EP1531027A1 - Spannelement und Verfahren zum Spannen von Werkstücken, Werkzeugen, Formen oder Vorrichtungen - Google Patents

Spannelement und Verfahren zum Spannen von Werkstücken, Werkzeugen, Formen oder Vorrichtungen Download PDF

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Publication number
EP1531027A1
EP1531027A1 EP04105691A EP04105691A EP1531027A1 EP 1531027 A1 EP1531027 A1 EP 1531027A1 EP 04105691 A EP04105691 A EP 04105691A EP 04105691 A EP04105691 A EP 04105691A EP 1531027 A1 EP1531027 A1 EP 1531027A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
clamping
bore
positioning means
pivoting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04105691A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David Fischer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ludwig Ehrhardt GmbH
Original Assignee
Ludwig Ehrhardt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ludwig Ehrhardt GmbH filed Critical Ludwig Ehrhardt GmbH
Publication of EP1531027A1 publication Critical patent/EP1531027A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00Clamps
    • B25B5/06Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/061Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive

Definitions

  • the invention relates to a clamping element for clamping workpieces, Tools, molds or devices on machine tables or pallets, with a movable positioning means and a movable on the positioning means guided clamping piece. Furthermore, the invention relates to a method for Clamping workpieces, tools or devices with such Clamping element.
  • Such clamping elements are z. B. Linearspanner, as described in DE 37 33 676 A1 disclosed, or swing clamps, for example, according to DE 101 27 214 A1.
  • the well-known from DE 37 33 676 A1 linear clamp has a linear over a to exciting workpiece movable positioning, namely a hydraulic actuated piston.
  • This piston carries at its free end the clamping piece, which is connected via wedge surfaces movable with the piston.
  • the clamping piece When extending of the piston, the clamping piece is driven against a stop. Then the Piston further moved over the clamping piece, so that the clamping piece moved due to the wedge surfaces transversely to the piston and against the exciting Workpiece or the like is pressed.
  • the clamping element develops a Transverse force depending on the force acting on the piston and the angle of the Wedge surface over which this force on the clamping piece and thus on the workpiece or the like is transmitted.
  • the Indian DE 101 27 214 A1 shown pivoting has as positioning a in a housing pivotally mounted and retractable mounted, hydraulically actuated swivel piston.
  • the oscillating piston controlled by spiral grooves on the oscillating piston, in the Pivoted clamping position.
  • the piston is over the remainder of the stroke retracted linearly and thereby the workpiece by means of a swivel piston attached clamping iron, on which the clamping piece is attached, tense.
  • the invention is based on the problem, a clamping element and a method to create, in which, does not affect the size of the generated clamping force unfavorable is the length of a clamp or a positioning means on this acting lateral forces and bending moments.
  • the clamping element according to the invention is characterized characterized in that the clamping piece during the movement of the positioning means is locked, such that it is only at the end of the movement of the positioning is operable.
  • the inventive method is characterized in that the clamping piece is actuated only at the end of the movement of the positioning means.
  • the invention thus ensures that the piston is completely complete extended or the swing piston is completely pivoted. Only at; only when Standstill of the (swing) piston in the end position, the clamping piece is actuated and against the workpiece or the like for clamping the same driven. Only in this moment occur lateral forces and a bending moment on the (swing) piston on. The (swing) piston is then already quiet, so that it no longer to a increased friction comes. Since the clamping piece is operated separately, is the Clamping force independent of the overhang of the clamping point freely selectable.
  • a constructive development of the invention is suitable for locking or locking the clamping piece during the movement of the positioning means especially a return bolt.
  • This is preferably by a compression spring in biased its locking position, so that is always the basic position biased position results. In case of failure of the pressure medium supply is ensured that the clamping piece is locked.
  • the return bolt itself engages a development of the invention in a recess in the clamping piece. there the recess may have a bulge, so that for releasing the Return bolt from the locking position required compressive force is increased and so the certainty that the return bolt is not unintentional from the locked position escapes, is still enlarged.
  • the recess may be provided with a slope so that Actuate the return bolt in the direction of the clamping piece the clamping piece is retracted. This is a separate actuating means for the Clamp in the retraction of the same superfluous.
  • the return bolt itself is included preferably pressure-medium-actuated.
  • Pressure chambers for the clamping piece and for the return bolt correspond preferably with pressure chambers for actuating the positioning in the one or each other direction. This allows the entire clamping element with only two Pressure medium connections, a connection for clamping and a connection to the Loosen, be supplied.
  • a cylindrical positioning means can be inclined positions of Realize clamping piece in which the positioning means is rotated about its longitudinal axis becomes. However, the positioning should but in its respective inclination be fixed.
  • the positioning means for one a hole for receiving the return bolt and the other one further bore with a widening to accommodate a positioning pin having. At least this hole is off-center and serves to over the Positioning pin to fix the angular position of the positioning.
  • the bore for receiving the Positioning pin at the same time a pressure medium channel for connecting the pressure chamber for the clamping piece with the pressure space for the positioning means. separate Holes are thereby avoided. To release the channel that should Positioning agent thereby be provided with a flattening.
  • the positioning means itself can be formed in one piece, in which case it frontally so to speak from the rear, so of the later clamping piece turned away side is inserted into its housing. Then it will be still screwed a socket for receiving the clamping piece and the Inserted clamping piece.
  • positioning form two parts, namely with a screwed-on piston ring. In this Case, the positioning means from the other side, that of the later Inserted end face turned into its housing and then from screwed on the other side of the piston ring. This variant is something more expensive, but offers the advantage of providing larger strokes for the clamping piece too can.
  • Some embodiments of the invention are as so-called swing clamps educated.
  • a pivoting movement of the swing clamp on a Axialhub a reciprocating executed on which a clamping iron, the present case corresponds to the positioning, is attached.
  • the clamping iron So also performs a height movement.
  • a longitudinal axis immovable swivel mast This is rotatable clamped between a swivel base and a pivot bushing.
  • Within the swivel base and the swivel mast are frontally to each other arranged corresponding holes in which a pivoting piston slidably arranged.
  • This has the usual spiral groove over which the Pivoting movement is generated.
  • a longitudinal groove and a so cooperating gear means, in particular a pin or a ball is transmit this pivoting movement on the pivot mast.
  • Such a Swing clamp builds flat. The required clamping movement is alone by achieved the lowering of the clamping piece.
  • the tensioning element shown in FIGS. 1 to 4, namely linear tensioner 20, has a guided in a housing 21 piston rod 22 as a positioning means.
  • the piston rod 22 is guided in a housing bore 23 and through a sealing ring, namely an O-ring 24, sealed relative to the housing 21.
  • a scraper ring 25 on the free end face of the housing bore 23 prevents Chips or similar impurities enter the housing bore 23.
  • the housing bore 23 merges into a bore 26 of larger diameter. Therefore, on the rear end of the piston rod 22, a piston ring 27 with Screwed to the bore 26 corresponding diameter. Of the Piston ring 27 is opposite in a conventional manner by O-rings 28 and 29 the housing 21 and the piston rod 22 sealed. Finally, in the Bore 26, a lid 30 screwed to close the same and also sealed by an O-ring 31 opposite the housing 21.
  • the piston rod 22 carries at its free, protruding from the housing 21 End a hammer head 32 in which a transverse piston 33 is guided as a clamping piece.
  • the transverse piston 33 is in turn by an O-ring 34 opposite to the Hammer head 32 sealed.
  • a pressure chamber 35 which via an angular bore 36 with a Pressure chamber between the piston rod 22 and the piston ring 27 on the one hand and the lid 30 communicates.
  • the angular bore 36 is at its other, the Hammerhead 32 associated end closed by a plug 38.
  • a return pin 40 is guided in a bore 39 and secured against the bore 39.
