DE4114295A1 - Dreh-zug-spannelement - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Dreh-Zug-Spannelement zum Spannen von Werkzeugen auf Pressen oder Paletten oder Werkstücke auf Bearbeitungsmaschinen mit einer Schwenk- und Spanneinrichtung, die in Aufnahmen oder in Nuten des Werkzeuges oder der Palette eingreift.

Dreh-Zug-Spannelemente werden in der Umformtechnik zum Spannen von Werkzeugen auf Pressen, von Formen oder auf Spritzgußmaschinen eingesetzt. Es ist bekannt, hierzu Spannelemente vorzusehen, die die Schwenkbewegung durch eine Schrägführung der Kolbenstange herbeiführen. Das bedeutet, daß die Schwenkbewegung zusammen mit einer Hubbewegung ausgeführt werden muß, und dadurch wird es notwendig, daß das Spanneisen im Werkzeug einen gewissen Freiraum hat, in dem der Hub, der für das Schwenken notwendig ist, durchgeführt werden kann. Darüber hinaus ist es notwendig, daß das Spannstück sich vollständig versenken läßt, wenn keine Werkzeuge in den Pressen oder Bearbeitungsmaschinen eingesetzt sind, so daß sich diese Werkzeuge leicht in den Bearbeitungsgang einfügen lassen.

Der Nachteil der bekannten Spannelemente bezieht sich darauf, daß das Spann­ stück im Werkzeug die Schwenkbewegung ausführen muß und dazu einen Hub benötigt, der im Bereich des Werkzeuges durchzuführen ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Hub zum Schwenken des Spannbolzens in das Dreh-Zug-Spannelement zu verlagern und damit wesentlich weniger Freiraum im Werkzeug oder in der Palette zu benötigen.

Erfindungsgemäß wird das dadurch gelöst, daß das Spannelement aus einem in einem Gehäuse gelagerten Spiralkolben besteht, daß der Spiralkolben im oberen Bereich spiralförmig ausgebildet und im unteren Bereich mit einem Mitnahmeprofil versehen ist und mit seinem spiralförmigen Teil in einem Kulissenstein geführt ist, so daß der Bereich mit dem Mitnahmeprofil in einen Spannkolben eingreift, wobei der Spannkolben drehbar gelagert ist, und dadurch die Bewegung zum Spannen bzw. Entspannen durch Druckbeaufschlagung von drei voneinander getrennt im Gehäuse angeordneten Druckkammern vollzogen wird. Der Kulissenstein und der spiralförmige Teil des Spiralkolbens sind so ausgelegt, daß der Spiralkolben während einer Hubbewegung um 90° gedreht wird. Die Hubbewegung eines jeden Spannelementes löst nach Vollzug derselben ein Signal aus, durch das die nächstfolgende Bewegung eingeleitet wird.

Die Erfindung arbeitet also mit einem Spannkolben, der in einem Zylinder geführt ist, und einem Schwenkkolben, der in seiner Kolbenstange eine spiralförmige Führung enthält. Durch das Eingreifen von Gleitstücken in die Führung wird der Schwenkkolben gedreht. Dieser Schwenkkolben greift in den Spannkolben so ein, daß die Drehbewegung mittels Formverzahnung übertragen wird.

Das Spannstück, das in den Spannkolben eingeschraubt wird, dient zur Kraftübertragung. Dieses eröffnet die Möglichkeit, daß leicht eine Anpassung des Spannelementes an verschiedene Arbeitsbedingungen vorgenommen werden kann.

Die erfindungsgemäße Ausführung benötigt keinen Hub zum Schwenken und benötigt damit wesentlich weniger Freiraum im Werkzeug oder in der Palette. Die Schwenkbewegung selbst wird durch einen separat angetriebenen Kolben durchgeführt. Dieses bietet den Vorteil, daß das Spannen erst dann eingeleitet werden kann, wenn über eine entsprechende Überwachungseinrichtung der korrekte Eingriff der Spanneisen zum Spannen gemeldet wird.

Anhand von Zeichnungsbeispielen sei die Erfindung näher erläutert:

Die Fig. 1 zeigt einen Arbeitstisch mit dem zugehörigen Werkzeug und einem Spannelement;

die Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein Spannelement und

die Fig. 3 zeigt ein Funktionsdiagramm, wie durch die wegabhängige Signalgabe der jeweils nächste Schritt vollzogen wird.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Spannen von Werkzeugen auf Pressen. Dargestellt ist ein Gesenke oder Werkzeug, das zwei Hälften aufweist, nämlich eine untere Hälfte 21 und eine obere Hälfte 22. Zwischen diesen beiden Hälften wird dann das Werkstück bearbeitet. Die Bedingung hierbei besteht darin, daß die beiden Hälften 21 und 22 lagebestimmt festgespannt werden und daß die Spannvorrichtung, wenn kein Werkzeug dazwischen ist, total in der Ebene verschwindet. Die Spannvorrichtung muß also durch Absenken und gleichzeitiger Drehbewegung so in einen Schlitz - meist T-förmig - in dem Maschinentisch 24 verschwinden, daß der Maschinentisch eine glatte Oberfläche aufweist. Der Einfachheit halber ist der Maschinentisch 24 nur einmal dargestellt und ebenfalls ist das Dreh-Zug-Spannelement 20 auch nur einmal eingezeichnet.

