DE7534834U - Hydraulisch betätigbarer Schwenkspanner, insbesondere zum Festhalten von Werkstücken auf Tischen von Werkzeugmaschinen - Google Patents

Description

Hydraulisch betätigbarer Schwankspanner, lnabeaondere zum Festhalten von Werkstücken auf Tischen von Werkzeugmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulisch betätigbaren Schwenkspanner, insbesondere zum Posthaiten von Werkstücken auf Tischen von Werkzeugmaschinen, mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung, einem davon abragenden Spannarm und einer Führungseinrichtung zum selbsttätigen Schwenken des Spannarmes gleichzeitig mit seiner Hubbewegung, welche Führungseinrichtung einen mit einem Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung drehfest verbundenen Führungskörper mit mindestens einer über mindestens einen Teil ihrer Länge etwa wendelförmig verlaufenden Führungskurve und mit der Führungsicurve zusammenwirkende, drehfest mit dem anderen Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung verbundene Gleit- oder Rollkörper aufweist.

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Sehwenkspanner dieser Art and bekannt, z.B. aus der I)X-FS 1 946 320. Sie haben den Vorteil, daß beim Lösehub der Kolben-Zylinder-Anordnung der Spannarm selbsttätig in eine Stellung schwenkt, die nicht mehr oberhalb der Spannstelle liegt, so daß zu spannende Gegenstände, z.B. Werkstücke, die auf einer Werkzeugmaschine bearbeitet werden sollen, z.B. von oben her auf einen Aufspanntisch abgesenkt werden können, ohne daß der Spannarm hinderlich im Wege steht.

Wenn sich nun im Schwenkweg des Spannarmes ein Widerstand befindet, besteht die Gefahr, daß der Schwenkspanner oder der den Widerstand bildende oder damit verbundene Teile beschädigt werden oder daß der Schwenkspanner die Bewegung eines Maschinenteiles, z.B. eines Aufspanntisches, blockiert. Der .Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkspanner der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine Beschädigungs- oder Blockierungsgefahr durch den Schwenkapanner vermieden wird.

Diese Aufgabe wird nach der .Erfindung dadurch gelöst, daß der Führungskörper oder der Spannarm über eine oberhalb eines vorgegebenen Drehmomentes auslösende, getrennt von der Führungs einrichtung angeordnete Überlastsicherung drehfest mit den zuge ordneten Teilen der Kolben-Zylinder-Anordnung verbunden sind.

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Die Überlastsicherung kann nun so eingestellt "bzw. gewählt werden, daß eine Verdrehung des Spannarmes relativ zu dem Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung mit dem der Schwenkarm verbunden ist, oder eine Verdrehung des Spannarmes relativ zu dem diesen tragenden Teil der Kolben-Zylindeir-Anordnung, möglich ist, bevor schädliche :[räfte auftreten. Die Spannfunktion des Schwenkspanners wird dadurch in keiner !/eise beeinträchtigt, da ja die überlastsicherung beim eigentlichen Spannvor-gang nicht wirksam wird. Durch die Anordnung der überlaatsicherung getrennt von der Führungseinrichtung ist gewährleistet, daß die Führungseinrichtung nicht beschädigt wird.

Im Prinzip kann jede beliebige Art von Überlastsicherung verwendet werden, so z.B. auch eine Reibungskupplung. Von besonderem Vorteil jedoch ist eine Überlastsicherung, die eine Einraststellung aufweist, in der der Schwenkarm eine vorgegebene Stellung zu dem zugeordneten Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung einnimmt. Der Vorteil einer solchen Überlastsicherung besteht darin, daß die gewünschte Stellung des Spannarmes bei der Jiinrastung von selber hergestellt wird. Bei einer reinen Reibungs-Überlastsicherung müßte die gewünschte Stellung nach einem Ansprechen der Überlastsicherung nach Augenmaß oder mit Hilfe von Meßeinrichtungen wieder hergestellt werden, was, wie gesagt, vermieden wird, wenn eine Raststellung vorhanden ist.