  • the return bolt 40 is supported by a Compression spring 41 facing against a screw plug 42 on the lid 30 End of the bore 39 from.
  • the closure screw 42 is opposite the bore 39th also sealed, so that the space between the screw plug 42 and the Return bolt 40 forms a pressure chamber 43.
  • the return bolt 40 engages its tip 44 in a recess 45 laterally on the transverse piston 33 a.
  • the clamping element 20 described so far operates as follows: For clamping a Workpiece 46 on a machine table 47 or the like is first of Pressure chamber 37 between the lid 30 on the one hand and the piston ring 27 and the Piston rod 22 on the other hand acted upon by pressure medium (Connection holes 48). The piston rod 22 now moves in the dash-dotted lines shown end position. Since the pressure in the pressure chamber 37 over the Angle bore 36 also propagates into the pressure chamber 35 in the hammer head 32 must be prevented that the transverse piston 33 is already extended. This prevents the prestressed by the compression spring 41 return bolt 40.
  • in the housing suitable sensors, for example inductive or capacitive pickups 53 and 54 be arranged. With the help of a recessed in the piston rod 22 Magnets 55 or holes, the rear transducer 54 reports the retracted position and the hammerhead-side pickup 53 the extended Position of the piston rod 22.
  • the piston rod 22 and corresponding to the piston ring 27 have a round Cross-section on. Accordingly, the holes 23 and 26 with round Cross section formed. It is thus possible, the piston rod 22 to their To twist longitudinal axis and oblique clamping positions, for example, as in Fig. 3, to enable.
  • suitable means may be provided be to lock the piston rod 22 in their respective angular position. This happens in the specific case via a positioning pin 119, which in a Expansion 120 of the angular bore 36 engages.
  • the positioning pin 119 is at its Flattened top, so that a channel 121 is formed for the pressure medium.
  • the Positioning pin 119 continues to engage in a blind bore 122 in the lid 30 and positioned so the piston rod 22 against the lid 30.
  • the lid 30 also determines the angular position of the piston rod 22, wherein the Cover 30 optionally on tuning discs in this angular position when Screwed into the housing 21 countered, or by clamping screws in his Situation is recorded.
  • a variant of this clamping element is shown, in which the Clamping element 20 on the machine table 47 by means of fastening screws 56th is screwed on.
  • the housing 21 is provided with a Flange 57 provided so that the clamping element 20 with its hammer head 32nd protrude through a plate bore or through the bore of a stand 58 and with can be screwed (fixing screws 59).
  • the same components are therefore designated by the same reference numerals.
  • the main difference is that no separately screwed on piston ring is provided. Rather, the piston rod 61 is integrally formed with a Thickening 62 in the rear, the lid 30 facing area. Because the Piston rod 61 now from behind with unscrewed cover 30 in the housing 21st must be used, it also has no pronounced hammer head. Rather, in the bore for the transverse piston 33 only from below one Socket 63 is used, which also has a scraper ring 64, the penetration of Prevents soiling, carries.
  • the maximum extension stroke H 1 of the piston rod 61 is additionally located. It is easy to see that this maximum stroke H 1 corresponds to the length of the pressure chamber 50 for the retraction movement of the piston rod 61 in the retracted state of the piston rod 61. Furthermore, the stroke H 2 of the transverse piston 33 is indicated.
  • the linear tensioner 60 differs from the linear tensioner 20 nor in that the connection holes 48 and 51 with leads A and B in Machine table 47 correspond.
  • This variant is particularly suitable when multiple linear clamp 60 with a common pressure medium supply be served simultaneously.
  • this variant also offers when the linear tensioner 60 instead of on a machine table 47 on a Workpiece change pallet is attached. In such cases, the Pressure medium supply often also on the workpiece change pallet.
  • the linear tensioners 20 and 60 described so far are always advantageous can be used when workpieces 46 with a large extension stroke of Piston rod 22 and 61 to be clamped. This is, however, due spatial conditions on machine tools or the like is not always possible. In such cases, then swing clamps are used, in which a Clamp 77 pivoted about the workpiece to be clamped 46 and then by lowering the clamping iron 77, the workpiece 46 is tensioned. Also in such swing vices, the invention can be advantageously integrated, such as will be explained below in the variants shown in FIGS. 9 to 15.
  • the swing clamp 66 shown in FIG. 9 has a pivot housing 67, in FIG which a pivot piston 68 is guided. Specifically, the swing piston 68 on the one hand in a cylinder bore 69 and on the other hand in a Cylinder bore 69 occlusive guide bushing 70 out and in itself sealed in a known manner.
  • the pivoting piston 68 has a plate-like Thickening 71 on which the cylinder bore 69 in two pressure chambers 72 and 73 divided. In this case, the pressure chamber 72 via the connection bore A with pressurized oil for clamping in the manner to be described in more detail below, while the pressure chamber 73 via the connection bore B to relax with Pressure medium is supplied.
  • the pivoting piston 68 continues downward in a narrower pin 74, which in this case a smaller diameter than that Swivel piston 68 has.
  • the pin 74 bears one of swing clamps known spiral groove 75, which also in a conventional manner with a fixed, pressure spring loaded ball 76 cooperates and by the stroke of Swivel piston 68 provides for a pivoting movement thereof.
  • a clamping iron 77 At the free end of the Swivel piston 68 is a clamping iron 77 non-rotatable with the Swivel piston 68 attached.
  • This clamp iron 77 carries the analogous Piston rod 22 of the linear tensioner 20 and the piston rod 61 of the Linearspanners 60 the transverse piston 33, so that here the same parts with the same Reference numerals are designated.
  • the pressure chamber 35 for the extension movement of the transverse piston 33 corresponds via the angular bore 36 with a transverse bore 78 in the rotary piston 68, which again via a riser 79 with the pressure chamber 72 for the Clamping movement of the swing clamp 66 corresponds.
  • the pressure chamber 43 corresponds via a riser 80 and a transverse bore 81 with the Pressure chamber 73 for relaxing the swing clamp 66.
  • the pressure chamber 43 goes in the present case transversely through the pivot piston 68 therethrough. He will on the one hand, as already described above with reference to the linear tensioners 20 and 60, through the locking screw 42 and on the other hand by the return bolt 40th limited and takes on the compression spring 41. Locking screw 42 and Return bolts 40 are arranged in clamping iron 77.
  • the operation of the swing clamp 66 is analogous to the operation of the Linear tensioner 20 or 60.
  • To tighten the swing clamp 66 is on the Connecting bore A of the pressure chamber 72 applied with pressure medium.
  • the rises Pressure which extends through the holes 79, 78 and 36 in the pressure chamber 35th propagates so far that the biasing force of the spring 41 overcome and the Return bolt 40 to the rear on the pivoting piston 68 to due to Bevel 49 is pressed.
  • the transverse piston 33 is lowered onto the workpiece and tense this.
  • the swing clamp 82 has a pivot base 83, on the means of a Socket 84 a pivoting mast 85 is mounted.
  • the mast 85 is here relative to the pivot base 83 rotatable about its longitudinal axis.
  • a displacement 86 is formed, which is about half of its length respectively in the swivel mast 85 and swivel base 83rd located.
  • a pivot piston 87 is guided. This instructs its outer periphery a spiral groove 88, which with a spring-loaded Ball 125 cooperates, which in obstruction of the pivoting movement of Clamping iron 77 as overload fuse from the spiral groove 88 disengages.
  • Fig. 11 shows a possible combination of valves, which ensures that the pressure chamber 35 is supplied with pressure medium only when the Swivel piston 87 has reached its upper end position.
  • valve combination is always advantageous when lifting the pivoting piston in the pressure chamber 89 required pressure in about the Extending the transverse piston 33 required pressure in the pressure chamber 35 corresponds, or the spring pressure on the return bolt 40 is insufficient.
