DE8902239U1 - Vorrichtung zum Festspannen von Maschinenteilen, Werkstücken, Werkzeugen o.dgl. - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DlPL.-lNG. BUSCHHOFF DlPL.-ING. HENNICKE DIPL.- ING. VOLLBACH

5 KOLN/RH.

KAISEII-WILHELM.KING 24

(•g.-hlr.

_Akuni I At 302 I KOLN. den 30.11.1988

bilt· angeben he/ka

Anm.: Amtec GmbH

Weisser Straße 136a, 5000 Köln 50

Titel: Vorrichtung zum Festspannen von Maschinenteilen, Werkstücken, Werkzeugen od.dgl.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festspannen von Maschinenteilen, Werkstücken, Werkzeugen od.dgl. auf einem Basisteil mit einem an dem Basisteil oder dem festzuspannenden Teil abstützbaren Spannzylinder und einem Spannkolben, der sich über mechanische Federelemente gegen den Spannzylinaer abstützt und von einem Druckmedium entgegen der Wirkung der Federelemente beaufschlagbar ist und mit einer Zugstange verbunden ist, die durch ein Ankerelement am Basisteil bzw. am festzuspannenden Teil verankert ist.

Zum Festspannen von Maschinenteilen auf einem Maschinenbett oder an Achsen und Wellen werden Federspannzylinder verwendet, bei denen die erforderliche Spannkraft durch Tellerfedern aufgebracht wird, die zwischen Kolben und Zylinder angeordnet sind und durch Einführen eines hydraulischen Druckmittels in den Zylinder unter Spannung gesetzt worden können. Nach dem Vorspannen der Federn wird der Zylinder mit einem Gewindestützrirg auf dem Basisteil bzw. dem festzuspannenden Teil abgesetzt, wobei der Gewindering auf einem Außengewinde des Spannzylinders solange verdreht

wird, bis er selbst am Basisteil und das Ankerelement am ' festzuspannenden Teil anliegt. Das Druckmittel aus dem

Spannzylinder wird dann wieder abgelassen, so daß die

;| Spannkraft der Tellerfedern zwischen Spannkolben und Spann-

ty zylinder wirksam und die erforderliche Spannkraft zum Festig spannen des Maschinenteiles erzeugt wird.

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Diese bekannten Federspannzylinder sind schwierig zu montieren, da die Zugstange sowohl mit dem Kolben als auch mit dem Ankerteil fest verbunden ist und die Verbindungsstellen in der Regel unzugänglich sind und im Verborgenen liegen und nicht genau festgestellt werden kann, wann der Gewindestützring einerseits und der Ankerteil andererseits am Basisteil und am festzuspannenden Teil gerade anliegen, ohne daß die Tellerfedern zwischen Kolben und Zylinder weiter zusammengedrückt werden und hierdurch die Sollspannung überschritten wird. Außerdem kann der Gewindestützring nur an sei., em Außenumfang gedreht werden, v/o bei vielen Anwendungsgebieten oft nicht genügend Raum zur Verfügung steht, um dort ein Werkzeug anzusetzen. Die gleichen Schwierigkeiten ergeben sich nicht nur bei der Erstmontage, sondern auch dann, wenn die Spannkraft der Federspannzylinder im Laufe der Zeit überprüft und korrigiert werden soll. Außerdem kann bei der bekannten Ausführung nur sehr schwer festgestellt werden, ob sich die Federspannung und damit die erforderliche Spannkraft zum Festspannen des Maschinenteiles an seinem Basisteil verändert hat und eine Korrektur notwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eil a Festspannvorrichtung der eingangs näher erläuterten Art so auszubilden, daß sie auch an schwer zugänglichen Stellen leicht montiert und ihre SpannwJ -Vung jederzeit auf einfache Art geprüft werden kann und daß ein Nachspannen der Spannelemente jederzeit ohne großen Aufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zugstange den Spannkolben axialverschieblich durchquert und mit einem in Axialrichtung verstellbaren Stützorgan auf dem Spannkolben abgestützt ist. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn zwischen Zugstange und Spannkolben ein Federorgan angeordnet ist, welches den Spannkolben stets gegen das auf der Zugstange angeordnete Stützorgan gedrückt hält.