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Eine spezielle Ausbildung einer Überlastsicherung mit Rasteinrichtung ist in den Patentansprüchen 3 bis 7 angegeben. Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsform nach Anspruch 5, weil dadurch die Verwendung besonderer Federn für die Überlastsicherung nicht nötig ist. Jedoch fallen unter die Erfindung auch Ausführungsformen, bei denen für die Überlastsicherung eine oder mehrere spezielle Federn vorhanden sind, die keine zusätzlichen Aufgaben haben.

Die !Führungseinrichtung und die Überlastsicherung liegen vorzugsweise an entgegengesetzten Enden der Kolben-Zylinder-Anordnung, beispielsweise die Führungseinrichtung unten und die Überlastsicherung oben. Diese Anordnung an entgegengesetzten Enden ist konstruktiv besonders vorteilhaft, insbesondere wenn eine Fede^· als Kraftspeicher für die Durchführung des Leerhubes vorgesehen ist, weil dann diese Feder zwischen Führungseinrichtung und überlastsicherung untergebracht werden kann.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schwenkspanner, wobei die Schnittebene durch die Achse der Kolben-Zylinder-Anordnung geht, nach Linie I-I in Pig. 2,

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Pig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1,

Pig. 3 einen Schnitt nach Linie III-III in Pig. 1 in einem gegenüber Pig. 1 vergrößerten Maßstab und

Pig. 4 einen Schnitt nach Linie IY-IV in Pig. 1.

Der Schwenkspanner hat ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Gehäuse und einen insgesamt mit 2 bezeichneten Kolben, an dem sich ein Spannarm 3 befindet.

Das Gehäuse 1 bildet einen Zylinder 4 einer Kolben-Zylinder-Anordnung, der unten durch einen Schraubdeckel 5 abgeschlossen ist. In den Zylinder 4 mündet eine Druckmittelleitung 6, die mit Anschlußlöchern 7, 8 für den Anschluß einer Druckmittelleitung kommuniziert. Die Zylinderbohrung 4 geht in eine Führungsbohrung 9 über, die einen kleineren Durchmesser als die Zylinderbohrung hat.

Beim Gebrauch wird das Gehäuse 1 mit seiner Untorflache 10 auf einen Tisch aufgesetzt und mittels Spannschrauben dort festgehalten, die durch Schlitze 11 an seitlichen Ansätzen des Gehäuses 1 hindurchgreifen.

Der Kolben 2 hat einen unteren Teil 12, der in die Zylinder-

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bohrung 4 paßt und den eigentlichen Kolben bildet. Der Teil 12 enthält eine Ringnut 13, in der eine Kolbendichtung 14 untergebracht ist. An den Teil 12 schließt ein Teil 15

geringeren Durchmessers an, den man auch als Kolbenstange be-I

.; trachten kann. Die Kolbenstange ist in der Pührungsbohrung mittels einer Dichtung 16 abgedichtet, die in einer Ringnut liegt. Am Austrittsende befindet sich ein weiterer Ring 17, der als Abstreifer dient. Der Abstreifer streift Schmutz und durch die Dichtung 16 nicht zurückgehaltenes Lecköl von dei' Kolbenstange ab, um Verschleiß an der Pührungsbohrung zu vermeiden.

Der Kolbenstangenteil 15 hat in seinem oberen Bereich eine konische Fläche 18 und an seinem oberen JSnde ein Gewinde 19. Der Spannarm 3 ist auf den konischen Teil 18 aufgeschoben und wird dort mittels einer Mutter 20 festgehalten.

Der Kolben 2 ist hohl ausgebildet, wobei sich der Hohlraum aus einem längeren Bohrungsabschnitt 21 von relativ großem Durchmesser und einem nach oben daran anschließenden Bohrungsabschnitt 22 kleineren Durchmessers zusammensetzt. In den Abschnitt 22 ist ein hutförmiges Bauteil 23 eingepreßt. In dieses Bauteil ist eine Stange 24 so eingesetzt, daß sie sich relativ zum Bauteil 23 drehen kann. Das untere Jünde der Stange 24 ragt in eine Bohrung 25, die sich am Schraubdeckel 5 befindet. Die

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Stange ist in der Bohrung 25 frei gleitbar.

