NL1037464A - Inrichting voor het inspannen van een gereedschap. - Google Patents

Description

Inrichting voor het inspannen van een gereedschap

De uitvinding betreft een spansysteem voor gereedschappen, in het bijzonder een spansysteem voor het inspannen van gereedschappen in een kantpers of zwenkbuiger.

Een kantpers heeft een langwerpige onderbalk en bovenbalk, die parallel aan elkaar zijn en naar elkaar toe en van elkaar af bewogen kunnen worden. In de onderbalk en bovenbalk worden gereedschappen gespannen, waarmee bijvoorbeeld staalplaat gebogen kan worden. Door een staalplaat tussen de gereedschappen van de bovenbalk en onderbalk te plaatsen en de bovenbalk en onderbalk naar elkaar toe te bewegen, wordt de staalplaat tussen de gereedschappen vastgedrukt en vervormd, zodat een buiging plaatsvindt die afhangt van de vorm van het gereedschap.

Het inspannen van dergelijke gereedschappen vindt in de stand van techniek onder andere plaats door een mechanische klemming door middel van kikkerplaten. Een dergelijke kikkerplaat is een plaat, die door een bout op de bovenbalk of onderbalk vastgezet kan worden. Het gereedschap wordt tussen deze kikkerplaat en de balk geplaatst, waarna de bout aangedraaid wordt en het gereedschap vastgeklemd wordt. De klemming door middel van kikkerplaten is in constructie eenvoudig, maar het inklemmen kost de nodige tijd, aangezien elke bout handmatig aangedraaid moet worden.

Een andere veel gebruikte klemmethode is het vastklemmen van het gereedschap met een hydraulisch bediende positioneringspen. De positioneringspen is in de klembalk aangebracht en steekt in de groef van de klembalk, waarin het gereedschap gestoken wordt. De klembalk is gewoonlijk op een bovenbalk of onderbalk van de kantpers gemonteerd of daarin geïntegreerd. Daarbij is de bovenbalk en/of de onderbalk verplaatsbaar naar de andere balk toe. Achter de positioneringspen is een hydraulische drukeenheid geplaatst. Dit kan een hydraulische cilinder zijn, maar een betere oplossing is een balg. Nadat het gereedschap in de balk is aangebracht, wordt een hydraulische druk opgebouwd, waardoor de positioneringspen in de groef gedrukt wordt en daarmee het gereedschap in de balk vastklemt. Bij een dergelijke klemconstructie is een aanzienlijke hydraulische druk noodzakelijk, aangezien het gereedschap via de positioneringspen direct door de hydraulische druk vastgeklemd wordt. Derhalve is het gebruikelijk om een externe hydraulische eenheid te voorzien voor dergelijke klemsystemen om voldoende hydraulische druk te kunnen leveren. Op zichzelf zou het bij een hydraulisch aangedreven pers denkbaar zijn dat voor het bedienen van het klemsysteem gebruik gemaakt wordt van het hydraulisch systeem van de pers zelf. Dit is echter meestal niet praktisch, aangezien dat hydraulisch systeem met zeer hoge drukken werkt, en er bovendien bij het persen vaak drukpieken zullen optreden.

De positioneringspen kan verder aan het eind, dat in de groef steekt, voorzien zijn van een afschuining, die samenwerkt met een eventueel afgeknotte V-vormige positioneringsgroef in het zijvlak van het gereedschap. Wanneer de positioneringspen in de groef van de balk gedrukt wordt, zal de afschuining van de pen in de positioneringsgroef gedrukt worden. Door het hellende contactvlak zal het gereedschap enerzijds door de positioneringspen vastgeklemd worden, maar anderzijds ook omhoog gedrukt worden, zodat het gereedschap goed in de groef van de balk wordt geklemd en gepositioneerd.

Om te voorkomen, dat de gereedschappen tijdens het inbrengen of het lossen uit de klembalk vallen, kunnen de gereedschappen van een veiligheidsnok zijn voorzien. Deze veiligheidsnok grijpt in een uitsparing in de klembalk. Deze uitsparing is gewoonlijk een horizontale groef in de klembalk. De veiligheidsnok kan bedienbaar zijn, zodat de veiligheidsnok ingetrokken kan worden om het gereedschap verticaal in de groef van de klembalk te steken, waarna de veiligheidsnok weer naar buiten gebracht wordt en de nok in een horizontale groef van de klembalk steekt.

