EP1046468A2 - Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken - Google Patents

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EP1046468A2
EP1046468A2 EP00107619A EP00107619A EP1046468A2 EP 1046468 A2 EP1046468 A2 EP 1046468A2 EP 00107619 A EP00107619 A EP 00107619A EP 00107619 A EP00107619 A EP 00107619A EP 1046468 A2 EP1046468 A2 EP 1046468A2
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EP
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piston
clamping
holding
keyway
holding piston
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David Fischer
Rudolf Kohlert
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A Roemheld GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/061—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/08—Arrangements for positively actuating jaws using cams
    • B25B5/087—Arrangements for positively actuating jaws using cams actuated by a hydraulic or pneumatic piston

Definitions

  • the invention relates to a hydraulically operated Clamping force holding element for clamping devices for clamping Workpieces on tables, fixtures or pallets, where a Clamping pin is guided in a housing, which is transversely through a Direction of action of the clamping bolt arranged clamping force holding element is fixable in that the clamping bolt in its lower area Wedge surfaces is provided that slide on the wedge-shaped Piston rod of an actuating piston are guided.
  • a clamping device for clamping workpieces is known (EP 0 620 084), in which a clamping head slides on an inclined plane is that the frictional forces in this plane are greater than that on the Clamping forces.
  • the inclined plane is formed between the lower part of the clamping head merging into a plunger and the Piston rod one arranged transversely to the direction of action of the clamping head Tension holding element.
  • a keyway is made in the wedge surface of the piston rod and the ram with wedge bevels. The wedge slants slide in the Keyway.
  • the clamping technology goes over to smaller, highly effective clamping elements compact construction. It is therefore the object of the invention once to integrate the two hydraulic systems in one system and the other To design elements of this one hydraulic system so that the clamping bolt is self-locking in its working position without any signs of settlement.
  • the advantage is a compact construction, which is easy in all circumstances the clamping technology can be adjusted.
  • a bore 3 is made in the housing 1, in which the Clamping pin 2 is slidably guided.
  • a blind hole 4 is provided in the housing 1, which Cylinder for the holding piston 5 forms this holding piston 5 is a double acting piston, between the two piston surfaces 6,7 the piston rod is provided with a wedge surface 8.
  • This wedge surface 8 forms an in Sloping slope.
  • This key surface 8 is a keyway 9 let in.
  • This keyway 9 runs parallel to the key surface 8 with const. Depth. In its lower area, where the two flanks of the keyway 9 are pointed To run at an angle to each other is a bore 10 along the keyway 9 introduced so that an open gap 11th between the keyway base and the bore arises.
  • the two flanks of the keyway 9 form with the open bore a track.
  • This guideway is in such an area via the holding piston 5 led that the clamping process is executable.
  • the holding piston 5 is through Actuation of the pressure chamber 12 moved into its clamping position and by acting on the pressure chamber 13 in its starting position pulled back.
  • the clamping bolt 2 is in its lower area with the holding piston Wedge surfaces 14 provided, the slope of which is exactly the slope of the keyway 9th is adjusted. However, the wedge surfaces 14 do not end in a point, but end in a cam 15. This cam 15 corresponds in diameter the inner diameter of the bore 10. The cam 15 is in the lower part flattened so that its cross section does not quite correspond to the semicircle.
  • the Clamping pin 2 thus forms a in the lower area from the wedge surfaces 14 and the cam 15 formed wedge-shaped guide piece. This guide piece can be inserted into the guideway and slides in it in the crooked form Level.
  • the holding piston 5 is in its lower region with a flat 16 Mistake.
  • This flattening 16 is open to the pressure chamber 13.
  • To the Pressure chamber 12 it ends shortly before the seal 17.
  • This forms the Holding piston left and right of the seal 17 two piston rings 18, 19.
  • the diameter of these piston rings 18, 19 is slightly smaller than that Diameter of the holding piston 5 in the area of the flattened area 16 there is a slight play between the piston rings 18, 19 and Inner wall of the cylinder formed by the blind bore 4. This game is required to ensure that the holding piston is attached to the Flattening 16 formed edges 25,26 on the inner wall of the cylinder can support.
  • the mode of action is as follows: Pressure is introduced into the pressure chamber 12 for tensioning.
  • the holding piston 5 moves to the right and pushes its wedge bevel 8 under the clamping bolt 2 along.
  • the clamping bolt 2 slides with its guide piece in the guideway and is thus guided upwards out of the housing 1.
  • the system is fixed in that the holding piston 5 is supported with the edges 25, 26 of the flat 16 on the wall of the cylinder and the clamping bolt 2 presses with its wedge surfaces 14 onto the flanks of the keyway 9.
