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Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken durch Preßluft oder Druckflüssigkeit
Gegenstand der Erfindung ist eine allgemein verwendbare Spannvorrichtung (Spanneisen)
mit Betätigung durch Preßluft oder Druckflüssigkeit, für das Spannen von Werkstücken
auf Maschinentischen, insbesondere an Maschinen mit nicht umlaufendem Werkstück.
Einzweckvorrichtungen der genannten Art, d. h. solche, die von vornherein für das
Spannen ganz bestimmter Werkstücke geschaffen ,wurden, sind bekannt und in ihrem
Aufbau den ebenfalls bekannten preßluft- oder druckölbetätigten Spannvorrichtungen
an Maschinen mit umlaufendem Werkstück (Drehbänken usw.) mehr oder weniger verwandt.
Sie enthalten eine der Form des Werkstückes angepaßte Aufnahme und ein gegen diese
Aufnahme bewegliches Spannstück, das entweder unmittelbar oder über Keile, Hebel
oder andere Zwischenglieder von dem Preßluft-bzw. Druckflüssigkeitskolben angetrieben
wird. Auf ähnlicher Grundlage sind bereits auch Spannstöcke, d. h. Spannvorrichtungen
für Werkstücke verschiedener Form und Größe innerhalb eines gewissen Bereiches,
geschaffen worden. Soweit es sich um Werkstücke handelt, die nur an einer Stelle
bzw. mit einem Spannstück gespannt zu werden brauchen, kommt man mit einer einfachen
geradlinigen bzw. ungefähr geradlinigen Bewegung des Spannstückes aus, da man das
Werkstück nach dem Zurückziehen des Spannstuckes quer zur Bewegungsrichtung desselben
herausziehen kann. Müssen bei größeren oder empfindlichen Werkstücken mehrere Spannteile
von verschiedenen Seiten angesetzt werden, so müssen diese häufig, nachdem sie vom
Werkstück abgehoben sind, noch in einer anderen Richtung weggezogen werden, um Platz
für das Einlegen und Herausnehmen des Werkstückes zu bekommen. Bei von Hand bedienten
Spanneisen beispielsweise wird durch ein Langloch für die Spannschraube die Möglichkeit
geschaffen, das Spanneisen nach dem Lösen in seiner Längsrichtung zurückzuziehen,
um dadurch das Werkstück nach oben freizugeben. Bei kraftbetätigten
Spannvorrichtungen
ist es bekannt, dem Spannteil, beispielsweise einem zweiarmigen Hebel, der in Form
und Wirkungsweise einem üblichen Spanneisen nachgebildet''.' ist, eine solche zusätzliche
Bewegung dadu#-.clh: zu erteilen, daß er mit seinem Drehpunkt am Ende eines Lenkers
aufgehängt wird, während das Ende seines angetriebenen Armes durch die antreibende
Kolbenstange geradlinig geführt ist. Das spannende Ende des Hebels führt dann eine
zykloidenartige Bewegung aus, die man so legen kann, daß sich der Spannpunkt im
Spannbereich nahezu senkrecht zur Werkstiickoberfläche, weiter zurück aber fast
parallel zu dieser nach rückwärts bewegt.
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Der Bewegungsverlauf liegt durch die Abinessungen der einzelnen Teile
einer solchen Anordnung ein für allemal fest: infolgedessen kommt sie fast nur für
Eitizweckvorrichtungen in Betracht, bei denen stets die gleichen Werkstücke zu spannen
sind. Ihrer allgemeineren Verwendung steht noch im Wege, daß die beschriebene Hebelanordnung
mit Lenker verhältnismäßig viel Platz hinter und über der Spanirstelle erfordert.
Dieser steht jedoch nicht immer zur Verfügung. Bei einer Spannvorrichtung, die für
beliebige stets wechselnde Werkstücke benutzt werden soll, muß der tun das Werkstuck
herum in Anspruch genommene Raum vor allem in der Höhe so klein wie möglich sein.