  • Fig. 11 is centrally in the pivot mast 85 below a spring 100 the Riser hole 95 recognizable.
  • the spring 100 presses a valve ball 101 into its seat, so that a bore 102 is closed. Will now through the riser 95th Added pressure medium, presses the resulting pressure continues on the Ball 101 and closes the valve.
  • the pressure medium passes through a Abzweigbohrung 103 against another spring-loaded valve ball 104 and presses this back against the force of the spring 105, so that a channel is released.
  • the Pressure fluid now enters a transverse bore 106 and from there via a Ring groove 107 in the angular bore 36.
  • the pressure chamber 35 above the Querkolbens 33 is acted upon by pressure medium.
  • the swivel mast 85 is not operated via a swivel piston with spiral groove. Rather, the pivoting piston 109 is here in the pivot base 83 below the Swivel mast 85 arranged. He has at its top a transverse Groove 110 into which a pin 111 engages. The pin 111 is connected by a compression spring 112 biased against the pivot piston 109 and can by the trapezoidal Embodiment of the groove 110 in a disability of Disengage clamping swivel movement.
  • a pressure chamber 113 is pressurized via the connection bore A, is the pivot piston 109 in the illustration of FIG. 14 and 15 upwards pressed. He takes the pin 111 with it and thereby turns the Slewing mast 85. Except in the pressure chamber 113, the pressure medium passes through a Ring groove 114 in a channel 115 and from there via a further annular groove 116 in the Angular bore 36. As a result, the pressure chamber 35, as already several times described, supplied for the transverse piston 33 with pressure medium.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannelement zum Spannen von Werkstücken (46), Werkzeugen, Formen oder Vorrichtungen auf Maschinentischen (47) oder Paletten, mit einem beweglichen Positioniermittel (22, 61, 77) und einem an dem Positioniermittel (22, 61, 77) geführten Spannstück (33). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Spannen von Werkstücken (46), Werkzeugen, Formen oder Vorrichtungen auf Maschinentischen (47) oder Paletten mit einem Spannelement (20, 60, 66, 82, 108), welches ein bewegliches Positioniermittel (22, 77) und ein an dem Positioniermittel (22, 77) beweglich geführtes Spannstück (33) aufweist. Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Spannelement und ein Verfahren zu schaffen, bei dem, die Größe der erzeugten Spannkraft nicht ungünstig beeinflußt wird von der Länge eines Positioniermittels (22, 61, 77) durch auf diese einwirkenden Querkräfte und Biegemomente. Das erfindungsgemäße Spannelement ist deshalb dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (33) während der Bewegung des Positioniermittels (22, 61, 77) gesperrt ist, derart, daß es erst am Ende der Bewegung des Positioniermittels (22, 61, 77) betätigbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (33) erst am Ende der Bewegung des Positioniermittels (22, 77) betätigt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannelement zum Spannen von Werkstücken, Werkzeugen, Formen oder Vorrichtungen auf Maschinentischen oder Paletten, mit einem beweglichen Positioniermittel und einem an dem Positioniermittel beweglich geführten Spannstück. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Spannen von Werkstücken, Werkzeugen oder Vorrichtungen mit einem derartigen Spannelement.
Derartige Spannelemente sind z. B. Linearspanner, wie sie in der DE 37 33 676 A1 offenbart sind, oder Schwenkspanner, beispielsweise gemäß DE 101 27 214 A1.
Der aus der DE 37 33 676 A1 bekannte Linearspanner weist einen linear über ein zu spannendes Werkstück bewegbares Positioniermittel, nämlich einen hydraulisch betätigten Kolben auf. Dieser Kolben trägt an seinem freien Ende das Spannstück, welches über Keilflächen beweglich mit dem Kolben verbunden ist. Beim Ausfahren des Kolbens wird das Spannstück gegen einen Anschlag gefahren. Sodann wird der Kolben noch weiter über das Spannstück verschoben, so daß das Spannstück aufgrund der Keilflächen quer zum Kolben bewegt und gegen das zu spannende Werkstück oder dergleichen gedrückt wird. Das Spannelement entwickelt dabei eine Querkraft abhängig von der auf den Kolben wirkenden Kraft und dem Winkel der Keilfläche, über die diese Kraft auf das Spannstück und damit auf das Werkstück oder dergleichen übertragen wird. Gleichzeitig wird als Reaktion auf die Spannkraft der Kolben vom Werkstück weggedrückt, so daß sich ein Biegemoment und eine Querkraft auf den Kolben ergeben, während dieser noch ausgefahren wird. Die Folge ist, daß die Reibung zwischen dem Kolben und der Gehäusebohrung, in welcher der Kolben geführt wird, sich erhöht. Gleichzeitig reduziert sich aufgrund der Reibung des Kolbens die Spannkraft in Abhängigkeit der Kolbenlänge. Dieses Problem verschärft sich noch bei Linearspannern mit weit ausladendem Spannpunkt, also bei großer Kolbenlänge und entsprechend großem Abstand zwischen dem Gehäuse und dem Spannstück in der Spannstellung.
Die gleichen Nachteile treten analog auch bei Schwenkspannern auf. Der in der DE 101 27 214 A1 gezeigte Schwenkspanner weist als Positioniermittel einen in einem Gehäuse schwenk- sowie ein- und ausfahrbar gelagerten, hydraulisch betätigten Schwenkkolben auf. Während eines ersten Teils des Einfahrhubes wird der Schwenkkolben, gesteuert über Spiralnuten am Schwenkkolben, in die Spannstellung verschwenkt. Sodann wird der Kolben über den Rest des Hubes linear eingefahren und dadurch das Werkstück mittels eines am Schwenkkolben angebrachten Spanneisens, an dem das Spannstück angebracht ist, gespannt. Auch hier treten während der Spannbewegung im Spanneisen und im Schwenkkolben Biegemomente und Querkräfte auf, durch welche der mit dem Spanneisen fest verbundene Schwenkkolben in seiner Gehäuse-Lagerbohrung während seiner Axialbewegung durch Verkantung erhöhte Lager-Reibung erzeugt, die mit jeder Verlängerung des Spanneisenhebelarms proportional ansteigt und die Spannkraft stark reduziert.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Spannelement und ein Verfahren zu schaffen, bei dem, die Größe der erzeugten Spannkraft nicht ungünstig beeinflußt wird von der Länge eines Spanneisens oder eines Positioniermittels durch auf diese einwirkenden Querkräfte und Biegemomente.
Zur Lösung dieses Problems ist das erfindungsgemäße Spannelement dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück während der Bewegung des Positioniermittels gesperrt ist, derart, daß es erst am Ende der Bewegung des Positioniermittels betätigbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück erst am Ende der Bewegung des Positioniermittels betätigt wird.
Erfindungsgemäß ist also sichergestellt, daß der Kolben zunächst vollständig ausgefahren bzw. der Schwenkkolben vollständig verschwenkt wird. Erst bei Stillstand des (Schwenk-)Kolbens in der Endlage wird das Spannstück betätigt und gegen das Werkstück oder dergleichen zum Spannen desselben gefahren. Erst in diesem Moment treten Querkräfte und ein Biegemoment auf den (Schwenk-)Kolben auf. Der (Schwenk-)Kolben steht dann bereits still, so daß es nicht mehr zu einer erhöhten Reibung kommt. Da das Spannstück gesondert betätigt wird, ist die Spannkraft unabhängig von der Ausladung des Spannpunktes frei wählbar.