Wanneer de veiligheidsnok niet bedienbaar is, zullen de gereedschappen horizontaal vanaf de zijkant van de balk ingeschoven moeten worden. Dit is bijvoorbeeld het geval bij zogenaamd American style tooling. Hierbij heeft de balk een groef met een T-vormige of omgekeerd L-vormige dwarsdoorsnede. Deze T-vormige of omgekeerd L-vormige groef is samengesteld uit de hierboven genoemde verticale groef en de horizontale groef, waarin de veiligheidsnok steekt. Een voorbeeld hiervan is getoond in aanvraagsters oudere Amerikaanse octrooi nr. 6.928.852.

Zoals beschreven is het gebruikelijk om de positioneringspen door middel van hydraulica aan te drijven. Het voordeel van hydraulica is dat er een grote kracht mee opgewekt kan worden. Bovendien kan een hydraulisch spansysteem gemakkelijk aangestuurd worden door de besturing van de machine. Een nadeel is echter wel dat er een aparte hydraulica-eenheid noodzakelijk is voor het bedienen van het spansysteem. Zoals gezegd kan bij een hydraulisch aangedreven machine in deze functionaliteit eventueel voorzien worden door uitbreiding van het hydraulische systeem van de machine. In het geval het bijvoorbeeld een elektrisch aangedreven machine betreft is een dergelijke combinatie van functies vanzelfsprekend niet mogelijk.

Het is nu gewenst om een spansysteem te verschaffen, waarmee de gereedschappen doeltreffend ingespannen en gepositioneerd kunnen worden, maar waarbij de noodzaak voor een externe hydraulica-eenheid komt te vervallen. Bij voorkeur is het spansysteem elektrisch. Het nadeel van een elektrische actuator voor de bediening van de positioneringspennen is echter dat deze in de huidige vorm teveel ruimte inneemt.

Het doel van de uitvinding is om een spansysteem te verschaffen, dat aan de bovengenoemde wensen tegemoet komt.

Voor het verkrijgen van een spankracht om het gereedschap in een klembalk te spannen zijn er verschillende mogelijkheden.

Allereerst is een inspankracht mogelijk op basis van elektromagnetisme. Hierbij wordt een magnetisch veld gegenereerd door een spoel, die in de klembalk is aangebracht. Met dit magnetisch veld kan vervolgens het metalen lichaam van het gereedschap worden aangetrokken. De aldus gegenereerde inspankracht is met name afhankelijk van het op te wekken magnetisch veld.

Ten tweede kan een inspankracht verkregen worden met piëzo-electrische elementen, electrostrictieve elementen of magnetostrictieve elementen. Met dergelijke elementen kan een zeer hoge inspankracht verkregen worden bij een zeer kleine slag.

Ten derde is het mogelijk om geheugenmetaal te gebruiken om een kracht op te wekken. Het geheugenmetaal kan zo geprogrammeerd zijn, dat het bij een lage temperatuur een eerste vorm aanneemt en bij een hoge temperatuur een tweede vorm. Bij de overgang van de ene vorm naar de andere vorm kan een grote kracht opgewekt worden.

Ten vierde is een meer conventionele wijze van krachtopwekking mogelijk, bijvoorbeeld door middel van een elektromotor, het gebruik van pneumatiek of hydraulica. De kracht die daarmee opgewekt kan worden binnen de grenzen van de spaninrichting, en zonder gebruik te maken van een grote externe hydraulica- of pneumatiekeenheid, is relatief beperkt.

De uitvinding heeft nu tot doel een inspaninrichting te verschaffen, waarmee ook bij gebruik van één van de hierboven genoemde mechanismen de gereedschappen doeltreffend ingespannen en gepositioneerd kunnen worden.

Dat doel wordt bereikt met een inspaninrichting voor het inspannen van een gereedschap, die een het gereedschap opnemend deel, een bekrachtigd orgaan, een met het gereedschap in contact te brengen aangrijpingsorgaan, en een tussen het bekrachtigd orgaan en het aangrijpingsorgaan geplaatste overbrenging omvat. Door gebruik te maken van een overbrenging kunnen ofwel beperkte krachten omgezet worden naar een hogere inspankracht bij een toename van de benodigde slag om de kracht op te wekken, ofwel kan een beperkte slag, maar hoge kracht omgezet worden in een grotere slag, maar kleinere kracht.