Diesis Ausgestaltung hat den Vorteil, daß der Spannzylinder mit einem Flansch und geeigneten Ref es tiguncjsmi tteln an dem festzuspannenden Teil oder am Basisteil dauernd festgelegt werden kann, weil es möglich ist, die Zugstange unabhängig von dem zwischen Spannzy1inder und Spnnnko!hon wirkenden Spannungszustand zu verstellen und einerseits mit ihrem Ankerolement am Basisteil und andererseits mit einem Stützorgan am Spannkolben festzulegen. Hierbei sorgt d is Federorgan zwischen Zugstange und Spannkolben dafür, &iacgr; >ß sich das Ankerelement von seinem Widerlager im Basisteil oder im festzuspannenderi Teil löst, wenn der Spannkolben durch das Druckmedium vom Spannzylinder gelöst wild und hierdurch eine Relativbewegung zwischen den Basisteil und dem festzuspannenden Teil möglich wird. Ferner kann die Höhe der vorhandenen Klemmkraft leicht aumh Übt. prüfen des Druckes festgestellt werden, den das in den Zylinder eingeführte Druckmittel in dem Moment erreicht, in dem sich das Ank'jrelnment im Basisteil bzw. dem zu befestigenden Teil zu lockern beginnt. Soll dann die vorhandene Klemmkratt korrigiert und beispielsweise auf einen höheren Wert gebracht werden, ist es lediglich erforderlich, den Druck des Druckmittels zu erhöhen und das Stützorgan am Spannkolben anliegend auf der Zuqütangr solange nachzustellen, bis auch das Ankerelement am Basisteil bzw. iem festzuspannenden Teil wieder anliegt. Hierbei wird das Federorgan zwischen Zugstange und Spannkolben zwar weiter vorgespannt, das Verstellen des Stützorganes bereitet jedoch keine Mühe, da dieses Federorgan nur eine geringe Federkraft entwickeln muß, um das Stützorgan am Spannkolben anliegend zu halten.

Nach dem Verstellen des Stützorganes auf der Zugstange kann dann das Druckmedium wieder entspannt werden, wodurch die Federelemente zwischen Spannkolben und Spannzylinder nun mit der neu eingestellten Federkraft wirksam werden und die gewünschte Festspannung wieder erreicht ist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Federorgan eine die Zugstange umgebende Schraubenfeder ist, die sich mit ihrem einen

Ende am Spannkolben und mit ihrem anderen Ende mittelbar oder unmittelbar auf dem Ankerelement abstützt. Anstelle dor Schraubenfeder kann natürlich auch eine Gummimanschette od.dgl. verwendet werden.

Der Spannzylinder weist zweckmäßig auf einer größeren Stirnfläche eine Anschießvorrichtung für nine Druckmittel lei tung auf, an die ein Manometer anschließbar ist. Hierdurch ist es leicht möglich, die vorhandene Spannkraft jederzeit zu überprüfen.

Das Stützorgan ist zweckmäßig eine Gewindemutter, die auf ein Gewinde an dem den Spannkolben durchgreifenden Ende der Zugstange aufgeschraubt und durch eine Klemmschraube sicherbar ist. Die Gewindemutter ist an dieser Stelle leicht zugänglich und erlaubt zu jeder Zeit ein einfaches Nachstellen der erforderlichen Spannkraft.

Der Spannzylinder kann einen mit diesem fest verbundenen Stützkragen aufweisen, mit dem er sich auf dem festzuspannenden Teil oder auf dem Basisteil abstützt und an diesem befestigt ist. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach und schafft einen festen Sitz des Spannkolbens an einem der miteinander zu verbindenden Teile, so daß die Stützmutter beim Nachspannen leicht gedreht werden kann, auch wenn sie an der Stirnseite des Spannkolbens anliegt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung an einem Beispiel näher erläutert ist, wobei die Zeichnung die Festspannvorrichtung nach der Erfindung in einer seitlichen Ansicht und teilweise im Axialschnitt zeigt.

Die Festspannvorrichtung nach der Erfindung ist in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet und dient bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dazu, ein Maschinenbauteil 11 auf einem Basisteil 12 zu befestigen. Das Basisteil 12 kann beispielsweise ein Werkzeugschlitten sein, auf dem ein Werkzeugträger 11 mit der Festspannvorrichtung befestigt ist.