Nach einer konstruktiven Weiterbildung der Erfindung eignet sich zum Arretieren bzw. Sperren des Spannstücks während der Bewegung des Positioniermittels besonders ein Rückholbolzen. Dieser ist vorzugsweise durch eine Druckfeder in seine Arretierstellung vorgespannt, so daß sich als Grundstellung immer die vorgespannte Stellung ergibt. Bei einem Ausfall der Druckmittelversorgung ist sichergestellt, daß das Spannstück arretiert ist. Der Rückholbolzen selbst greift nach einer Weiterbildung der Erfindung in eine Ausnehmung im Spannstück ein. Dabei kann die Ausnehmung eine Ausbuchtung aufweisen, so daß die zum Lösen des Rückholbolzens aus der Arretierstellung erforderliche Druckkraft erhöht ist und so die Sicherheit, daß der Rückholbolzen nicht ungewollt aus der Arretierstellung entweicht, noch vergrößert ist.
Weiterhin kann die Ausnehmung mit einer Schräge versehen sein, so daß durch Betätigen des Rückholbolzens in Richtung auf das Spannstück das Spannstück eingefahren wird. Hierdurch ist ein gesondertes Betätigungsmittel für das Spannstück im Einfahren desselben überflüssig. Der Rückholbolzen selbst ist dabei vorzugsweise druckmittelbetätigt.
Druckräume für das Spannstück und für den Rückholbolzen korrespondieren vorzugsweise mit Druckräumen zum Betätigen des Positioniermittel in die eine oder jeweils andere Richtung. Hierdurch kann das gesamte Spannelement mit nur zwei Druckmittelanschlüssen, einem Anschluß zum Spannen und einem Anschluß zum Lösen, versorgt werden.
Bei einem zylindrischen Positioniermittel lassen sich Schrägstellungen des Spannstücks realisieren, in dem das Positioniermittel um seine Längsachse verdreht wird. Dabei sollte das Positioniermittel aber in seiner jeweiligen Schrägstellung fixiert sein. Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Positioniermittel zum einen eine Bohrung zur Aufnahme des Rückholbolzens und zum anderen eine weitere Bohrung mit einer Aufweitung zur Aufnahme eines Positionierstiftes aufweist. Zumindest diese Bohrung ist außermittig und dient dazu, über den Positionierstift die Winkellage des Positioniermittels zu fixieren. Bei einer Weiterbildung dieses Erfindungsgedanken ist die Bohrung zur Aufnahme des Positionierstiftes gleichzeitig ein Druckmittelkanal zum Verbinden des Druckraums für das Spannstück mit dem Druckraum für das Positioniermittel. Gesonderte Bohrungen werden hierdurch vermieden. Zur Freigabe des Kanals sollte das Positioniermittel dabei mit einer Abflachung versehen sein. Weiterhin ist es möglich, den Positionierstift nur in einer Aufweitung dieser Bohrung vorzusehen. Außerhalb des Bereichs des Positionierstiftes kann die Bohrung schmaler ausgebildet sein.
Das Positioniermittel selbst kann einteilig ausgebildet werden, wobei es dann stirnseitig sozusagen von hinten, also von der den späteren Spannstück abgewandten Seite in sein Gehäuse eingeschoben wird. Anschließend wird dann noch eine Buchse zur Aufnahme des Spannstücks eingeschraubt und das Spannstück eingesetzt. Alternativ ist es auch möglich, daß Positioniermittel zweiteilig auszubilden, nämlich mit einem aufgeschraubten Kolbenring. In diesem Fall wird das Positioniermittel von der anderen Seite, also von der dem späteren Spannstück zugewandten Stirnseite in sein Gehäuse eingeschoben und sodann von der anderen Seite der Kolbenring aufgeschraubt. Diese Variante ist zwar etwas teurer, bietet aber den Vorteil, größere Hübe für das Spannstück vorsehen zu können.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind als sogenannte Schwenkspanner ausgebildet. Dabei wird eine Schwenkbewegung des Schwenkspanners über einen Axialhub eines Hubkolbens ausgeführt, an dem ein Spanneisen, das im vorliegenden Fall dem Positioniermittel entspricht, angebracht ist. Das Spanneisen führt also ebenfalls auch eine Höhenbewegung aus. Bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist hingegen vorgesehen, einen in seiner Längsachse unverschieblichen Schwenkmast vorzusehen. Dieser ist drehbeweglich zwischen einem Schwenksockel und einer Schwenkbuchse eingespannt. Innerhalb des Schwenksockels und dem Schwenkmast sind stirnseitig zueinander korrespondierende Bohrungen angeordnet, in denen ein Schwenkkolben verschieblich angeordnet ist. Dieser weist die übliche Spiralnut auf, über den die Schwenkbewegung erzeugt wird. Über eine Längsnut und eine damit zusammenwirkendes Getriebemittel, insbesondere ein Stift oder eine Kugel wird diese Schwenkbewegung auf den Schwenkmast übertragen. Ein solcher Schwenkspanner baut flach. Die erforderliche Spannbewegung wird alleine durch das Absenken des Spannstücks erreicht.
Eine andere Alternative eines noch flacheren Schwenkspanners sieht vor, einen quasi liegend angeordneten, also quer zur Längsrichtung des Schwenkmastes verschieblich angeordneten Schwenkkolben vorzusehen. Dieser weist seinerseits ein Getriebeglied, insbesondere eine trapezförmige Nut auf, die mit einem an der unteren Stirnseite des Schwenkmastes angeordneten korrespondierenden Getriebeglied, insbesondere einem Stift zusammenwirkt. Durch die Hin- und Herbewegung des Schenkkolbens wird dann über die Trapeznut und den Stift die Schwenkbewegung des Schwenkmastes erzeugt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
ein erstes Spannelement mit den Erfindungsmerkmalen im Längsschnitt,
Fig. 2
das Spannelement gemäß Fig. 1 in Draufsicht,
Fig. 3
das Spannelement gemäß Fig. 1 in Vorderansicht,
Fig. 4
eine Befestigungsvariante des Spannelementes gemäß Fig. 1 im Längsschnitt,
Fig. 5
ein zweites Spannelement mit den Erfindungsmerkmalen im Längsschnitt,
Fig. 6
das Spannelement gemäß Fig. 5 in Draufsicht,
Fig. 7
das Spannelement gemäß Fig. 5 in Rückansicht,
Fig. 8
das Spannelement gemäß Fig. 5 in Vorderansicht,
Fig. 9
ein drittes Spannelement mit den Erfindungsmerkmalen im Längsschnitt,
Fig. 10
ein viertes Spannelement mit den Erfindungsmerkmalen im Längsschnitt,
Fig. 11
das Spannelement gemäß Fig. 10 im Teilschnitt in der Ebene XI - XI,
Fig. 12
das Spannelement gemäß Fig. 10 im Teilschnitt in der Ebene XII,
Fig.13
ein weiteres Spannelement mit den Erfindungsmerkmalen im Längsschnitt,
Fig. 14
das Spannelement gemäß Fig. 13 in Draufsicht, teilweise geschnitten,
Fig. 15
das Spannelement gemäß Fig. 13 im Schnitt in der Ebene XV - XV gemäß Fig. 14.
Das in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Spannelement, nämlich Linearspanner 20, weist eine in einem Gehäuse 21 geführte Kolbenstange 22 als Positioniermittel auf. Konkret ist die Kolbenstange 22 in einer Gehäusebohrung 23 geführt und durch einen Dichtring, nämlich einen O-Ring 24, gegenüber dem Gehäuse 21 gedichtet. Ein Abstreifring 25 an der freien Stirnseite der Gehäusebohrung 23 verhindert, daß Späne oder vergleichbare Verunreinigungen in die Gehäusebohrung 23 gelangen.