Die Fig. 2 zeigt nun das Dreh-Zug-Spannelement im Querschnitt. Das Spann­ element besteht aus den Gehäuseteilen 1, 2 und 3. Diese Gehäuseteile sind so ausgebildet, daß sie die jeweils für die Hub-Schwenkbewegung notwendige Voraussetzung erfüllen. In dem Gehäuse sind ferner drei Druckkammern vorgesehen, und zwar die Druckkammern 4, 5 und 6. In dem Gehäuse ist ferner ein Spiralbolzen 7 angeordnet, der mit einem Schwenkkolben 9 in Verbindung steht. Der Spiralbolzen 7 ist durch die Kulissensteine 10 geführt. Die Kulis­ sensteine 10 wirken wie ein Driller. Der eigentliche Spannkolben 11 trägt an seinem unteren Ende den Spannbolzen 8, der in etwa hammerkopfförmig ausgebildet ist. Die Verbindung zwischen dem Spannkolben 11 und dem Spiralbolzen 7 wird durch ein Mitnahmeprofil 14 hergestellt. Dieses Mitnahmeprofil 14 ist zweckmäßig als Vierkant oder Sechskant ausgebildet und sitzt spielfrei im Spannkolben 11 und ist in dem Spannkolben gleitend geführt. Ein Anschlag 13 begrenzt den Hub des Spannkolbens 11, wobei der Anschlag 13 eine Gleitschicht aufweist, auf der der Spannkolben 11 leicht drehbar gleiten kann. Im eingefahrenen Zustand des Spannelementes wird der Spannbolzen 8 in der Einfahrtasche 12 aufgenommen und verschwindet damit so in dem Spannelement, daß eine glatte, ebene untere Fläche entsteht.

Das Spannelement arbeitet wie folgt:
Wird über das System Öldruck in den Druckraum 4 gegeben, so bewegt sich durch den ansteigenden Druck der Spannkolben 11 nach oben in den Druckraum 5 hinein. Damit wird der Spannbolzen 8 in die Einfahrtasche 12 des Elementes eingefügt. Der Spannbolzen 8 verschwindet dann im Element, und dieses fügt sich glatt und eben in die Bearbeitungsfläche des Werktisches oder der Spannplatte ein.

Im eingefahrenen Zustand der Spannbolzen 8 werden jetzt die Werkzeuge, obere und untere Hälfte 21 und 22 eingelegt. Zum Festspannen dieser Werkzeuge wird jetzt der Druckraum 5 des Spannelementes beaufschlagt. Damit fährt der Spannkolben 11 nach unten. Voraussetzung hierfür ist natürlich, daß der Druckraum 4 zuvor drucklos gemacht wurde. Ebenso ist davon auszugehen, daß der Spiralbolzen 7 und sein Schwenkkolben 9 in ihrer Anfangsstellung liegen, das heißt in den Druckraum 6 nach oben hineingefahren sind. Der Druckraum 6 ist hierbei drucklos. Der Spannkolben 11 gleitet jetzt solange nach unten, bis er an den Anschlag 13 kommt. Der Anschlag 13 ist mit Gleitmaterial versehen, so daß der darauf abgeglittene Spannkolben 11 sich leicht auf diesem drehen läßt.

Nunmehr wird der Druckraum 5 drucklos gemacht, und gleichzeitig wird der Druckraum 6 mit Druck beaufschlagt. Der Schwenkkolben 9 wird damit nach unten geführt und nimmt den Spiralbolzen 7 dabei mit. Da der Spiralbolzen 7 in dem Kulissenstein 10 geführt ist, vollzieht er dabei innerhalb des Kulissensteins eine Drehung um 90°. Der Spiralbolzen 7 ist nun an seinem unteren Ende mit einem Mitnahmeprofil 14 versehen, das zweckmäßig als Vierkant oder Sechskant ausgebildet ist. Dieses Mitnahmeprofil ist im Spannkolben 11 spielfrei geführt. Damit macht der Spannkolben 11 zwangsläufig die Drehbewegung des Spiralbolzens 7 mit. Wird der Spannkolben 11 um 90° geschwenkt, dann schwenkt auch der Spannbolzen 8 um 90°. Der hammerförmige Kopf des Spannbolzens 8 nimmt nun innerhalb des zu spannenden Werkzeuges 21 in dessen Nut 23 die in Fig. 1 gezeigte Stellung ein. Damit kann das Werkzeug 21 gegen den Werktisch 24 verspannt werden. Ist nun diese Drehbewegung des Spannbolzens 8 vollzogen, so wird wiederum der Druckraum 4 der Einheit mit Druck beaufschlagt, und zwar diesmal zum Festspannen. Durch den Druck, der sich im Druckraum 4 aufbaut wird, der Schwenkkolben 11 wieder hochgefahren, wobei sich der Spannbolzen 8 jetzt gegen das Werkzeug 21 setzt und dieses gegen den Werktisch 24 festspannt. Sobald das Werkzeug fest gespannt ist, d. h. im Druckraum 4 der Arbeitsdruck erreicht ist, wird der Druckraum 6 drucklos geschaltet.