Am oberen JSnde des Kolbens befindet sich eine insgesamt mit 26 bezeichnete Überlastsicherung und im Bereich des Zylinders 4 eine insgesamt mit 27 bezeichnete Führungseinrichtung.

Die Führungseinrichtung 27 hat zwei Kugeln 28a und 28b, die in Nuten 29a und 29b eingreifen, die sich an der Stange 24 befinden, die auch als Führungskörper bezeichnet werden kann. Die Nuten 29a und 29b sind in ihrem unseren Bereich, der bis zum unteren JSnde der Stange 24 hin reicht, wendelförmig, d.h. längs einer Schraubenlinie verlaufend ausgebildet, während der obere Teil jeder Nut längs diametraler Mantellinien der Stange 24 verläuft.

Die Kugeln 28a und 28b sind in Bohrungen 30a und 30b, die sich im

5 Schraubdeckel 5 befinden, gehalten. Der Schraubdeckel/ist an dieser Stelle von einer Hülse 31 umgeben, die sich mit ihrem unteren üinde auf dem Schraubdeckel 5 abstützt.

Die Überlastsicherung 26 hat zwei Kugeln 33a und 33b, die teilweise in diametral einander gegenüberliegenden kegelförmigen Vertiefungen 34a und 34b der Stange 24 aufgenommen sind. Auf der Höhe der Vertiefungen 34a, 34b befindet aich auch eine die gesamte Stange umgebende Ringnut 35. Die Kugeln 33a,

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33b greifen ferner in radiale Bohrungen 36a und 36b ein, die sich an der Unterseite des hutförmigen Bauteiles 23 befinden, so daß bei der gezeichneten Jüinrasts teilung über die Kugeln eine drehfeste Verbindung zwischen der Buchse 23 und der Stange 24 hergestellt 1st.

Unterhalb der Kugeln 33a befindet sich ein Ring 37, der eine hohlkonische Fläche 38 aufweist. Die Kugeln 33a, 33b liefen an der hohlkonischen Fläche 38 an. Zwischen der Unterseite des Ringes 37 und der Obe^s'.ite der Hülse 31 ist eine Feder angeordnet, die aus einem j^aket aus Tellerfedern besteht. Die Feder 39 ist so vorgespannt, daß sie den Kolben 3 stete nach oben zu drücken versucht. In der Zeichnung ist die oberst mögliche Lage dargestellt, in der die Oberseite des Kolbenteiles 12 an der Schulter 40 anliegt, an der die Zylinderbohrung 4 in die Führungsbohrung 9 übergeht.

Der Schwenkspanner arbeitet wie folgt.

Bei gelöstem Spanner befindet sich der Kolben 2 in der gezeichneten Lage, in der, wie gesagt, der Kolbenteil 12 an der Schulter 40 anliegt. Wenn nun gespannt werden soll, wird über den Anschluß 7 oder 8 Druckmittel zugeführt, das über die Bohrung 6 oberhalb des Kolbenteiles 12 in den Zylinder 4 gelangt. Um auch bei Beginn des Kolbenhubes eine einwandfreie Füllung zu gewährleisten, ist eine kleine Ringnut 41 vorgesehen. Die von dem Druckmittel ausgeübte Kraft ist wesentlich größer als

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die Kraft der Federn 39, so daß der Solben 2 unter Zusamraendrückung der Federn 39 nach unten bewegt wird. Bei dieser Abwärtsbewegung findet eine Drehung der Stange 24 und damit auch des gesamten Kolbens samt Schwenkarm statt. Die Drehung wird dadurch bewirkt, daß die Führungsnuten 29a, 29b in die feststehenden Kugeln 28a, 28b eingreifen. Der Kolben wird so lange gedreht, bis die unteren schraubenlinienförmigen Bereiche der Nuten 29a, 29b die Kugeln 28a, 28b passiert haben, was in der Regel nach einer 90°-Drehung der Stange 24 der Fall ist. Bei der weiteren Abwärtsbewegung des Kolbens findet eine Drehung nicht mehr statt