Die Gehäusebohrung 23 geht in eine Bohrung 26 größeren Durchmessers über. Deshalb ist auf dem hinteren Stirnende der Kolbenstange 22 ein Kolbenring 27 mit zu der Bohrung 26 korrespondierendem Durchmesser aufgeschraubt. Der Kolbenring 27 ist in an sich bekannter Weise durch O-Ringe 28 und 29 gegenüber dem Gehäuse 21 bzw. der Kolbenstange 22 gedichtet. Schließlich ist in die Bohrung 26 ein Deckel 30 zum Verschließen derselben eingeschraubt und ebenfalls durch einen O-Ring 31 gegenüber dem Gehäuse 21 gedichtet.
Die Kolbenstange 22 trägt an ihrem freien, aus dem Gehäuse 21 herausragenden Ende einen Hammerkopf 32, in dem ein Querkolben 33 als Spannstück geführt ist. Der Querkolben 33 ist wiederum durch einen O-Ring 34 gegenüber dem Hammerkopf 32 gedichtet. So bildet sich in der Darstellung gemäß Fig. 1 oberhalb des Querkolbens 33 ein Druckraum 35, der über eine Winkelbohrung 36 mit einem Druckraum zwischen der Kolbenstange 22 bzw. dem Kolbenring 27 einerseits und dem Deckel 30 kommuniziert. Die Winkelbohrung 36 ist an ihrem anderen, dem Hammerkopf 32 zugeordneten Ende durch einen Stopfen 38 verschlossen.
In der Kolbenstange 22 ist in einer Bohrung 39 ein Rückholbolzen 40 geführt und gegenüber der Bohrung 39 gesichert. Der Rückholbolzen 40 stützt sich über eine Druckfeder 41 gegen eine Verschlußschraube 42 an dem Deckel 30 zugewandten Ende der Bohrung 39 ab. Die Verschlußschraube 42 ist gegenüber der Bohrung 39 ebenfalls gedichtet, so daß der Raum zwischen der Verschlußschraube 42 und dem Rückholbolzen 40 einen Druckraum 43 bildet. Der Rückholbolzen 40 greift mit seiner Spitze 44 in eine Ausnehmung 45 seitlich am Querkolben 33 ein.
Das insoweit beschriebene Spannelement 20 arbeitet wie folgt: Zum Spannen eines Werkstückes 46 auf einem Maschinentisch 47 oder dergleichen wird zunächst der Druckraum 37 zwischen dem Deckel 30 einerseits und dem Kolbenring 27 und der Kolbenstange 22 andererseits mit Druckmittel beaufschlagt (Anschlußbohrungen 48). Die Kolbenstange 22 fährt nun in die strichpunktiert dargestellte Endstellung aus. Da sich der Druck in dem Druckraum 37 über die Winkelbohrung 36 auch in den Druckraum 35 im Hammerkopf 32 fortpflanzt, muß verhindert werden, daß der Querkolben 33 bereits ausgefahren wird. Dieses verhindert der durch die Druckfeder 41 vorgespannte Rückholbolzen 40. Erst wenn die Kolbenstange 22 ihre strichpunktiert dargestellte Endstellung eingenommen hat, wächst der Druck im Druckraum 35 so weit an, daß über eine Schräge 49 soviel Druck in Längsrichtung auf den Rückholbolzen 40 ausgeübt wird, daß die Vorspannkraft der Druckfeder 41 überwunden wird. Der Querkolben 33 wird nun in die Spannstellung ausgefahren und klemmt das Werkstück 46.
Zum Entspannen wird zunächst der Druck aus dem Druckraum 37 und entsprechend aus dem Druckraum 35 abgelassen. Sodann, oder nahezu gleichzeitig, wird ein Druckraum 50 vor dem Kolbenring 27 über eine Anschlußbohrung 51 mit Druckmittel beaufschlagt. Über eine Verbindungsbohrung 52 in der Kolbenstange 22 kann sich der Druck in den Druckraum 43 fortpflanzen. Hierdurch wird der Rückholbolzen 40 nach vorn gegen den Querkolben 33 gedrückt und dadurch über die Schräge 49 der Querkolben 33 in den Hammerkopf 32 eingezogen. Sobald der Rückholbolzen 40 und entsprechend der Querkolben 33 in die ausgezogene Endstellung gelangt sind, steigt der Druck im Druckraum 50 so weit an, daß nun auch die Kolbenstange 22 eingezogen wird. Das Spannelement befindet sich nun wieder in der eingezogen dargestellten Stellung.
Um die Endstellung der Kolbenstange 22 zu kontrollieren, können im Gehäuse geeignete Sensoren, beispielsweise induktive oder kapazitive Aufnehmer 53 und 54 angeordnet sein. Mit Hilfe eines in der Kolbenstange 22 eingelassenen Magneten 55 oder Bohrungen meldet der rückwärtige Aufnehmer 54 die eingefahrene Stellung und der hammerkopfseitige Aufnehmer 53 die ausgefahrene Stellung der Kolbenstange 22.
Die Kolbenstange 22 und entsprechend der Kolbenring 27 weisen einen runden Querschnitt auf. Entsprechend sind auch die Bohrungen 23 und 26 mit rundem Querschnitt ausgebildet. Es ist so möglich, die Kolbenstange 22 um ihre Längsachse zu verdrehen und auch schräge Spannstellungen, beispielsweise wie in Fig. 3 gezeigt, zu ermöglichen. Gegebenenfalls können geeignete Mittel vorgesehen sein, um die Kolbenstange 22 in ihrer jeweiligen Winkelstellung zu arretieren. Dieses geschieht im konkreten Fall über einen Positionierstift 119, der in eine Aufweitung 120 der Winkelbohrung 36 eingreift. Der Positionierstift 119 ist an seiner Oberseite abgeflacht, so daß ein Kanal 121 für das Druckmittel entsteht. Der Positionierstift 119 greift weiterhin in eine Sackbohrung 122 im Deckel 30 ein und positioniert so die Kolbenstange 22 gegenüber dem Deckel 30. Hiermit wird über den Deckel 30 auch die Winkelstellung der Kolbenstange 22 bestimmt, wobei der Deckel 30 gegebenenfalls über Abstimmscheiben in dieser Winkelstellung beim Einschrauben in das Gehäuse 21 gekontert, oder durch Klemmschrauben in seiner Lage festgehalten wird.
In den Fig. 1 bis 3 ist eine Variante dieses Spannelementes gezeigt, bei der das Spannelement 20 auf dem Maschinentisch 47 mittels Befestigungsschrauben 56 aufgeschraubt ist. Bei der Variante gemäß Fig. 4 ist das Gehäuse 21 mit einem Flansch 57 versehen, so daß das Spannelement 20 mit seinem Hammerkopf 32 durch eine Plattenbohrung oder durch die Bohrung eines Ständers 58 ragen und mit dergleichen verschraubt werden kann (Befestigungsschrauben 59).
Das in den Fig. 5 bis 8 gezeigte Spannelement, nämlich Linearspanner 60, entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Linearspanner 20. Gleiche Bauteile sind deshalb mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Wesentlicher Unterschied ist, daß kein gesondert aufgeschraubter Kolbenring vorgesehen ist. Vielmehr ist die Kolbenstange 61 einstückig ausgebildet mit einer Verdickung 62 im hinteren, dem Deckel 30 zugewandten Bereich. Da die Kolbenstange 61 nun von hinten bei abgeschraubtem Deckel 30 in das Gehäuse 21 eingesetzt werden muß, weist sie auch keinen ausgeprägten Hammerkopf auf. Vielmehr ist in die Bohrung für den Querkolben 33 lediglich von unten eine Buchse 63 eingesetzt, welche auch einen Abstreifring 64, der das Eindringen von Verschmutzungen verhindert, trägt.