Soll das Werkzeug wieder gelöst werden, so wird zum Entspannen Druck in den Druckraum 5 gegeben. Zuvor ist wiederum der Druckraum 4 drucklos zu machen. Durch den Druck im Druckraum 5 wird der Spiralbolzen 7 wieder nach oben geführt und gleichzeitig gleitet der Spannkolben 11 nach unten. Dazu ist der Druckraum 6 zuvor drucklos gemacht worden. Durch das Hochführen des Spiralbolzens 7 vollzieht dieser innerhalb des Kulissensteins wieder eine Drehbewegung um 90°. Diese Drehbewegung setzt sich auf den Spannkolben 11 nunmehr in entgegensetzter Richtung fort. Damit wird der Spannbolzen 8 wieder in die Lage geschwenkt, in der er aus dem Werkzeug herausgezogen werden kann. Ist diese Schwenkbewegung vollzogen, wird der Druckraum 5 wieder drucklos gemacht und gleichzeitig Druck in den Druckraum 4 gegeben. Damit fährt der Spannkolben 11 nach oben und versenkt den Spannbolzen 8 in der Einfahrtasche 12.

Die Aufnahme des Spannbolzens 8 kann entweder in einer T-Nut oder in einer Aufnahme stattfinden, die es zuläßt, daß der Spannbolzen beim Ausfahren in die Spannposition eine entsprechende Aussparung vorfindet und in der gedrehten Stellung - hier 90° - ein entsprechendes Gegenlager in der Aufnahme findet.

Die Druckbewegung des Spannbolzens 8 muß nicht 90° betragen. Durch entsprechende Gestaltung des Spiralbolzens lassen sich beliebige Drehwinkel verwenden. So sind durch Gestaltung der Aufnahme und des Spannbolzens Drehwinkel auch von 45° machbar.

Der Spannbolzen 8 ist zum Einsetzen in den Spannkolben 11 zweckmäßig mit einem Außengewinde wie der Spannkolben mit einem Innengewinde versehen, so daß der Spannbolzen in den Spannkolben einschraubbar ist.

Um verschiedene Werkzeuge unabhängig von ihrer Höhe spannen zu können, wird der Spannbolzen in verschiedenen Längen ausgeführt und jeweils seinem Gebrauch entsprechend mit der richtigen Länge in den Spannkolben eingeschraubt.

Die einzelnen Bewegungsabläufe vollziehen sich selbsttätig. Hierzu dient eine Steuerung, die so ineinandergreift, daß die Druckbeaufschlagung und Druckentfernung der einzelnen Druckräume automatisch abläuft. Die Fig. 3 zeigt schematisch den Ablauf der einzelnen Steuerfunktionen.

Claims (5)

1. Dreh-Zug-Spannelement zum Spannen von Werkzeugen auf Pressen oder Bearbeitungsmaschinen mit einer Schwenk- und Spanneinrichtung, die in Nuten des Werkzeuges eingreift, dadurch gekennzeichnet,

• - daß in dem Gehäuse des Spannelementes ein Spiralbolzen in einem Kulis­ senstein geführt ist,
• - daß der Spiralbolzen am unteren Ende ein Mitnahmeprofil aufweist,
• - daß das Mitnahmeprofil in einen Spannkolben spielfrei geführt ist,
• - daß der Spannkolben drehbar gelagert ist und an seinem unteren Ende einen Spannbolzen aufweist,
• - daß die Bewegung zum Spannen bzw. Entspannen durch Druckbeaufschlagung von drei voneinander getrennt im Gehäuse angeordneten Druckkam­ mern in zeitlicher Reihenfolge abhängig von den Bewegungsabläufen vollzogen wird.

2. Dreh-Zug-Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Kulissensteine und der spiralförmige Teil des Spiralbolzens so aus­ gelegt sind, daß der Spiralbolzen während einer Hubbewegung eine Drehung vollzieht.

3. Dreh-Zug-Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Spannkolben am unteren Ende einen hammerkopfförmigen Spannbolzen aufweist und
• - daß im eingefahrenen Zustand der Spannbolzen in das Gehäuse eingefah­ ren ist.

4. Dreh-Zug-Spannelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß jede Hubbewegung eines der Spannelemente nach Vollzug derselben ein Signal auslöst, das die nächstfolgende Bewegung einleitet.

5. Dreh-Zug-Spannelement nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Spannbolzen in seiner Länge variabel ist.