Bij een voorkeursuitvoering van de inspaninrichting volgens de uitvinding is het bekrachtigd orgaan pneumatisch aangedreven. Zo kan gebruik gemaakt worden van persluchtsystemen die vaak al in werkplaatsen aanwezig zijn. Daarnaast is een pneumatische aandrijving door het ontbreken van vloeistoffen relatief schoon.

Anderzijds is het ook denkbaar dat het bekrachtigd orgaan hydraulisch aangedreven is. Door de aanwezigheid van de overbrenging kan volstaan worden met een kleine hydraulische aandrijving, die eventueel vanuit de kantpers zelf gevoed kan worden.

Het bekrachtigd orgaan kan in beide gevallen een cilinder/zuiger-combinatie omvatten.

Bij een alternatieve uitvoering van de spaninrichting volgens de uitvinding is het bekrachtigd orgaan elektrisch aangedreven. Een elektrische aandrijving is compact en kan eenvoudig in de spaninrichting ondergebracht worden. Daarbij kan het bekrachtigd orgaan bijvoorbeeld een elektromotor of een piëzo-elektrisch element omvatten.

Bij voorkeur is de overbrenging ingericht om het aangrijpingsorgaan eerst relatief snel en dan langzamer naar het gereedschap te bewegen. Zo kan het aangrijpingsorgaan in eerste instantie snel gepositioneerd worden, waarna vervolgens het opbouwen van de inspankracht geleidelijker kan verlopen.

Bij voorkeur is de spaninrichting zelfremmend. Zo kan het gereedschap, wanneer dit eenmaal ingespannen is, nagenoeg zonder krachtuitoefening vastgehouden worden. Daardoor wordt het energieverbruik van de spaninrichting beperkt.

Een constructief eenvoudige, compacte en robuuste spaninrichting wordt bereikt, wanneer de overbrenging ten minste één wigvormig orgaan omvat.

Voor een optimale krachtopwekking verdient het de voorkeur dat het aangrijpingsorgaan in een eerste richting verplaatsbaar is tussen een het gereedschap vrijgevende ruststand en een op het gereedschap aangrijpende spanstand, en het bekrachtigd orgaan verplaatsbaar is in een tweede richting, die met de eerste richting een hoek insluit.

Daarbij staat de verplaatsingsrichting van het wigvormig orgaan bij voorkeur in hoofdzaak dwars op de verplaatsingsrichting van het aangrijpingsorgaan. Zo kan een grote overbrengingsverhouding worden bereikt.

Bij een constructief eenvoudige uitvoering van de spaninrichting volgens de uitvinding vertonen het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan samenwerkende contactvlakken, waarvan er ten minste één althans ten dele recht verloopt.

Anderzijds kunnen het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan ook samenwerkende contactvlakken vertonen, waarvan er ten minste één althans ten dele gekromd verloopt. Op deze wijze kan een geleidelijke krachtopbouw worden bereikt, waarbij eerst het aangrijpingsorgaan met relatief geringe kracht relatief snel verplaatst wordt, en op het laatst een grotere kracht wordt opgebouwd, waarbij de verplaatsing nog slechts gering is. In dat geval kunnen de contactvlakken van het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan met voordeel complementair gevormd zijn, zodat zij beide bijdragen aan de gewenste verplaatsing en krachtopbouw.

Bij voorkeur zijn de contactvlakken van het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan zodanig gevormd, dat zij zelfremmend zijn. Zo kan de spaninrichting op eenvoudige wijze zelfremmend worden uitgevoerd.

Een zelfde effect kan overigens ook worden bereikt wanneer de contactvlakken een aantal rechte segmenten met verschillende hellingshoeken vertonen.

Wanneer de spaninrichting verder voorzien is van ten minste één tussen het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan geplaatst schommelorgaan, worden nog andere combinaties van verplaatsing en krachtopbouw mogelijk.

Een doeltreffende spaninrichting wordt verkregen, wanneer de overbrenging ten minste één hefboom omvat.

Hiermee kan op eenvoudige wijze een gewenste overbrengingsverhouding worden ingesteld.