In Fig. 5 ist zusätzlich der maximale Ausfahrhub H1 der Kolbenstange 61 eingezeichnet. Es ist gut zu erkennen, daß dieser maximale Hub H1 der Länge des Druckraumes 50 für die Einfahrbewegung der Kolbenstange 61 im eingefahrenen Zustand der Kolbenstange 61 entspricht. Ferner ist der Hub H2 des Querkolbens 33 angegeben.
Ein weiterer Unterschied des Linearspanners 60 zum Linearspanner 20 besteht darin, daß die Ausnehmung 45 im unteren Bereich mit einer Ausbuchtung 65 versehen ist. Hierdurch wird der Querkolben 33 noch sicherer in der eingefahrenen Position gehalten. Es muß ein noch größerer Druck im Druckraum 35 aufgebaut werden, um das Werkstück 46 zu spannen, als bei dem Linearspanner 20 gemäß Fig. 1 bis 4.
Schließlich unterscheidet sich der Linearspanner 60 von dem Linearspanner 20 noch dadurch, daß die Anschlußbohrungen 48 und 51 mit Zuleitungen A bzw. B im Maschinentisch 47 korrespondieren. Diese Variante bietet sich insbesondere dann an, wenn mehrere Linearspanner 60 mit einer gemeinsamen Druckmittelversorgung gleichzeitig bedient werden. Darüber hinaus bietet sich diese Variante auch dann an, wenn der Linearspanner 60 anstatt auf einem Maschinentisch 47 auf einer Werkstückwechselpalette angebracht ist. In solchen Fällen erfolgt die Druckmittelversorgung häufig ebenfalls über die Werkstückwechselpalette.
Die insoweit beschriebenen Linearspanner 20 und 60 sind immer dann vorteilhaft einsetzbar, wenn Werkstücke 46 mit einem großen Ausfahrhub der Kolbenstange 22 bzw. 61 gespannt werden sollen. Dieses ist jedoch aufgrund räumlicher Gegebenheiten an Werkzeugmaschinen oder dergleichen nicht immer möglich. In solchen Fällen werden dann Schwenkspanner eingesetzt, bei denen ein Spanneisen 77 über das zu spannende Werkstück 46 geschwenkt und sodann durch Absenken des Spanneisens 77 das Werkstück 46 gespannt wird. Auch in solchen Schwenkspannern läßt sich die Erfindung vorteilhaft integrieren, wie nachfolgend in den in Fig. 9 bis 15 dargestellten Varianten erläutert wird.
Der in Fig. 9 gezeigte Schwenkspanner 66 weist ein Schwenkgehäuse 67 auf, in welchem ein Schwenkkolben 68 geführt ist. Konkret ist der Schwenkkolben 68 einerseits in einer Zylinderbohrung 69 und andererseits in einer die Zylinderbohrung 69 verschließenden Führungsbuchse 70 geführt und in an sich bekannter Weise gedichtet. Der Schwenkkolben 68 weist eine tellerartige Verdickung 71 auf, welche die Zylinderbohrung 69 in zwei Druckräume 72 und 73 unterteilt. Dabei wird der Druckraum 72 über die Anschlußbohrung A mit Drucköl zum Spannen in nachfolgend noch näher zu beschreibender Weise versorgt, während der Druckraum 73 über die Anschlußbohrung B zum Entspannen mit Druckmittel versorgt wird.
Der Schwenkkolben 68 setzt sich nach unten in einem schmaleren Zapfen 74 fort, welcher in vorliegendem Fall einen kleineren Durchmesser als der Schwenkkolben 68 aufweist. Der Zapfen 74 trägt eine von Schwenkspannern an sich bekannte Spiralnut 75, welche ebenfalls in an sich bekannter Weise mit einer feststehenden, druckfederbelasteten Kugel 76 kooperiert und durch den Hub des Schwenkkolbens 68 für eine Schwenkbewegung desselben sorgt. Der Winkelbereich, über welchen sich die Spiralnut 75 erstreckt, bestimmt dabei den Schwenkwinkel des Schwenkkolbens 68. An das freie Ende des Schwenkkolbens 68 ist ein Spanneisen 77 unverdrehbar mit dem Schwenkkolben 68 angebracht. Dieses Spanneisen 77 trägt analog der Kolbenstange 22 des Linearspanners 20 bzw. der Kolbenstange 61 des Linearspanners 60 den Querkolben 33, so daß hier gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Der Druckraum 35 für die Ausfahrbewegung des Querkolbens 33 korrespondiert über die Winkelbohrung 36 mit einer Querbohrung 78 im Schwenkkolben 68, welche wiederum über eine Steigbohrung 79 mit dem Druckraum 72 für die Spannbewegung des Schwenkspanners 66 korrespondiert. Der Druckraum 43 korrespondiert über eine Steigbohrung 80 und einer Querbohrung 81 mit dem Druckraum 73 für das Entspannen des Schwenkspanners 66. Der Druckraum 43 geht im vorliegenden Fall quer durch den Schwenkkolben 68 hindurch. Er wird einerseits, wie bereits oben anhand der Linearspanner 20 und 60 beschrieben, durch die Verschlußschraube 42 und andererseits durch den Rückholbolzen 40 begrenzt und nimmt die Druckfeder 41 auf. Verschlußschraube 42 und Rückholbolzen 40 sind dabei im Spanneisen 77 angeordnet.
Die Funktionsweise des Schwenkspanners 66 ist analog der Funktionsweise der Linearspanner 20 bzw. 60. Zum Spannen des Schwenkspanners 66 wird über die Anschlußbohrung A der Druckraum 72 mit Druckmittel beaufschlagt. Hierdurch wird der Schwenkkolben 68 in der Darstellung gemäß Fig. 1 nach unten gedrückt, wodurch er sich aufgrund der Spiralnut 75 um den entsprechenden, vorgewählten Winkelbetrag verschwenkt. Sobald der Schwenkkolben 68 vollständig verschwenkt ist, und axial plan- und bewegungsfrei im Schwenkgehäuse 67 anliegt, steigt der Druck, welcher sich über die Bohrungen 79, 78 und 36 in den Druckraum 35 fortpflanzt, so weit an, daß die Vorspannkraft der Feder 41 überwunden und der Rückholbolzen 40 nach hinten auf den Schwenkkolben 68 zu aufgrund der Schräge 49 gedrückt wird. Der Querkolben 33 wird auf das Werkstück abgesenkt und spannt dieses.
Zum Entspannen wird der Druck von den Druckräumen 35 und 72 abgelassen. Gleichzeitig oder geringfügig zeitlich versetzt dazu wird der Druckraum 73 über die Anschlußbohrung B mit Druckmittel versorgt. Der sich in dem Druckraum 73 aufbauende Druck pflanzt sich über die Bohrungen 80 und 81 in den Druckraum 43 fort. Hierdurch wird zunächst der Rückholbolzen 40 nach vorne auf den Querkolben 33 zu gedrückt und dadurch über die Schräge 49 der Querkolben 33 wieder eingezogen. Sodann wird infolge eines weiteren Ansteigens des Hydraulikdrucks der Schwenkkolben 68 nach oben gedrückt und dadurch infolge der Spiralnut 75 zurückgeschwenkt.
Bei dem Schwenkspanner gemäß Fig. 9 führt das Spanneisen 77 nur während der Schwenkbewegung noch einen dem Hub des Schwenkkolbens 68 entsprechenden Hub aus. Dieses ist nicht immer gewünscht und bei den in Fig. 10 bis 15 gezeigten Schwenkspannern 82 und 108 vermieden: Hier vollführt das Spanneisen 77 nur eine reine Schwenkbewegung ohne Axialhub. Der Vorteil: Die Schwenkspanner bauen niedriger und deren Schwenkmast 85 ist vor Verschmutzung besser geschützt.