  • Retroactive forces that arise during machining of the workpiece have no influence on the clamping bolt, even if the hydraulics fail - for whatever reason - because self-locking due to surface pressure on the wedge surfaces 14 and the edges 25, 26 of the flattening 16 arises, which prevents retraction of the holding piston 5.
  • the pressure chamber 13 is acted upon to relax.
  • the hydraulics will for this purpose applied to the hydraulic connection 20 and via line 21 in the Pressure chamber 13 out.
  • Which is in the pressure chamber 13, in the keyway 9 and in the bore 10 building pressure causes the holding piston 5 in its starting position is returned and at the same time the clamping bolt 2 with his Guide piece is raised in the guideway and thus loosens, so that he slides in the track.
  • the clamping bolt is thus in the Housing retracted.
  • This Holding piston can also be made from two parts. The separation of the two Parts lies in the plane between the two piston rings 18, 19 with the intermediate seal 17 and the piston rod.
  • the piston rings with The central gasket are made as one piece and are over equipped the diameter with a dovetail 23.
  • the counterpart is made of the piston rod with the bevel 8 and the keyway 9 and the guideway and is provided with a dovetail groove 24 into which the piston ring piece is insertable.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken auf Maschinentischen. Ein hydraulisch betätigtes Spannkrafthalteelement, bei dem ein Spannbolzen und dessen Haltekolben annähernd senkrecht zu einander stehen und bei dem die Haltekraft über Elemente erzeugt wird, die mit Keilflächen versehen sind die aufeinander gleiten, besitzt in seinem Haltekolben eine Keilnut, in deren Keilnutgrund eine Bohrung eingebracht ist. Zwischen Keilnut und Bohrung ist ein Spalt gebildet, so daß eine Führungsbahn entsteht. Ein Spannbolzen ist an einem Ende mit Keilflächen versehen, die spitzwinklig auf einander zulaufen und in einem Nocken enden. Der Spannbolzen bildet damit ein Führungsstück, das in die Führungsbahn des Haltekolbens einfügbar ist. Der Haltekolben ist über seiner Führungsbahn mit einer Keilschräge und im unteren Bereich mit einer Abflachung versehen. Die an der Abflachung entstehenden Kanten dienen zur Abstützung des Haltekolbens an der Zylinderwandung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein hydraulisch betätigtes Spannkrafthalteelement für Spannvorrichrungen zum spannen von Werkstücken auf Tischen, Vorrichtungen oder Paletten, bei dem ein Spannbolzen in einem Gehäuse geführt ist, der durch ein quer zur Wirkungsrichtung des Spannbolzens angeordnetes Spannkrafthalteelement festsetzbar ist, dadurch daß der Spannbolzen in seinem unteren Bereich mit Keilflächen versehen ist, die gleitend auf der keilförmig ausgebildeten Kolbenstange eines Stellkolbens geführt sind.
Beim Spannen von Werkstücken auf Tischen, Vorrichtungen oder Paletten muß sicher gestellt werden, daß die Werkstücke im gespannten Zustand so festgesetzt sind, daß die während der Dauer der Bearbeitung auf sie einwirkenden Kräfte die Spannkraft nicht vermindern.
Es ist eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken bekannt (EP 0 620 084), bei der ein Spannkopf auf einer schiefen Ebene gleitend so geführt ist, daß die Reibungskräfte in dieser Ebene größer sind als die auf den Spannkopf einwirkenden Kräfte. Die schiefe Ebene wird gebildet zwischen dem unteren Teil des in einen Stößel übergehenden Spannkopfes und der Kolbenstange eines quer zur Wirkungsrichtung des Spannkopfes angeordneten Spannkrafthalteelementes. Zur Erhöhung der Reibungskraft im Bereich der schiefen Ebene ist in der Keilfläche der Kolbenstange eine Keilnut eingebracht und der Stößel mit Keilschrägen versehen. Die Keilschrägen gleiten in der Keilnut. Um den Spannkopf gegen das Werkstück zu fahren wird sowohl für den Spannkopf als auch für den Haltekolben je ein hydraulischer Antrieb benötigt Diese beiden getrennten Hydraulikantriebssysteme bedingen eine relativ große Bauweise.
Die Spanntechnik geht dazu über, kleinere hoch wirksame Spannelemente in gedrängter Bauweise einzusetzen. Es ist somit Aufgabe der Erfindung einmal die beiden Hydrauliksysteme in ein System zu integrieren und zum anderen die Elemente dieses einen Hydrauliksystems so zu gestalten, daß der Spannbolzen in seiner Arbeitsposition ohne Setzerscheinung selbsthemmend festgesetzt ist. Der Vorteil ist eine gedrängte Bauweise, die sich leicht allen Gegebenheiten bei der Spanntechnik anpassen läßt.
Die Lösung der Erfindung ist in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche enthalten.
