DE9405955U1

DE9405955U1 - Spannvorrichtung

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Publication number: DE9405955U1
Application number: DE9405955U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2004-04-12

Description

Spannvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen und Halten von Werkstücken oder Werkzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche gattungsgemäße Spannvorrichtung ist durch die DE 41 35 490 Cl offenbart. Ein hydraulisches Spannelement ist in einem Gehäuse angeordnet und weist einen Spannkolben zum Spannen eines Werkstückes auf. Um eine axiale Bewegung des Spannkolbens anzuhalten, wirkt ein Klemmkolben mit einer konisch geformten Ringfläche auf eine ebenfalls konisch ausgebildete Ringfläche eines Klemmringes. Durch einen hydraulisch erzeugten Druck gleitet die konische Ringfläche des Klemmkolbens außen auf den Klemmring, der in Richtung der Druckwirkung axial an einer Gehäusewand anliegt&diams; Der Klemmring wird dadurch festgespannt und leitet den Spanndruck radial auf den Spannkolben weiter, um ihn in seiner axialen Spannbewegung zu stoppen.

Dieses bekannte hydraulische Spannelement gewährleistet von seinem Aufbau und der Wirkungsweise her ein im wesentlichen funktionssicheres Spannen eines Werkstückes oder Werkzeuges. Obwohl das Grundprinzip vorteilhaft ist, erscheint die konstruktive Ausgestaltung dennoch technisch nicht ausgereift und für den Anwendungsfall relativ aufwendig. Diese Bauart eines hydraulischen Spannelementes läßt Variationen und sinnvolle Ausgestaltungen der Spannvorrichtung nicht zu. Dadurch sind nur Werkstücke oder Werkzeuge immer gleicher Bauart mit dieser Vorrichtung spannbar. Über die Lage und über die Spannflächen des

Werkstückes oder Werkzeuges in bezug auf die Spannvorrichtung ist dieser Offenbarung nichts zu entnehmen.

Durch die DE 36 05 879 Cl ist eine Steueranordnung für eine hydromechanische Werkzeug- oder Werkstückspannvorrichtung bekannt. Ein Werkstück oder Werkzeug wird mechanisch durch Federkaft in einer Haltevorrichtung festgespannt. Um den Spanndruck zu lösen, wird mittels einer Pumpe ein der Federkraft entgegengerichtetes hydraulisches Kraftelement aufgebaut. Die Feder wird entgegen ihrer Wirkrichtung zusammengedrückt und gibt dadurch das eingespannte Werkstück oder Werkzeug frei.

Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine hydro-mechanisch wirkende Spannvorrichtung zu schaffen, die bei relativ einfachem technischen Aufbau vielgestaltig ist und ein funktionssicheres Spannen und Halten eines Werkzeuges oder Werkstückes unterschiedlicher Bauart gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfinderische Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen 2 bis 9 zu entnehmen.

Diese Spannvorrichtung besteht trotz der Vielgestaltigkeit ihrer Anwendung aus einfachen Einzelteilen, die in optimaler Weise zusammenwirken und ein sicheres und dazu ein fein dosiertes Spannen eines Werkstückes zulassen. Dadurch ist es möglich, auch Werkstücke oder Werkzeuge mit empfindlicher bzw. bereits endbearbeiteter Oberfläche für weitere Bearbeitungsgänge sicher festzuspannen. Durch die teleskopartige Aneinanderreihung von zumindest zwei hohlzylindrischen Spannelementen können auch relativ lange Werkstücke oder Werkzeuge in der Spannvorrichtung problemlos aufgenommen werden. Dabei ist gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen worden, daß die einzelnen Spannelemente relativ zueinander verschieblich sind und zueinander unterschiedliche Druckkomponenten radial auf den Spannkolben und damit auf

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das eingespannte Element ausüben. Die Hubbewegung der Spannelemente braucht nur sehr gering zu sein. Das Lösen der Spannvorrichtung geschieht in einfacher Weise durch Abschalten des hydraulischen Druckes auf die Spannelemente. Natürlich kann zusätzlich auch noch durch einen hydraulichen oder mechanischen Gegendruck auf die Spannelemente das Lösen der Druckspannung bzw. der Haltekraft bewirkt oder unterstützt werden.