Infolge des Fehlens einer Bauart, die diese Fehler nicht aufweist, konnten bisher
keine selbsttätigen Spannvorrichtungen, die an mehreren Stellen eines Werkstückes
angreifen und bei denen nicht nur das Spannen und Lösen:, sondern auch das Ansetzen
und Zurückziehen der Spannteile selbsttätig und an allen Punkten gleichzeitig vor
sich ging, für allgemeine Verwendung, d. lt. für beliebige stets wechselnde Werkstücke,
gebaut werden. Erst damit aber sind die Vorteile der kraftbetätigten Spannung auch
für die eingangs erwähnten Maschinenarten in vollem Umfange nutzbar zu machen.
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Eine Vorrichtung der genannten Art muß aus mehreren Einheiten bestehen,
die der Form des Werkstückes entsprechend: auf dem Tisch der Maschine in beliebiger
Anzahl und. beliebiger gegenseitiger Stellung angebracht werden können. Die einzelne
Einheit muß aus dein gleichen Grunde so gedrängt wie möglich gebaut sein und darf
nicht viel mehr Platz beanspruchen als ein gewöhnliches Spanneisen üblicher Ausführung.
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Alle diese Bedingungen werden durch die Vorrichtung nach der vorliegenden
Erfindung erfüllt. Die Zeichnung stellt die Vorrichtung in zwei verschiedenen Ausführungen
und außerdem in verschiedenen Betriebsstellungen dar, und zwar ist Abb. i ein Aufriß,
Abb. 2 ein Grundriß und Abb.3 ein Querschnitt `durch das Spanneisen in der normalen
Spannstellung.
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- Abb. 2 a zeigt die Einrichtung in der Spannstellung, die man anwendet,
wenn in schwer zugänglichen Ecken gearbeitet und dafür auf die selbsttätige Anstellbewegung
verzichtet wird. Abb. d. ist ein Osterschnitt durch Abb. i in Richtung der Linie
C-D, Abb. 5 ein Grundriß der zur Befestigung der Einrichtung auf dein Maschinentisch
dienenden T-förmigen Leiste, und Abb. 1:- ist ein Querschnitt durch die Einrichtung
und entspricht Abb.3, jedoch ist hierbei eine Sonderübersetzung zur Erzielung besonders
großer Spannkräfte vorgesehen.
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In den Abb. 7a bis 7c sind der Spannkeil 13 und die Zwischenwelle
14 zur Veranschaulichung ihrer gegenseitigen Bewegungen vergrößert dargestellt.
Sie -neigen in Abb. ; a den Spannkeil ist Anfangsstellung, in Abb.7 b in Endstellung,
und Abb. ; c ist die Endstellung in Seitenansicht.
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Die Einrichtung besteht aus einem Grundkörper i, der mittels der T-förinigen
Leiste 2 am Maschinentisch befestigt wird. Die Leiste wird mittels Schrauben 3 am
Tisch angeschraubt. Sie wird so angeordnet, dalli sie parallel zu der Richtung stellt,
die das Spanileisen 5 in der Spannstellung haben soll. Der Grundkörper ist auf dieser
Leiste verschiebbar und kann je nach der gewünschten Arbeitsweise des Spanneisens
entweder starr all dieser befestigt werden (Schrauben 3,1),
oder er bleibt
beweglich zur Erzielung der Anstellbewegung. Ein Bolzen .I mit Kopf _#u ist von
unten in den Grundkörper i eingesetzt, und auf diesen Bolzen können verschiedene
Spanneisen 5 aufgesetzt «,-erden, die durch Muttern 6 und eine kugelige Unterlegscheibe
7 gehalten werden. Eine Feder 8 hält das Spanneisen hoch, so daß es nicht von sich
aus herunterfallen kann. Seinen Antrieb erhält das Spanneisen durch einen Stift
9, <feg an zwei verschiedenen Stellen 9u und cgh in den Grundkörper i eingesetzt
werden kann und seine Bewegung auf die nachfolgend beschriebene Weise erhält.