Der Schwenkspanner 82 weist einen Schwenksockel 83 auf, auf den mittels einer Buchse 84 ein Schwenkmast 85 angebracht ist. Der Schwenkmast 85 ist dabei gegenüber dem Schwenksockel 83 um seine Längsachse verdrehbar. In dem Schwenksockel 83 und dem Schwenkmast 85 ist ein Hubraum 86 gebildet, der sich etwa zur Hälfte seiner Länge jeweils im Schwenkmast 85 und Schwenksockel 83 befindet. In diesem Hubraum 86 ist ein Schwenkkolben 87 geführt. Dieser weist an seinem Außenumfang eine Spiralnut 88 auf, die mit einer druckfederbelasteten Kugel 125 kooperiert, welche bei Behinderung der Schwenkbewegung des Spanneisens 77 als Überlast-Sicherung aus der Spiralnut 88 ausrastet. Zum Spannen des Schwenkspanners wird über den Druckmittelanschluß A ein Druckraum 89 unterhalb des Schwenkkolbens 87 mit Druckmittel beaufschlagt. Der Schwenkkolben 87 wird dadurch in der Darstellung gemäß Fig. 10 angehoben und so infolge der Spiralnut 88 der Schwenkkolben 87 verschwenkt, wobei wiederum der Winkelbereich der Spiralnut 88 auch den Schwenkwinkel bestimmt. Über eine in einer Nut 90 am Schwenkkolben 87 geführten Kugel 91 wird diese Schwenkbewegung auf den Schwenkmast 85 übertragen. An das freie Ende des Schwenkmastes 85 ist wieder ein Spanneisen 77 unverdrehbar angebracht. Als Verdrehsicherung dient im vorliegenden Fall eine weitere Kugel 92. Nachdem der Schwenkkolben 87 vollständig angehoben ist, also der Schwenkmast 85 und damit das Spanneisen 77 vollständig verschwenkt ist, steigt der Druck im Druckraum 89 weiter an. Dieser Druck pflanzt sich über eine Steigbohrung 93, ein in dem Schwenkkolben 87 einerseits und dem Schwenkmast 85 andererseits dichtend geführten Verbindungsrohr 94, eine weitere Steigbohrung 95 im Schwenkmast 85 und einer Querbohrung 96 sowie die Winkelbohrung 36 in den Druckraum 35 für die Ausfahrbewegung des Querkolbens 33 fort. Der Druck in dem Druckraum 35 steigt dabei so weit an, daß die Vorspannkraft der Druckfeder 41 überwunden und der Rückholbolzen 40 aus der Ausbuchtung 65 heraus und auf den Schwenkmast 85 zu gedrückt wird. Dabei wird der Querkolben 33 auf das Werkstück 46 abgesenkt und spannt dieses.
Zum Entspannen wird wiederum über den Druckmittelanschluß A der Druck aus den Druckräumen 35 und 89 abgelassen. Gleichzeitig oder zeitlich leicht verzögert wird über die Anschlußbohrung B über einen Kanal 97 ein in Fig. 10 nicht erkennbarer Druckraum 124 oberhalb des Schwenkkolbens 87 mit Druckmittel beaufschlagt. Dieser Druckraum korrespondiert über eine Winkelbohrung 98 mit dem Druckraum 43 für den Rückholbolzen 40. Der Rückholbolzen 40 wird dadurch wieder auf den Querkolben 33 zu gedrückt und drückt dadurch den Querkolben 33 über die Schräge 49 nach oben, so daß der Querkolben 33 in das Spanneisen 77 eingezogen wird. Eine federbelastete Kugel 99 verhindert in dieser Stellung, daß bereits jetzt der Schwenkkolben 87 nach unten gedrückt wird. Erst durch weiteres Ansteigen des Hydraulikdrucks, nachdem der Querkolben 33 eingezogen ist, wird die Kraft der Kugel 99 überwunden und der Schwenkkolben nach unten gedrückt. Hierdurch wird sodann der Schwenkkolben 87 selbst und mit ihm der Schwenkmast 85 und das Spanneisen 77 zurückgeschwenkt.
Fig. 11 zeigt eine mögliche Ventilkombination, durch welche sichergestellt ist, daß der Druckraum 35 erst dann mit Druckmittel versorgt wird, wenn der Schwenkkolben 87 seine obere Endstellung erreicht hat. Eine solche Ventilkombination ist insbesondere immer dann vorteilhaft, wenn der zum Anheben des Schwenkkolbens im Druckraum 89 erforderliche Druck in etwa dem zum Ausfahren des Querkolbens 33 erforderlichen Druck im Druckraum 35 entspricht, oder der Federdruck auf den Rückholbolzen 40 nicht ausreicht.
In Fig. 11 ist mittig im Schwenkmast 85 unterhalb einer Feder 100 die Steigbohrung 95 erkennbar. Die Feder 100 drückt eine Ventilkugel 101 in ihren Sitz, so daß eine Bohrung 102 verschlossen ist. Wird nun durch die Steigbohrung 95 Druckmittel zugefügt, drückt der dadurch entstehende Druck weiter auf die Kugel 101 und schließt das Ventil. Das Druckmittel gelangt durch eine Abzweigbohrung 103 gegen eine weitere federbelastete Ventilkugel 104 und drückt diese gegen die Kraft der Feder 105 zurück, so daß ein Kanal freigegeben wird. Das Druckmittel gelangt nun in eine Querbohrung 106 und von dort über eine Ringnut 107 in die Winkelbohrung 36. Der Druckraum 35 oberhalb des Querkolbens 33 wird mit Druckmittel beaufschlagt. Beim Entspannen wird in der oben beschriebenen Weise Druck auf den Rückholbolzen 40 gegeben, der versucht, den Querkolben 33 einzuziehen. Hierdurch steigt ebenfalls der Druck im Druckraum 35, was sich zurück über die Winkelbohrung 36 und die Ringnut 107 in die Querbohrung 106 fortpflanzt. Die Ventilkugel 104 wird, unterstützt durch die Druckfeder 105, geschlossen. Gleichzeitig steigt der Druck auf die Ventilkugel 101 so stark, daß diese aus ihrem Sitz gedrückt und ein Kanal freigegeben wird. Das Druckmittel kann nun durch die Steigbohrung 95 abfließen.
Bei dem in den Fig. 13 bis 15 gezeigten besonders niedrigen Schwenkspanner 108 wird der Schwenkmast 85 nicht über einen Schwenkkolben mit Spiralnut betätigt. Vielmehr ist der Schwenkkolben 109 hier im Schwenksockel 83 unterhalb des Schwenkmastes 85 angeordnet. Er weist an seiner Oberseite eine querverlaufende Nut 110 auf, in die ein Stift 111 eingreift. Der Stift 111 ist durch eine Druckfeder 112 gegen den Schwenkkolben 109 vorbelastet und kann durch die trapezförmige Ausgestaltung der Nut 110 bei einer Behinderung der Spanneisenschwenkbewegung ausrasten.
Wird nun über die Anschlußbohrung A ein Druckraum 113 mit Druck beaufschlagt, wird der Schwenkkolben 109 in der Darstellung gemäß Fig. 14 und 15 nach oben gedrückt. Dabei nimmt er den Stift 111 mit und verdreht dadurch den Schwenkmast 85. Außer in den Druckraum 113 gelangt das Druckmittel über eine Ringnut 114 in einen Kanal 115 und von dort über eine weitere Ringnut 116 in die Winkelbohrung 36. Hierdurch wird der Druckraum 35, wie bereits mehrfach beschrieben, für den Querkolben 33 mit Druckmittel versorgt.
Zum Entspannen wird wieder Druckmittel über den Druckmittelanschluß B zugeführt, welches über einen Kanal 117 im Schwenksockel 83 und eine Steigbohrung 118 in den Druckraum 43 für den Rückholbolzen 40 gelangt. Der Querkolben 33 wird dadurch in der bereits mehrfach oben beschriebenen Weise eingezogen. Sodann steigt der Druck so weit an, daß auch der Schwenkkolben 109 wieder zurückgedrückt und damit das Spanneisen 77 über den Schwenkmast 85 wieder zurückgeschwenkt wird.