Die Festspannvorrichtung 10 besteht aus einem Spannzylinder 13, der in eine Bohrung 15 des festzuspannenden Maschinenbauteiles 11 eingesetzt ist und sich mit einem Stützkragen 14 auf einer Schulter 16 der sich im oberen Teil erweitern-

den Bohrung 15 des festzuspannenden Toil us Il abstützt. Im Inneren des Spannzylinders 13 ist ein Spannkolben 17 angeordnet,, der eine Axialbohrung 18 aufweist, in der eine Zugstange

19 gleiten kann. Die Zugstange 19 ragt mit ihr™m oberen Ende

20 aus dem Spannkolben 17 heraus und trägt dort als Stützorgan eine Gewindemutter 21, die auf ein Außengewinde der Zugstange 19 aufgeschraubt ist, sich mit ihrer unteren Stirnfläche au C dem oberen Rand 22 des Spannkolbens 17 abstützt und durch eine Klemmschraube 23 gesichert ist. An ihrem unteren Ende ^4 träqt die Zugstange 19 ebenfalls ein Außengewinde 25, das in einen im Querschnitt T-förmigen Nutstein 26 eingeschraubt ist, der in einer T-förmigen Nute 27 im Basistdl 12 sitzt.

Oberhalb des Nutsteines 26 wird die Zugstange 19 von einem Distanzrohr 28 umgeben, das sich auf dem Nutstein 26 abstützt und einer Schraubendruckfeder 29 als Widerlager dient, j welche die Zugstange 19 umgibt und mit ihrem oberen Ende 29a an der unteren Stirnfläche 17a des Spannkolbens 17 anliegt.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, hat der Spannkolben 17 in seinem oberen Teil 17b und in seinem unteren Teil 17c einen ^ kleineren Außendurchmesser als in seinem mitt ?ren Bereich. jp Er liegt in seinem oberen Teil an der hier eingezogenen ff Innenwand des Spannzylinders an und ist gegen diese mit '*:. einem Kolbendichtring 30 abgedichtet. Ein ähnlicher Kolben-^L dichtring 31 ist auch im mittleren Teil des Spannkolbens 17 vorgesehen.

Ü Der Spannzylinder bildet zusammen mit dem unteren Teil 17c

des Spannkolbens 17 eine Ringkammer 32, in der mehrere,

f; als Federmittel dienende, ringförmige Tellerfedern 33

angeordnet sind, die sich einerseits auf dem von der

Kolbenabstufung gebildeten Anschlag 34 und andererseits auf einem Schraubring 35 abstützen, der die Ringkammer 32

% an ihrer Unterseite verschließt.

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Aus der Zeichnung erkennt man, daß der Spannzylinder 13 mit mehreren Zylinderschrauben 36 auf der Schulter 16 des Maftchinenbauteilüs 11 festgeschraubt ist und in seiner oberen Stirnwand 37 eine Gewindebohrung 38 hat, in die eine Anschlußvorrichtuncr 39 für eine Druckmittel lei tung &Iacgr;0 eingeschraubt ist. Lie Druckmittel Ieitung 40 steht über eine Axialbohrung in der Anschlußvorrichtung 39 und du ich ei no weitere Druckmittelboh^ung 41 mit dem oberen Zylinderraum in Verbindung, der durch die einander gegenüberliegenden mittleren Stirnflächen 42 und 43 des öpannzyi indeis 13 unu des apannkolbens 17 begrenzt wird.

Die Wirkungsweise der Festspannvorrichtung nach der Erfindung ist folgende:

Um das Maschinenbauteil 11 auf dem Basisteil 12 festzuspannen, wird durch die Druckmittel leitung 40 und die Axialbohrung 41 Druckmittel in die obere Zylinderkammer eingeführt. Der Kolben 17 gleitet hierdurch im Zylinder 13 in Richtung auf das Basisteil 12, drückt die Tellerfedern 33 zusammen und spannt diese in der Ringkammer 32 vor, bis die gewünschte Axialdruckspannur.g erreicht ist. Danach kann aie Gewindemutter 21 gedreht und soweit angezogen wsrdGr;, bis der Nutstein 26 am unteren Ende der Zugstange 19 mit seiner oberen Stirnfläche fest an der oberen Innenfläche der T-förmigen Nute 27 anliegt. Hierbei wird die verhältnismäßig weich eingestellte Schraubendruckfeder zusammengedrückt. Anschließend kann dann die Gewindemut⁴··:.■:: 21 durch die Klemmschraube 23 gesichert werden.

Die obere Zylinderkammer wird nun druckentiastet, so daß die Tellerfedern 33 wirksam werden und ihre Spannkraft einerseits über den Schraubring 35 und den Spannzylinder ±3 in das festzuspannende Maschinenbauteil 11 und andererseits über den Spannkolben 17, die Gewindemutter 21, die Zugstange 19 und den Nutstein 26 in den Basisteil 12 übertragen.

