearbeitungsstation transoprtiert werden, oder sie müssen zwischen mehreren und entfernt voneinander an­ geordneten Bearbeitungsstationen bewegt werden. Um während des Transportes oder in einer Wartestellung des Werkstück­ halters ein eingesetztes Werkstück gespannt zu halten, ist es bekannt, Werkstückhalter oder für Werkstückhalter vorgesehene Transportpaletten mit einem Druckspeicher zu versehen, der den nötigen Haltedruck auf den Spannzylinder liefert. Diese Einrichtung ist konstruktionsmäßig und auch wegen der erforderlichen Wartung der Druckspeicher be­ triebsmäßig aufwendig und mit dem großen Nachteil behaftet, daß durch Leckage ein Druckabfall im System auftreten kann, wodurch die Werkstückhalterung gefährdet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spannvor­ richtung für einen Werkstückhalter der genannten Art so auszubilden, daß seine zur Spannung eines Werkstückes verwendeten Kolben mit geringem konstruktiven Aufwand in ihrer Spannstellung mechanisch sicherbar sind, so daß der Werkstückhalter für den Transport und in Wartestellungen von Druckquellen vollständig abgekoppelt gespannt gehalten werden kann.

Die gestellte Aufgabe wird mit der genannten Spannvorrichtung für Werkstückhalter erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der verdrehsicher oder schwenkbar geführte Spannkolben an einer Umfangsstelle mit einer schräg zur Verstellrichtung verlaufenden Keilfläche versehen ist, in deren Bereich ein quer zum Spannkolben verdrehsicher verstellbarer, ebenfalls mit einer schräg zu seiner Verstellrichtung verlaufenden Keilfläche versehener Haltekolben im Vorrichtungsgehäuse gelagert ist, so daß die beiden Keilflächen zur gegenseitigen Verkeilung der beiden Kolben in eine selbsthemmende Stellung aufeinanderleiten können.

Nach der selbsthemmenden Verkeilung der beiden Kolben kann der Werkstückhalter von der hydraulischen oder pneumatischen Druckquelle einer Bestückungsstation abgekoppelt und beliebig lange in einer Wartestellung belassen oder transportiert lange in einer Wartestellung belassen oder transportiert werden, ohne daß befürchtet werden muß, daß sich die Spannorgane vom eingespannten Werkstück lösen. Auf Werkstückhalter oder Transportpaletten mit Druckspeichern kann verzichtet werden, ebenso auf eine hydraulische oder pneumatische Druckquelle in der Bearbeitungsstation. Die Anordnung von Spannzylinder und Haltezylinder erlaubt es, die Gehäuseanschlüsse für die lösbaren Anschlußleitungen auf einer gemeinsamen Anschlußseite des Vorrichtungs­ gehäuses anzuordnen und über innerhalb des Gehäuses aus­ gebildete Kanäle mit dem Spannzylinder und dem Haltezylinder zu verbinden. Äußere Verbindungsrohrleitungen am Werkstückhalter, die erfahrungsgemäß leicht Beschädigungen bei unsachgemäßer Werkzeugführung an Bearbeitungsstellen oder beim Transport erleiden, können also vollständig entfallen.

Vorteilhafterweise können in einem rechtwinkeligen Koordinatensystem, in welchem eine Parallele zur Verstellrichtung des Haltekolbens die x-Achse, die Verstellrichtung des Spannkolbens die z-Achse und eine senkrecht zu den ge­ nannten Achsen verlaufende gedachte Achse die y-Achse bildet, die Keilflächen des Spannkolbens und des Haltekolbens zu allen drei Achsen schräg verlaufen. Dabei können zur Erzielung der selbsthemmenden Verkeilung die Keilfläche des Spannkolbens zur yz-Ebene unter einem Winkel von größer als 60° und die Keilfläche des Haltekolbens zur xz-Ebene unter einem Winkel von kleiner als 15° verlaufen. Hierbei läßt sich erreichen, daß für die Verstellung des Haltekolbens in seine Haltestellung und auch zurück in seine Freigabestellung nur geringe Verstellkräfte erforderlich sind, die auch eine Handverstellung des Spann­ kolbens (mit Sicherheitsmaßnahmen gegen eine Betätigung zu unerwünschten Zeiten) erlauben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäß ausgebildeten Spannvorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnung erläutert.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht des Gehäuses der Spann­ vorrichtung;

Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht des Vorrich­ tungsgehäuses in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 mit der Anschlußseite der Spann­ vorrichtung;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Spannvorrichtung entlang der Linie III-III in Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Spannvorrichtung entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 einen Teillängsschnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4 durch den Endbereich des Haltekolbens der Spannvorrichtung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Außenseite des im wesentlichen zylindrischen Gehäuses 10 der Spannvorrichtung, das einen Bereich 10.1 mit vergrößertem Durchmesser und davon ausgehend einen seitlichen Ansatzteil 10.2 aufweist. Die in Fig. 1 linke Stirnseite des Vorrichtungsgehäuses 10 ist durch einen Deckel 11 verschlossen, ebenso der seitliche Ansatzteil 10.2 des Vorrichtungsgehäuses 10 durch einen Deckel 12. Eine der ringförmigen Stirnseiten des ver­ größerten Gehäusebereiches 10.1 ist als Anschlußfläche 13 ausgebildet und mit Anschlußringkanälen von für die nicht dargestellten hydraulischen Verbindngsleitungen oder Bohrungen, die zu einer entfernt vom Werkstückhalter befindlichen und mit einer hydraulischen Druckquelle verbundenen Steuervorrichtung führen. Auf der in Fig. 1 rechten Stirnseite ist eine Durchtrittsöffnung für einen Spann­ kolben 15 ausgebildet.

Wie die Schnittdarstellung der Fig. 3 zeigt, ist das Vor­ richtungsgehäuse 10 mit einer durchgehenden und gestuften Spannzylinderbohrung 16 versehen, die auf der einen Stirn­ seite des Gehäuses durch den Deckel 11 verschlossen ist. In dieser Spannzylinderbohrung 16 ist der Spannkolben 15 gelagert, der mit einem beidseitig beaufschlagbaren Ring­ flanschteil 15.1 in der Durchgangsbohrung 16 zwei Spann­ zylinderkammern 17 und 18 voneinander trennt. An seinem inneren Endbereich 15.2 ist der Spannkolben 15 mittels eines Federsteges 19 im Gehäuse gegen Verdrehung gesichert geführt und am Umfang mit einer Keilfläche 20 versehen. Die Keilfläche 20 ist im Bereich des seitlichen Ansatzteiles 10.2 ausgebildet, der gemäß Fig. 4 eine quer zur Spannzylinderbohrung 16 verlaufende und durch den Deckel 12 verschlossene Haltezylinderbohrung 21 aufweist, in welcher ein Haltekolben 22 gelagert ist. Der Haltekolben 22 weist einen beidseitig beaufschlagbaren Flanschteil 22.1 auf, der in der Haltezylinderbohrung 21 zwei Halte­ zylinderkammern 23 und 24 voneinander trennt. Auch der Haltekolben 22 ist verdrehsicher geführt, was mittels einer in eine im inneren Endbereich 22.2 des Haltekolbens 22 ausgebildete Längsnut 25 eingreifenden Führungsschraube 26 bewirkt wird. Auch der Endabschnitt 22.2 des Haltekolbens 22 ist an seinem Umfang mit einer Keilfläche 30 versehen, die mit der Keilfläche 20 des Spannkolbens 15 zu­ sammenwirken kann. Bei einer Einwärtsverstellung des Haltekolbens 22 gleitet seine Keilfläche 30 auf die Keil­ fläche 20 des Spannkolbens 15 auf, und durch eine gewählte bestimmte Schrägstellung der beiden Keilflächen wird dabei eine selbsthemmende Verkeilung der beiden Kolben 22 und 15 miteinander erreicht.

Betrachtet man eine Parallele zu der Längsachse und Ver­ stellachse H des Haltekolbens 22 als x-Achse (Fig. 5), die Längsachse und Verstellachse S den Spannkolben 15 als y-Achse und eine senkrecht dazu gedachte Achse als z-Achse (Fig. 4) eines rechtwinkligen Koordinatensystems, so verlaufen beide Keilflächen 20 und 30 schräg zu allen drei Achsen x, y, z. In der Zeichnung ist in Fig. 5 ein Winkel ª eingetragen, unter welchem die Keilfläche 30 des Halte­ kolbens 22 zur xz-Achse verläuft, und in Fig. 4 ist ein Winkel b zwischen der yz-Ebene und einer Normalen zur Keilfläche 20 des Spannkolbens 15 eingezeichnet.