Die Erfindung ist in den Fig. näher erläutert.
Fig. 1
zeigt die Spannvorrichtung im entspannten Zustand
Fig. 2
zeigt die Spannvorrichtung im gespannten Zustand
Fig. 3
zeigt das Ineinandergreifen der keilförmigen Elemente
Fig. 4
zeigt den Haltekolben
In Fig. 1 ist in dem Gehäuse 1 eine Bohrung 3 eingebracht, in der der Spannbolzen 2 gleitend geführt ist. Quer zur Bewegungsrichtung des Spannbolzens 2 ist eine Sackbohrung 4 im Gehäuse 1 vorgesehen, die den Zylinder für den Haltekolben 5 bildet Dieser Haltekolben 5 ist ein doppelt wirkender Kolben, zwischen dessen beiden Kolbenflächen 6,7 die Kolbenstange mit einer Keilfläche 8 versehen ist. Diese Keilfläche 8 bildet eine in Spannrichtung abfallende Schräge. In diese Keilfläche 8 ist eine Keilnut 9 eingelassen. Diese Keilnut 9 verläuft parallel zur Keilfläche 8 mit const. Tiefe. In ihrem unteren Bereich, wo die beiden Flanken der Keilnut 9 im spitzen Winkel auf einander zu laufen ist eine Bohrung 10 längs der Keilnut 9 eingebracht, so daß zwischen Keilnutgrund und Bohrung ein offener Spalt 11 entsteht. Die beiden Flanken der Keilnut 9 bilden mit der offenen Bohrung eine Führungsbahn.
Diese Führungsbahn ist in einem solchen Bereich über den Haltekolben 5 geführt, daß der Spannvorgang vollziehbar ist. Der Haltekolben 5 wird durch Beaufschlagung des Druckraumes 12 in seine Spannstellung gefahren und durch Beaufschlagung des Druckraumes 13 in seine Ausgangsstellung zurückgefahren.
Der Spannbolzen 2 ist in seinem unteren Bereich zum Haltekolben hin mit Keilflächen 14 versehen, deren Schräge exakt der Schräge der Keilnut 9 angepaßt ist. Die Keilflächen 14 laufen jedoch nicht spitz aus, sondern enden in einem Nocken 15. Dieser Nocken 15 entspricht in seinem Durchmesser dem Innendurchmesser der Bohrung 10. Der Nocken 15 ist im unteren Teil abgeflacht, so daß sein Querschnitt nicht ganz dem Halbkreis entspricht. Der Spannbolzen 2 bildet somit im unteren Bereich ein aus den Keilflächen 14 und dem Nocken 15 gebildetes keilförmiges Führungsstück. Dieses Führungsstück ist in die Führungsbahn einfügbar und gleitet darin in der gebildeten schiefen Ebene.
Der Haltekolben 5 ist in seinem unteren Bereich mit einer Abflachung 16 versehen. Diese Abflachung 16 ist zum Druckraum 13 hin offen. Zum Druckraum 12 hin endet sie kurz vor der Dichtung 17. Damit bildet der Haltekolben links und rechts der Dichtung 17 zwei Kolbenringe 18,19. Der Durchmesser dieser Kolbenringe 18,19 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser des Haltekolbens 5 im Bereich der Abflachung 16. Damit ergibt sich ein geringfügiges Spiel zwischen den Kolbenringen 18,19 und der Innenwandung des durch die Sackbohrung 4 gebildeten Zylinders. Dieses Spiel ist erforderlich um zu erreichen, daß der Haltekolben sich mit seinen an der Abflachung 16 gebildeten Kanten 25,26 an der Innenwandung des Zylinders abstützen kann.
Die Wirkungsweise ist folgende:
Zum Spannen wird Druck in den Druckraum 12 eingeleitet. Der Haltekolben 5 bewegt sich nach rechts und schiebt dabei seine Keilschräge 8 unter den Spannbolzen 2 entlang. Der Spannbolzen 2 gleitet mit seinem Führungsstück in der Führungsbahn und wird damit nach oben aus dem Gehäuse 1 heraus geführt. Sobald der Spannbolzen an dem Werkstück anliegt, setzt sich das System fest, indem sich der Haltekolben 5 mit den Kanten 25,26 der Abflachung 16 an der Wandung des Zylinders abstützt und der Spannbolzen 2 mit seinen Keilflächen 14 auf die Flanken der Keilnut 9 drückt. Durch die Abstützung des Haltekolbens 5 mit den Kanten 25,26 der Abflachung 16 an der Zylinderwandung entsteht zwischen Spannbolzen und Haltekolben ein in sich starres Gebilde frei von jeder Setzerscheinung. Rückwirkende Kräfte, die bei der Bearbeitung des Werkstückes entstehen, haben keinen Einfluß auf den Spannbolzen, auch dann nicht, wenn die Hydraulik - gleich aus welchen Gründen - ausfällt, da durch Flächenpressung an den Keilflächen 14 und den Kanten 25,26 der Abflachung 16 Selbsthemmung entsteht, die ein Zurückweichen des Haltekolbens 5 verhindert.