Die drehfeste Verbindung zwischen der Stange 24 und dem Kolben 2 ist durch den eingriff der Kugeln 33a, 33b einmal in die Vertiefungen 34a, 34b der Stange 24 und zum anderen in die Nute^i 36a, 36b der hutförmigen Buchse 23 hergestellt, die ja ihrerseits durch Preßsitz mit dem Kolben 2 verbunden ist. Der eingriff der Kugeln in die Vertiefungen 34a, 34b wird durch die Kraft der Feder 39 aufrechterhalten, die ja ^den Ring 27 nach oben drückt. Durch die Anlage der Kugeln 33a, 33b an der konischen Fläche wird auf die Kugeln eine Kraft ausgeübt, die auch eine große radiale Komponente aufweist.

Wenn nun während des anfänglichen Schwenkvorganges der Schwenkarm 3 auf ein Hindernis auftrifft, wird der Schwenk-

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arm 3 und dadurch auch der Kolben 2 am weiteren Drehen gehindert. Da jedoch das Druckmittel weiterhin auf den Kolbenteil 12 einwirkt, wird die Stange 24 zwangsweise weiterhin gedreht. Dies führt dazu, daß die Kugeln 33a, 33b aus den Vertiefungen 34a, 34b herausgedrückt werden. Hierbei wird der Ring 37 unter zusätzlicher Zusammendrückung der Feder 39 etwas von der Unterseite der hutförmigen Buchse 23 entfernt. Jüine Drehung der Stange 24 relativ zu der hutförmigen Buchse 23 ist möglich, noch bevor die Kugeln auf dem Außendurchmesser der Sfenge 24 angelangt sind, weil die Ringnut 35 vorhanden ist, die ein gewisses eindringen der Kugeln in die Stange gestatten. Durch diesen eingriff wird verhindert, daß sich die Stange 24 von der Buchse 23 entfernen kann. In axialer Richtung ist also auch dann noch ein Formschluß zwischen Buchse 23 und Stange 24 vorhanden, wenn eine drehfeste Verbindung nicht mehr existiert.

Nach Passieren des Hindernisses kann der Schwenkarm von Hand wieder in seine korrekte Lage gedreht werden, die dann hergestellt ist, wenn die Kugeln 35a, 33b in die Vertiefungen 34a, 34b eingerastet sind. Jüs braucht also dank der Rastverbindung keine Ausrichtung nach Augenmaß vorgenommen zu werden. Falls das Ausrasten im letzten Teil der Schwenkbewegung geschieht, erfolgt ein automatisches Zurückrasten beim Entspannen des Schwenkspanners.

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Zur Aufrochterhaltung der Spannkraft wird der Öldruck oberhalb des Kolbenteiles solange aufrechterhalten, wie die Spannung bestehen bleiben soll. Soll die Spannung gelöst werden, so läßt man das Druckmittel aus dem Zylinder 4 abströmen, wobei die Feder 39 den Kolben 2 nach oben drückt und dadurch das Druckmittel aus dem Zylinder herausfordert. Hierbei bewegt eich zunächst der gerade Teil der Nuten 29a, 29b an den feststehenden Kugeln 28a, 28b vorbei, so daß eine reine Hubbewegung des Kolbens stattfindet. Wenn die schraubenlinienförmigen Bereiche der Nuten 29a, 29b in den Bereich der Kugeln 28a, 28b kommen, wird der Kolben und damit der Spannarm wieder gedreht, nämlich entgegengesetzt zu der bereits beschriebenen Drehung. Wenn hierbei ein Hindernis angetroffen wird, spricht die Überlastsicherung 26 in gleicher Art und Weise an, wie dies bereits erläutert wurde.