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Senkrecht zur Richtung des Spanneisens ist seitlich am Vorrichtungskörper
der Spannzylinder io angebracht, in dem ein Kolben i i durch Preßluft oder Druckflüssigkeit
hin und her geschoben werden. kann. Die Kolbenstange wird durch Dichtungen des Deckels
1= hindurchgeführt und ist innerhalb des Vorrichtungskörpers mit einem Spannkeil
13 (bzw.23 im Falle der Abb.(3) fest verbun#len. Dieser Keil drückt mit Keilflächen
auf den Stift 9 und betätigt dadurch das Spanneisen. Außerdem dient der Keil noch
dazu, dein
Spanneisen bzw. der ganzen Vorrichtung die Anstellbewegung
zu erteilen. Zu diesem Zweck ist er auf der einen Seite als Zahnstange 17 ausgebildet
und steht mit einer verzahnten Zwischenwelle 14, die im Vorrichtungskörper gelagert
ist, in Eingriff. Die Verzahnung des Keiles 13 ist jedoch nur im vorderen unteren
Teil vorhanden (Abb'. 7 a) . Sobald der Keil etwa ein Drittel seines Weges zurückgelegt
hat, kommt die Verzahnung 17 außer Eingriff. Dafür legt sich eine ebene Fläche 18
des Keiles 13 gegen eine entsprechende Ausfräsung ig der Zwischenwelle 14, wodurch
diese an der weiteren Drehung gehindert wird. Die mit dem Stift 9 in Verbindung
stehende Druckfläche des Keiles 13 ist im ersten Drittel des Hubes gerade und erst
danach geneigt, so daß während der Drehung der Zwischenwelle 14 keine Spannbewegung
eintritt.
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Die Drehung -der Zwischenwelle 14 kann auf zweierlei Weise ausgenutzt
werden: Der Kopf 49 des Bolzens 4 ist auf einem Teil seines Umfanges ebenfalls verzahnt,
während eine bestimmte Stelle des Umfanges frei gefräst ist. Setzt man den Bolzen
so ein, daß die Verzahnung mit der Zwischenwelle 14 in Eingriff steht, so wird bei
Beginn des Hubes des Kolbens i i der Bolzen 4 gedreht. Ein. Stift i5 nimmt dabei
das Spanneisen 5 mit, das dadurch an das Werkstück heran-bzw. von diesem weggeschwenkt
wird. In diesem Falle ist die in Abb. 5 sichtbare Zahnstange 16 aus der Befestigungsleiste
2 herausgenommen. Will man dem Spanneisen nicht die schwenkende, sondern eine geradlinige
Anstellbewegung erteilen, so wird die Zahnstange 16 eingesetzt, der Bolzen 4 wird
so gedreht, daß die Verzahnung des Kopfes 4a nicht mehr mit der Zwischenwelle 14
in Eingriff steht und durch eine geeignete Klemmschraube festgesetzt- wird. Die
Schrauben 3 werden gelöst. Dann rollt die Zwischenwelle 14 sich auf der Zahnstange
16 ab und schiebt dabei die ganze Vorrichtung über die Leiste 2 -in Richtung des
Spanneisens vor bz«-. zurück.
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Es kann nun auch der Fall eintreten, daß ein Spanneisen so angesetzt
werden muß, daß es dicht neben einer Fläche des Werkstückes, einem Teil der Maschine
o. dgl. in einem Winkel liegt. Das Spanneisen. müßte in einem solchen Falle nicht
die etwas schräge Lage nach Abb.2, sondern die Lage nach Abb. 2 a haben. Auch dieser
Fall kann durch eine einfache Umstellung der Vorrichtung erfaßt werden, wobei dann
lediglich auf die selbsttätige Anstellbewegung verzichtet werden muß. Man nimmt
dann die Zahnstange 16 heraus und bringt gleichzeitig den Bolzen 4a in diejenige
Stellung, in der er außer Eingriff mit der Zwischenwelle ist. Dann dreht sich die
Zwischenwelle 14 leer. Die An.stellbewegung muß dadurch erfolgen, d.aß man die Vorrichtung
von Hand oder durch einen besonderen äußeren Antrieb, etwa durch einen Schlitten
der ;Maschine o. dgl. vorschiebt und zurückzieht. Das Spanneisen wird in die Lage
nach Abb. 2 a gebracht und der Stift 9 in ein zweites Loch gv des Spannkörpers eingesetzt.
Dadurch, daß der Stift 9 nun .von vornherein auf der Schräge des Spannkolbens 13
liegt, setzt die Spannbewegung sofort ein.