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

Figur 1 die Spannvorrichtung in vereinfachter Darstellung im Längsschnitt;

Figur 2 die Spannvorrichtung im Schnitt gemäß der Linie

II-II in Figur 1.

Die Figuren sind vereinfachte Darstellungen, um so die wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung zu verdeutlichen.

Die Spannvorrichtung 1 befindet sich üblicherweise in einem Gehäuse 2 von beliebiger Bauart und Größe, das am vorderen Ende eine Öffnung 3 für die Aufnahme der Spannelemente der Spannvorrichtung aufweist. Der Innenraum 6 des Gehäuses 2 ist ausgehend von der Öffnung 3 im wesentlichen zylindrisch geformt und besitzt innere Ringwände 7 und 8 zur Bildung von weiteren Ringräumen 9 und 10. An seinem hinteren und der Öffnung 3 entgegengesetzten Ende ist der Innenraura 6 des Gehäuses 2 durch einen Deckel 5 dicht verschließbar.

In den Innenraum 6 des Gehäuses 2 ist ein hohlzylindrisches Spannelement 11 eingesetzt, welches an seinem der Öffnung 3 zugewandten Kopf 12 mit einer konisch ausgebildeten Innenringfläche 13 versehen ist. Der Schaft 14 des Spannelementes 11 ragt bis in einen deckelnahen Zylinderraum 15, der über einen

Außenanschluß 16 und Durchgangskanal 17 durch den Deckel 5 mit einem Druckmedium, beispielsweise Öl, druckbeaufschlagbar ist. Auf die Stirnfläche des Schaftes 14 des Spannelementes 11 wirkt ein Kolben 18, der mit einer Ringnase 19 in seiner Endstellung für die Werkstückspannung gegen einen gehäusefesten Anschlag 20 steht.

Innerhalb des äußeren Spannelementes 11 ist in teleskopartiger Bauweise und axial zurückversetzt ein zweites, inneres Spannelement 21 eingesetzt, das von dem äußeren Spannelement 11 durch die Ringwand 7 getrennt ist. Dieses innere Spannelement 21 weist in gleicher Art wie das äußere Spannelement Il wiederum einen vorderen Kopf 22 mit einer konisch geformten Innenringflache 23 auf. Der Konus der Innenringflache 23 kann eine gleiche oder unterschiedliche Neigung wie der Konus der Innenringf lache 13 haben. Vorzugsweise werden unterschiedliche Neigungswinkel und auch unterschiedliche Flächengrößen gewählt. Der Schaft 24 des inneren Spannelementes 21 greift in einen deckelnahen inneren Zylinderraum 25 ein, der durch einen zweiten Außenanschluß 26 mit Durchgangskanal 27 im Deckel 5 mit einem Druckmedium, beispielsweise öl, druckbeaufschlagbar ist.

Konzentrisch innerhalb der Spannelemente 11 und 21 befindet sich in dem Ringraum 10 der Spannkolben 28 (auch Spanzange genannt), der aus ringförmig angeordneten Einzelsegmenten 29 gebildet ist. Die einzelnen Segmente 29 sind auf einem Kreisring gleichmäßig zueinander beabstandet. Für die lagerichtige Anordnung der Segmente 29 mit gleichmäßigen Abständen 30 sorgen Innenwandungen und Führungen oder Ausnehmungen des Gehäuses 2 in allgemein geläufiger Technik. Die Segmenteanordnung zeigt in beispielhafter Weise die Figur 2. Natürlich sind auch andere Mengen von Segmenten auf dem Kreisring und auch andere radiale Zwischenabstände möglich.