Zum Entspannen wird der Druckraum 13 beaufschlagt. Die Hydraulik wird hierzu am Hydraulikanschluß 20 angelegt und über Leitung 21 in den Druckraum 13 geführt. Damit umspült die Hydraulik gleichzeitig den Kolben in seiner unteren Abflachung 16 und den Hohlraum 22 in der Bohrung 10 unterhalb des abgeflachten Nocken 15 und dringt auch in die Keilnut 9 ein. Der sich in dem Druckraum 13, in der Keilnut 9 und in der Bohrung 10 aufbauende Druck bewirkt, daß der Haltekolben 5 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird und gleichzeitig der Spannbolzen 2 mit seinem Führungsstück in der Führungsbahn angehoben wird und sich damit löst, so daß er in der Führungsbahn gleitet. Der Spannbolzen wird damit in das Gehäuse eingefahren.
In Fig. 4 ist ein weiteres Beispiel der Erfindung gezeigt. Bisher ist der Haltekolben 5 als ein aus einem Stück bestehendes Ganzes beschrieben. Dieser Haltekolben läßt sich auch aus zwei Teilen fertigen. Die Trennung der beiden Teile liegt in der Ebene zwischen den beiden Kolbenringen 18,19 mit der dazwischen liegenden Dichtung 17 und der Kolbenstange. Die Kolbenringe mit der mittig liegenden Dichtung werden als ein Stück gefertigt und werden über den Durchmesser mit einem Schwalbenschwanz 23 bestückt. Das Gegenstück ist aus der Kolbenstange gefertigt mit der Keilschräge 8 und der Keilnut 9 und der Führungsbahn und ist mit einer Schwalbenschwanznut 24 versehen, in die das Kolbenringstück einfügbar ist.

Claims (6)

  1. Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken auf Tischen, Vorrichtungen oder Paletten mit einem hydraulisch betätigten Spannkrafthalteelement, bei dem ein Spannbolzen und dessen Haltekolben annähernd senkrecht zu einander stehen und bei dem die Haltekraft über Elemente erzeugt wird, die mit Keilflächen versehen sind, die auf einander gleiten, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) mit einer Keilnut (9) versehen ist, in deren Keilnutgrund eine längs verlaufende Bohrung (10) eingebracht ist und daß zwischen Keilnut und Bohrung ein Spalt (11) gebildet ist, so daß eine Führungsbahn entsteht und daß der Spannbolzen (2) an einem Ende mit zwei Keilflächen (14) versehen ist, die spitzwinklig auf einander zulaufen und in einem Nocken (15) enden, dessen Aussendurchmesser dem Innendurchmesser der Bohrung (10) entspricht und der in seinem unteren Teil abgeflacht ist und so ein Führungsstück bildet und daß der Spannbolzen (2) mit seinem Führungsstück in die Führungsbahn des Haltekolbens (5) gleitend einfügbar ist.
  2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) über die Länge seiner Keilschräge (8) in seinem unteren Bereich mit einer Abflachung (16) versehen ist.
  3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) auf der Seite, die dem Druckraum (12) für den Spannvorgang zugeordnet ist mit einer in einer Nut umlaufenden Dichtung (17) bestückt ist und daß sich links und rechts der Dichtung zwei Kolbenringe (18,19) bilden, deren Aussendurchmesser um einen geringen Betrag kleiner gehalten ist als der Durchmesser des Kolbens (5) im Bereich der Abflachung (16).
  4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) im Bereich der Abflachung (16) mit seinen Kanten (25,26) bei Druckbeaufschlagung an die Zylinderwandung angepreßt ist und durch das Spiel der im Durchmesser kleiner gehaltenen Kolbenringe (18,19) sich an der Zylinderwand abstützt.
  5. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Entspannvorgang mit der Druckbeaufschlagung im Druckraum (13) die Hydraulik in den unterhalb des Nocken (15) sich in der Bohrung (10) bildenden Hohlraum (22) und in die Keilnut (9) fließt, so daß der Spannbolzen (2) durch den sich aufbauenden Druck aus der Keilnut gelöst wird und in der Führungsbahn leicht gleitet.
  6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (5) aus zwei Teilen gebildet ist, die mittels einer Schwalbenschwanzverbindung in einander fügbar sind und deren einer Teil aus den Kolbenringen (18,19) mit der dazwischen liegenden Dichtung (17) besteht und deren anderer Teil die Kolbenstange mit der Keilschräge bildet.
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