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Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die drei verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten,
die soeben geschildert wurden, sehr bequem gegeneinander gewechselt werden können,
da nur wenige Teile zu verstellen bzw. auszuwechseln sind. Auch die Anpassung an
verschiedene Werkstückformen und Werkstückhöhen kann durch Auswechseln des Spanneisens
5 bewirkt werden. Die Anordnung der ganzen Vorrichtung auf dem Maschinentisch ist
mittels der Befestigungsleiste 2 in beliebiger Weise möglich. Die Verbindung der
verschiedenen zu einer Spannung gehörenden Spannvorrichtungen mit einem gemeinsamen
Steuerventil, das alle Spannvorrichtungen gleichzeitig unter Druck setzt, ist durch
Schläuche mit Verschraubungen oder Schnellverschlüssen beliebiger Ausführung sehr
schnell und bequem durchzuführen. Mit allen diesen Mitteln wird eine große Beweglichkeit
und Anpassungsfähigkeit der Einrichtung erzielt. Der Platzbedarf der einzelnen Vorrichtung
ist äußerst gering, da die Anordnung mit einem seitlich angebrachten Zylinder und
mit der Befestigung durch eine 'T-Taste raumsparend ist, ebenso wie der kurze Weg
der Spannkraft über den Keil 13 und den Stift 9 unmittelbar auf das Spanneisen 5.
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In den meisten Fällen wird die in Abb. 3 gestellte einfache Übersetzung
zwischen Kolben i i und Spanneisen 5 ausreichen.. Für solche Anwendungen, bei denen
eine besonders große Spannkraft notwendig ist, läßt sich die Einrichtung bei Beibehaltung
aller übrigen Eigenschaften und bei nicht vergrößertem Raumbedarf noch mit einer
Sonderübersetzung versehen, die den zur Verfügung stehenden Weg des Kolbens i i
selbsttätig auf zweierlei Weise ausnutzt, und zwar für eine schnelle Anstellbewegung
mit geringer Übersetzung sowie für eine eigentliche Spannbewegung mit großer Übersetzung.
Diese Ausführung ist in Abb.6 dargestellt. An Stelle des einfachen Keiles 13 tritt
ein Doppelkeil 23 und 23a. Seine Führung im Körper i ist nicht mehr parallel zur
Achse des Zylinders, sondern in der gezeichneten Weise geneigt. Die beiden Keile
sind parallel zur Zylinderachse gegeneinander beweglich und
durch
einen Schwalbenschwanz verbunden. Ein oder zwei federbelastete Stifte -2i halten
die beiden Keile in einer bestimmten gegenseitigen Lage zusammen. Mit der Stange
des Kolbens i i ist nur der obere Keil 23 verbunden, und zwar so, daß er dieser
Stange gegenüber eine senkrechte Bewegung ausführen kann. Die mit dem Stift 9 in
Verbindung stehende Druckfläche des Keiles 23 ist in ihrem ersten Drittel parallel
zur Neigung der Unterseite des Keiles 23d angeordnet. Da die beiden Keile durch
die federbelasteten Stifte 21 miteinander gekuppelt sind, bewegt sich auf diesem
Teil des Weges das Ganze parallel zur Druckfläche, so daß keine Bewegung des Stiftes
9 eintritt. Hierdurch wird, wie bereits geschildert, die Anstellbewegung ermöglicht.
Der anschließende Teil der Druckfläche des Keiles 23 ist unter einen ganz kleinen
Winkel gegen die Achse geneigt. Solange das Spanneisen noch keinen Widerstand findet,
werden beide Keile 23 und 23u auch weiter gemeinsam verschoben, und das Spanneisen
wird infolge der größeren Neigung des Keiles 23a schnell angestellt. Sobald das
Spanneisen auf das Werkstück auftrifft, wird der Widerstand größer, so daß der Keil23a
stehenbleibt. Die Kraft der Federn wird überwunden, und der Keil 23 gleitet
infolgedessen parallel zur Zylinderachse weiter, wobei durch die geringe Neigung
seiner Druckfläche eine große Kraft auf den Stift 9 übertragen wird. Der Keil 23a
kann nicht ausweichen, da seine Neigung noch unter dein Reibungswinkel liegt. Er
bildet daher ein festes Widerlager. Beim Entspannen schnappen die Stifte 21 wieder
ein, und beide Keile gehen gemeinsam zurück.