Der Spannkolben 28 ist am hinteren Ende durch eine zentrale öffnung des Deckels geführt und liegt mit einem Flansch 30

außen am Deckel 5 an. Dadurch, daß auch an der Innenseite des Deckels 5 eine Schulter 31 anliegt, ist der Spannkolben in axialer Richtung gesichert, wenn der Deckel 5 fest mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Wenn oben von dem Spannkolben gesprochen ist, so ist auch hier bezüglich der Sicherung des Spannkolbens im Deckel 5 der Spannkolben 28 aus den Segmenten 29 gebildet. Mit 32 sind Dichtungen bzw. Dichtungsringe angedeutet.

Der Spannkolben 28 muß aber nicht zwingend aus einzelnen Segmenten 29 gebildet sein. Um die von außen einwirkenden Druckkräfte als Spannkraft an das Werkstück weitergeben zu können, kann es in Anwendungsfällen auch ausreichend sein, den Spannkolben 28 mit über den Umfang verteilten Schlitzen zu versehen oder Werkstoffe oder Wandstärken zu wählen, die eine elastisch verformbare Spannbewegung des Spannkolbens zu lassen.

Die Wirkungsweise der Spannvorrichtung ist folgende:

Das zu bearbeitende Werkstück 4 wird in den leicht geöffneten Spannkolben 28 lagerichtig eingebracht, wenn die Köpfe 12 und 22 der Spannelemente 11 bzw. 21 etwas in Richtung des Deckels 5 zurückversetzt und nicht mit Druck beaufschlagt sind. Die Segmente 29 des Spnnkolbens liegen mit ihren axial hintereinander angeordneten Spannflächen 33 und 34 radial über den entsprechenden Spann- oder Halteflächen des Werkstückes 4. In dieser Position wird über die Außenanschlüsse 16 und 25 mit den Kanälen 17 und 27 Öl in die Zylinderräume 15 bzw. 25 mittels hier nicht gezeigter ölpumpen aus ebenfalls nicht gezeigten Vorratskammern oder Behältern gepumpt. Bei entsprechendem Druck gegen die Stirnflächen der Kolben 18 bzw. 35 werden die Spannelemente 11 und 21 axial bis maximal zu den Endanschlägen 20 bzw. 36 verschoben. Bei dieser Axialbewegung gleiten die konisch geformten Ringflächen der Spannelemente 11 und 21 über die zugeordneten konischen Ringflächen der Segmente 29 des Spannkolbens 28 und drücken dabei die Segmente radial nach innen gegen die Spannflächen des Werkstückes 4. Die Spannkraft

bzw. der Druck gegen das Werkstück 4 kann durch Dosierung des Öldruckes variiert werden. Das Einspannen und Ausspannen erfolgt in sehr kurzer Zeit, wozu auch der kleine Hub 37 beiträgt. Wenn das Lösen der Spannelernente beschleunigt werden soll, können zusätzlich noch Federn oder hydraulische oder pneumatische Mittel eingesetzt werden, die der Druckbewegung entgegengesetzt wirken.

Die axialen Schlitze im Spannkolben 28 ragen von der Kopfseite aus bis über den Bereich der Spannflächen 34 hinaus und sind beispielsweise mit einer elastischen Masse (Kautschuk) gefüllt, um das Eindringen von Schmutz und späne in die Spannvorrichtung zu verhindern.

Damit ein schneller Wechsel des Spannkolbens 28 für unterschiedliche Werkstücke 4 oder Werkzeuge erfolgen kann, ist der Spannkolben 28 um seine Längsachse um etwa 90° drehbar und dann axial nach vorne herausnehmbar. Die Drehung kann durch Anschläge begrenzt sein. In dieser Endposition kann der Flansch 30 durch entsprechende Ausnehmungen im Deckel 5 herausgeführt werden. Der Flansch 30 besitzt dann die Form eines ein- oder mehrseitigen Bügels oder Stegs. Die vordere Stirnfläche des Spannkolbens 28 bildet einen axialen Anschlag für das einzuführende Werkstück 4, Dadurch ist die richtige Arbeitsposition des Werkstückes 4 schnell und immer gleichbleibend gewährleistet, was von weiterem Vorteil dieser Spannvorrichtung ist.