Die Spannzylinderkammern 17, 18 und die Haltezylinder­ kammern 23 und 24 sind über in der Zeichnung nur teilweise dargestellte und allgemein mit der Bezugsziffer 27 be­ zeichnete, in den Wandungen des Vorrichtungsgehäuses 10 tieflochgebohrte Kanäle mit den Anschlußöffnungen 14 verbunden.

Spannkolben 15 und/oder Haltekolben 22 können auch als einseitig beaufschlagbare Kolben ausgebildet und in an sich bekannter Weise gegen eine Rückstellfederkraft im einen oder anderen Verstellsinne verschiebbar angeordnet sein. Gleiche oder ähnlich aufgebaute Spannvorrichtungen können von entgegengesetzten Seiten mit nicht dargestellten und jeweils mit den nach außen vorstehenden Ende des Spannkolbens 15 verbundenen Haltestempel auf ein Werkstück einwirken, wobei eine der beiden Spannvorrichtungen als sogenannte Abstützvorrichtung ausgebildet sein kann. Spannvor­ richtungen und Abstützvorrichtungen sind dabei in gleicher Weise mit einer Keilflächen-Verriegelungsvorrichtung der beschriebenen Art versehen.

Claims (8)

1. Spannvorrichtung für Werkstückhalter, mit mindestens einem Spannzylinder mit feststellbarem Spannkolben, dadurch gekennzeichnet, daß der verdrehsicher oder schwenkbar geführte Spannkolben (15) an einer Umfangs­ stelle mit einer schräg zur Verstellrichtung (S) ver­ laufenden Keilfläche (20) versehen ist, in deren Bereich ein quer zum Spannkolben (15) verdrehsicher verstellbarer, ebenfalls mit einer schräg zu seiner Verstellrichtung (H) verlaufenden Keilfläche (30) ver­ sehener Haltekolben (22) im Vorrichtungsgehäuse (10) gelagert ist, so daß die beiden Keilflächen (20, 30) zur gegenseitigen Verkeilung der beiden Kolben (15, 22) in eine selbsthemmende Stellung aufeinandergleiten können.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem rechtwinkligen Koordinatensystem (x, y, z), in welchem eine Parallele zur Verstellrichtung (H) des Haltekolbens (22) die x-Achse, die Verstell­ richtung (S) des Spannkolbens (15) die z-Achse und eine senkrecht zu den genannten Achsen verlaufende gedachte Achse die y-Achse bildet, die Keilflächen (20, 30) des Spannkolbens (15) und des Haltkolbens (22) zu allen drei Achsen (x, y, z) schräg verlaufen.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilfläche (20) des Spannkolbens (15) zur yz-Ebene unter einem Winkel von größer als 60° und die Keilfläche (30) des Haltekolbens (22) zur xz-Ebene unter einem Winkel (a) von kleiner als 15° verläuft.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Spannkolbens (15) und Halte­ kolben (22) hydraulisch oder pneumatisch in ihre Spann- bzw. Haltestellung und/oder in ihre Freigabestellung verstellbar und über gesonderte Gehäuseanschlüsse (14) lösbar mit einer separaten Druckquelle mit Steuerein­ richtung verbunden sind.

5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkolben (15) und/oder der Haltekolben (22) gegen die Kraft einer Rückstellfeder in seine Spann- oder Haltestellung bewegbar sind.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (22) mindestens in seine Haltestellung von Hand bewegbar ist.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseanschlüsse (14) für die lösbaren Anschlußleitungen auf einer gemeinsamen Anschlußseite (13) des Vorrichtungsgehäuses (10/10.1) angeordnet sind und über innerhalb des Gehäuses (10) ausgebildete Kanäle (27) mit dem Spann­ zylinder (17/18) und dem Haltezylinder (23/24) verbunden sind.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit mindestens einem zusätzlichen Stützzylinder, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützzylinder wie der Spann­ zylinder mit einem Haltezylinder gekoppelt ist, wobei der Haltekolben mittels Federkraft in seine Haltestellung vorgespannt ist.