Die .Erfindung wurde an einem Beispiel beschrieben, bei dem der Zylinder feststehend und der Kolben beweglich ist. Die Jürfindung kann auch bei einem Schwenkspanner realisiert werden, bei dem der Kolben feststehend und der Zylinder beweglich ist, weshalb in den Patentansprüchen allgemein von einer Kolben-Zylinder-Anordnung gesprochen wird, welcher Ausdruck beide Möglichkeiten erfassen soll.

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Claims (8)

Schutzanapruche

1. Hydraulisch betätigbarer Schwenkspanner, insbesondere su Festhalten von Werkstücken auf Tischen von Werkzeugmaschinen, mit einer Kolben-Zylinder-Anordnung, einem davon abragenden

■ Spannarm und einer Ff i"h rungs einrichtung zum selbsttätigen

Schwenken des Spannarmes gleichzeitig mit seiner Hubbewegung, welche Führungseinrichtung einen mit einem Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung drehfest verbundenen Führungskörper mit mindestens einer über mindestens einen Teil ihrer Länge etwa wendelförmig verlaufenden Führungskurve und mit der Führungskurve zusammenwirkende, drehfest mit dem anderen Teil der Kolben-Zylinder-Ano^dnung verbundenen Gleit- oder Rollkörper aufweist, dadurch gejcennzeichnet, daß der Führungskörper (24·) oder der Spannarm über eine oberhalb eines vorgegebenen Drehmomentes auslösende, getrent von der Führungseinrichtung (27) angeordnete Überlastsicherung (26) drehfest mit den zugeordneten Teilen (2) der Kolben-Zylinder-Anordnung (1, 2) verbunden sind.

2. Schwenkspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastsicherung (26) eine Einraststellung aufweist, in der der Schwenkarm (3) eine vorgegebene Stellung zu dem zugeordneten Teil der Kolben-Zylinder-Anordnung (2, 1) einnimmt.

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3, Schwenkspanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlastsicherung (26) mindestens einen Rastkörper, vorzugsweise zwei einander gegenüberliegende Rastkugeln (33a, 33b), aufweist, die in Vertiefungen (34a, 34b, 36a, 36b) eingreifen, die sich an den zu kuppelnden Bauteilen (24, 23) befinden und die durch Federkraft (Feder 39) in der Eingriffsstellung gehalten sind.

4. Schwenkspanner nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung der Eingriffsstellung eine in Richtung der Achse der Kolben-Zylinder-Anordnung (2, 1) wirkende Feder (39) dient, die auf einen Ring (37) drückt, an dem sich eine hohlkonische Fläche (3S) befindet, an der die Kugeln (33a, 33b) anliegen.

5- Schwenkspanner nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die z.B. als Tellerfederpaket ausgebildete Feder (39) eine zentrale Stange (24) umgibt» die den Führungsteil bildet.

6. Schwenkspanner nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastkörper (33a, 33b) einerseits sowohl in der Kupplungsstellung als auch in der Lösestellung

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in radial verlaufende Nuten (56a, 36b) eines (23) der zu kuppelnden Bauteile (23, 24) und nur in der Kupplungsatellung in konische Vertiefungen (34a, 34b) des anderen (24) der zu kuppelnden Bauteile (23, 24) eingreifen.

7. Schwenkspanner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der konischen Vertiefungen (34a, 34b) an dem die Vertiefungen aufweisenden Bauteil (24) eine Ringnut (35) vorgesehen ist, in die die Rastkörpor (33a, 33b) auch bei ausgelöster Überlastsicherung (26) teilweise eingreifen.

8. Schwenkspanner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinrichtung (27) und die Überlastsicherung (26) an entgegengesetzten .tinden der Eclben-Zylinder-Anordnung (2, 1) liegen, beispielsweise die Führungseinrichtung (27) unten und die Überlastsicherung (26) oben.

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