Claims

Schutzansprüche

1. Spannvorrichtung zum Spannen und Halten von Werkstücken oder Werkzeugen, mit einem druckmittelbeaufschlagbaren Zylinderraum, in dem ein durch Krafteinwirkung betätigbares Spannelement axial beweglich ist, das über korrespondierende, konisch ausgebildete Ringflächen auf einen Spannkolben wirkt,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Spannkolben (28,29) hohlzylindrisch ausgebildet ist und an seiner Innenmantelfläche Spannflächen (33,34) für die Werkstück- oder Werkzeughalterung aufweist, während seine konisch geformte Außenringfläche gegen die zugeordnete, ebenfalls konisch geformte Innenringflache (13, 23) des hohlzylindrischen Spannelementes (11, 21) wirkt, auf dessen eine Stirnfläche eine Druckbeaufschlagung in axialer Richtung durch ein Druckmedium erfolgt.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest zwei in Längsrichtung des Spannkolbens hintereinander angeordnete konische Außenringflächen auf dem Spannkolben (28) vorgesehen sind, die mit korrespondierenden, konischen Innenringflachen (13,23) zweier relativ zueinander bewegbarer Spannelemente (11,21) zusammenwirken, die teleskopartig ineinanderschiebbar sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Spannkolben (28) aus einzelnen Segmenten (29) gebildet

ist, die im gleichmäßigen radialen Abstand zueinander auf einem Kreisring innerhalb des/der Spannelementes/Spannelemente (11, 21) angeordnet sind.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Spannelemente (11,21) mit jeweils zugeordneten, jedoch voneinander getrennten, druckmittelbeaufschlagbaren Zylinderräumen (15,25) in Wirkverbindung stehen.
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5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß auf die druckmittelbeaufschlagte Stirnfläche des Spannelementes (11,21) ein Kolben (18,35) wirkt, der in axialer Hubbegrenzung des Spannelementes (11,21) gegen einen Anschlag (20,36) steht.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die druckmittelbeaufschlagten Stirnflächen der mehreren Spannelemente (11,21) auf gleicher Höhe in den Zylinderräumen (15,25) enden, und daß die maximale Hubbewegung der mehreren Spannelemente (11,21) eine gleiche Länge aufweist.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß die konischen Innenring- und Außenringflächen jeweils einstückig mit dem zugehörigen Spannelement (11,21) bzw. dem

Spannkolben (28,29) ausgebildet sind.
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8. Spannvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Spannflächen des Spannkolbens (28,29) wahlweise radial unterhalb der konischen Außenringflächen oder dazu versetzt angeordnet sind.

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9. Spannvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekenn zeichnet,

daß der Spannkolben (28) gleichmäßig über seinen Umfang verteilte Längsschlitze aufweist, die wahlweise nur im Bereich des Kopfes der Spannelemente (11,21) bzw. über die axiale Länge der Werkstückaufnahme angeordnet sind oder sich über die gesamte Länge des Spannkolbens (28) erstrecken.

10. Spannvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Spannkolben (28) um seine Längsachse bis in ein Position drehbar gelagert ist, in welcher der Spannkolben (28) mit seinem endseitigen Flansch (30) durch entsprechende Ausnehmungen im Deckel (5) axial in Richtung der Werkstückaufnahmeöffnung herausführbar ist.

11. Spannvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Spannkolben (28) an seiner vorderen Stirnfläche der Werkstückaufnahmeöffnung einen axialen Anschlag für das in den Spannkolben (28) einzuführende Werkstück oder Werkzeug (4) aufweist.