Soll die wirksame Spannung der Tellerfedem33 überprüft odei verändert ?;erden, wird durch die Leitung 40 wieder Druckmittel zugeführt und an die Anschlußvorrichtung 39 ein Manometer angeschlossen und der hydraulische Druck in der oberer Zylinderkammer gemessen, der in dem Moment herrscht, in dem sich der Nutstein 26 lockert und sich mit seiner oberen Stirnfläche 44 von der gegenüberliegenden Druckfläche 45 der Nute 27 abhebt.

Solange kein Druck aufgebracht ist, ist die Federkraft wirksam und gewährleistet in der eingestellten Höhe die Verspannung der Maschinenteile, ohne daß von außen Energie zugeführt werden muß. Sollen nun die Maschinenteile relativ zueinander bewegt werden, so wird ein Druck aufgebracht, der höher ist als derjenige Druck, der gerade die Federkraft aufhebt und der für die Einstell- bzw. Nachstellarbeiten relevant war. Hierdurch entsteht zwischen Nutstein und seine Anlagefläche in der Nut ein genügend großes Spiel, um die Maschinenteile gefahrlos aneinander vorbeigleiten zu lassen, ohiie daß der Nutstein verhakt, was sehr schnell zum Bruch des Nutsteins oder der Zugstange führen würde. Hierbei wird vor allem die Schraubendruckfeder 29 wirksam, die dafür sorgt, daß der Nutstein sich so weit wie möglich von seiner Anlagefläche abhebt. Sobald der Druck abgelassen wird, ist wieder die eingestellte Verspannung wirksam.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschrieben Ausführungsform beschränkt, sondern es yind mehrere Änderungen und Ergänzungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise könnte He hydraulische Anschlußvorrichtung auch auf dem Außenumfang des Spannzylinders angeordnet sein, wenn auf der &pgr;&iacgr;fieren Stirnfläche neben der als Stützorgan dienenden Gewindemutter nicht ausreichend Platz vorhanden ist. Es ist auch möglich, anstelle der Teller federn und der Schraubendruckfeder andere Federmi ttel vorzusehen, beispielsweise Puffer aus Elastomer. Schließlich besteht auch die Möglichkeit, den Kolben nicht als Zucjorq.in, sondern als Druckorgan auszubilden, wenn die Klemmsituation dies erfordert.

Claims (6)

1. ■&bgr; -

   Schutzansprüche :

   1- Vorrichtung zujn Festspannen von Maschinenteilen, Werkstücken, Werkzeugen od.dgl. auf einem Basisteil mit einem an dem Basisteil oder dem festzuspannenden Teil abstützbaren Spannzylinder und einem Spannkolben, der sich über mechanische Federelemente gegen den Spannzylinder abstützt und von einem Druckmedium entgegen der Wirkung der Federmittel beaufschlagbar ist und mit einer Zugstange verbunden ist, die durch ein Ankerelement am Basisteil bzw. am festzuspannenden Teil verankert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (19) den Spannkolben (17) axialverschieblich durchquert und mit einem in Axialrichtung verstellbaren Stützorgan (21) auf dem Spannkolben (17) abgestuft ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zugstange (19) und Spannkolben (17) ein Federorgan (29) angeordnet ist, welches den Spannkolben (17) stets gegen das auf der Zugstange (19) angeordnete Stützorgan (21) gedruckt hält.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federorgan (29) eine die Zugstange (19) umgebende Schraubenfeder ist, die sich mit ihrem einen Ende (29a) am Spannkolben (17) und mit ihrem anderen Ende (29b) mittelbar oder unmittelbar auf dem Ankerelement (26) abstützt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, da f.'· der Spannzylinder (13) auf einer äußeren Stirnflache (37) mindestens eine Anschiußvorrichtung (39) für eine Druckmittelleitung (40) aufweist, an die auch ein Manometer an-BChließbar ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützorgan (21) eine Gewindemutter ist, die auf ein Gewinde an dem den Spannkolben (17) durchgreifenden Ende der Zugstange (19) aufgeschraubt und durch eine Klemmschraube (23) sicherbar ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannzyiinder (13) einen mit diesem fest verbundenen Stützkragen (14) aufweist, mit dem er sich auf dem festzuspannenden Teil (11) oder auf dem Basisteil (12) abstützt und an diesem befestigt ist.