Bezugszeichenliste:
20
Linearspanner
21
Gehäuse
22
Kolbenstange
23
Gehäusebohrung
24
O-Ring
25
Abstreifring
26
Bohrung
27
Kolbenring
28
O-Ring
29
O-Ring
30
Deckel
31
O-Ring
32
Hammerkopf
33
Querkolben
34
O-Ring
35
Druckraum
36
Winkelbohrung
37
Druckraum
38
Stopfen
39
Bohrung
40
Rückholbolzen
41
Druckfeder
42
Verschlußschraube
43
Druckraum
44
Spitze
45
Ausnehmung
46
Werkstück
47
Maschinentisch
48
Anschlußbohrung
49
Schräge
50
Druckraum
51
Anschlußbohrung
52
Verbindungsbohrung
53
Aufnehmer
54
Aufnehmer
55
Magnet
56
Befestigungsschrauben
57
Flansch
58
Ständer
59
Schraube
60
Linearspanner
61
Kolbenstange
62
Verdickung
63
Buchse
64
Abstreifring
65
Ausbuchtung
66
Schwenkspanner
67
Schwenkgehäuse
68
Schwenkkolben
69
Zylinderbohrung
70
Führungsbuchse
71
Verdickung
72
Druckraum
73
Druckraum
74
Zapfen
75
Spiralnut
76
Kugel
77
Spanneisen
78
Querbohrung
79
Steigbohrung
80
Steigbohrung
81
Querbohrung
82
Schwenkspanner
83
Schwenksockel
84
Buchse
85
Schwenkmast
86
Hubraum
87
Schwenkkolben
88
Spiralnut
89
Druckraum
90
Nut
91
Kugel
92
Kugel
93
Steigbohrung
94
Verbindungsrohr
95
Steigbohrung
96
Querbohrung
97
Kanal
98
Winkelbohrung
99
Kugel
100
Feder
101
Ventilkugel
102
Bohrung
103
Abzweigbohrung
104
Ventilkugel
105
Feder
106
Querbohrung
107
Ringnut
108
Schwenkspanner
109
Schwenkkolben
110
Nut
111
Stift
112
Druckfeder
113
Druckraum
114
Ringnut
115
Kanal
116
Ringnut
117
Kanal
118
Steigbohrung
119
Positionierstift
120
Aufweitung
121
Kanal
122
Sackbohrung
123
Druckraum
124
Druckraum
125
Kugel

Claims (15)

  1. Spannelement zum Spannen von Werkstücken (46), Werkzeugen, Formen oder Vorrichtungen auf Maschinentischen (47) oder Paletten, mit einem beweglichen Positioniermittel (22, 61, 77) und einem an dem Positioniermittel (22, 61, 77) geführten Spannstück (33), dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (33) während der Bewegung des Positioniermittels (22, 61, 77) gesperrt ist, derart, daß es erst am Ende der Bewegung des Positioniermittels (22, 61, 77) betätigbar ist.
  2. Spannelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (33) mittels eines, insbesondere in seiner Arretierstellung durch eine Druckfeder (41) vorgespannten und/oder druckmittelbetätigten, Rückholbolzens (40) in der eingefahrenen Stellung gesichert ist.
  3. Spannelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückholbolzen (40) in eine Ausnehmung (45), insbesondere mit einer Ausbuchtung (65), im Spannstück (33) eingreift.
  4. Spannelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (45) mit einer Schräge (49) versehen ist, derart, daß durch Betätigen des Rückholbolzens (40) in Richtung auf das Spannstück (33) das Spannstück (33) eingefahren wird.
  5. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckraum (35) für das Spannstück (33) mit einem Druckraum (37, 72, 89, 113) korrespondiert.
  6. Spannelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckraum (41) für den Rückholbolzen (40) mit einem Druckraum (50, 73, 123, 124) korrespondiert.
  7. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Positioniermittel (22, 61) zwei in Längsrichtung des Positioniermittels (22, 61) verlaufende, außermittig angeordnete Bohrungen (39, 36) aufweist, von denen die eine Bohrung (39) den Rückholbolzen (40) und die andere Bohrung (36) in einer Aufweitung (120) derselben eine Positionierstift (119) zum Fixieren einer Winkellage des Positioniermittels (22, 61) um seine Längsachse aufnimmt.
  8. Spannelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Bohrung (36) gleichzeitig ein Druckmittelkanal zum Verbinden des Druckraum (35) für das Spannstück (33) mit dem Druckraum (37) für das Positioniermittel ist, insbesondere wobei der Positionierstift (119) zur Freigabe des Druckmittelkanals abgeflacht ist (Kanal 121).
  9. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Positioniermittel (22) mit einem aufgeschraubten Kolbenring (27), wobei an seinem freien Ende ein Hammerkopf (32) zur Aufnahme des Spannstücks (33) angebracht ist.
  10. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Positioniermittel (61) einteilig ausgebildet ist, und insbesondere mit einer in das freie Ende des Positioniermittels (61) eingeschraubten Buchse (63) versehen ist.
  11. Spannelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Positioniermittel als Spanneisen (77) eines Schwenkspanners (66, 82, 108) ausgebildet ist und zwei zueinander parallele Bohrungen aufweist, von denen die eine Bohrung einen Schwenkkolben (68) bzw. einen Schwenkmast (85) aufnimmt, während die andere Bohrung das Spannstück (33) aufnimmt, insbesondere wobei der Schwenkmast (85) einen Bund aufweist, mittels dessen der Schwenkmast (85) zwischen einem Schwenksockel (82) und einem Schwenkbuchse (84) gehalten wird.
  12. Spannelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkmast (85) mittig eine Bohrung zur Aufnahme eines verschieblich darin angeordneten Schwenkkolben (87) aufweist, wobei an die Bohrung eine Druckmittelbohrung (95) anschließt, welche über ein Verbindungsrohr (92) mit einer Druckmittelbohrung (93) im Schwenkkolben (87) korrespondiert, insbesondere wobei die gedichtete Länge des Verbindungsrohres (92) mehr als doppelt so lang ist, wie der Hub des Schwenkkolbens (87), wobei das Verbindungsrohr (92) jeweils weiter in den Schwenkmast (85) und den Schwenkkolben (87) eingreift als es dem Hub des Schwenkkolbens (87) entspricht.
  13. Spannelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkkolben (87) eine Spiralnut (88) zum Umsetzen des Kolbenhubs in eine Drehbewegung und andererseits eine Längsnut (90) zur Übertragung der Drehbewegung vom Schwenkkolben (87) auf den Schwenkmast (85) aufweist.
  14. Spannelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Schwenksockel (83) ein quer zur Längsachse des Schwenkmastes (85) verschieblicher Schwenkkolben (109) angeordnet ist, welcher ein Kupplungselement (Nut 110) aufweist, welches seinerseits mit einem außermittig am Schwenkmast (85) angeordneten Kupplungselement (Stift 111) korrespondiert, derart, daß durch den Hub des Schwenkkolbens (109) der Schwenkmast (85) um seine Längsachse verdreht wird.
  15. Verfahren zum Spannen von Werkstücken (46), Werkzeugen, Formen oder Vorrichtungen auf Maschinentischen (47) oder Paletten mit einem Spannelement (20, 60, 66, 82, 108), welches ein bewegliches Positioniermittel (22, 77) und ein an dem Positioniermittel (22, 77) beweglich geführtes Spannstück (33) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (33) erst am Ende der Bewegung des Positioniermittels (22, 77) betätigt wird.
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