Wanneer de ten minste ene hefboom onderdeel vormt van een kniegewricht, waarbij het bekrachtigd orgaan inwerkt op een centraal deel van het kniegewricht, kan met name aan het eind van een slag een grote overbrengingsverhouding worden gerealiseerd.

Voor een optimale inspanning van het gereedschap verdient het de voorkeur dat het aangrijpingsorgaan een onder een hoek met zijn bewegingsrichting verlopend eerste vlak vertoont, dat samenwerkt met een onder een hoek met de inspanrichting verlopend tweede vlak van het gereedschap. Daarbij wordt onder "inspanrichting" verstaan de richting waarin het gereedschap tegen aanlegvlakken van de spaninrichting gepositioneerd en ingespannen wordt. Zo kan het gereedschap door het aangrijpingsorgaan op een gewenste wijze in het opnemend deel gedrukt worden.

Bij voorkeur vertoont dan het eerste vlak van het aangrijpingsorgaan een andere hellingshoek dan het tweede vlak van het gereedschap, zodat het gereedschap in de spaninrichting gedwongen kan worden.

De hoeken van de eerste en tweede vlakken van het aangrijpingsorgaan en het gereedschap zijn daarbij met voordeel zo gekozen, dat deze vlakken zelfremmend zijn.

Teneinde te voorkomen dat het gereedschap uit de klembalk valt wanneer de spaninrichting losgemaakt wordt, vertoont het gereedschap bij voorkeur ten minste één veiligheidsnok en vertoont de spaninrichting ten minste één uitsparing voor het opnemen van de veiligheidsnok.

De uitvinding heeft verder betrekking op een pers, in het bijzonder een kantpers, die op conventionele wijze een onderbalk en een bovenbalk vertoont, waarbij ten minste één van de balken naar en van de andere balk verplaatsbaar is, en waarbij een spaninrichting als hiervoor beschreven is aangebracht op of geïntegreerd in ten minste één van balken.

De uitvinding wordt nu verder toegelicht aan de hand van een aantal voorbeelden, waarbij verwezen wordt naar de bij gevoegde tekening, waarin overeenkomstige onderdelen met dezelfde verwijzingscijfers zijn aangeduid, en waarin:

Fig. 1 een schematische doorsnede is door een bovendeel van een klembalk, waarin een spaninrichting volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding is weergegeven, met een deel van een daarin opgenomen gereedschap,

Fig. 2 tot 10 met fig. 1 overeenkomende doorsnede-aanzichten zijn van andere uitvoeringsvormen van de spaninrichting volgens de uitvinding,

Fig. 11 een doorsnede toont door een bovenste klembalk met een voorkeursuitvoering van de spaninrichting met een daarin gespannen gereedschap,

Fig. 11A op vergrote schaal een detail toont van het aangrijpingsorgaan en de overbrenging van de inrichting van fig. 11,

Fig. 12 een met fig. 11 overeenkomend aanzicht is van een onderste klembalk met dezelfde spaninrichting in de ontspannen toestand,

Fig. 13A en 13B met fig. 11 overeenkomende aanzichten tonen van een alternatieve uitvoering van de spaninrichting, respectievelijk met en zonder in te spannen gereedschap,

Fig. 14 een schematische doorsnede toont door een klembalk met een actieve magnetische spaninrichting, en

Fig. 15 een met fig. 14 overeenkomend aanzicht is, waarin een passieve magnetische spaninrichting getoond is in combinatie met een magnetisch gereedschap.

In figuur 1 wordt een eerste mogelijkheid getoond voor een overbrenging om de kracht te vergroten. In figuur 1 is een klembalk 1 getoond met daarin een verticale opnameruimte 2. In deze opnameruimte 2 is een gereedschap 3 geschoven. In de opnameruimte 2 steekt verder een aangrijpingsorgaan in de vorm van een positioneringspen 4. Deze positioneringspen 4 is voorzien van een afgeschuind vlak 5. In het gereedschap 3 is verder een positioneringsgroef gevormd met een vlak 6 dat onder een hoek verloopt ten opzichte van de richting waarin het gereedschap 3 ingespannen wordt (de vlakken 5 en 6 zijn ontworpen om samen te werken maar mogen alle mogelijke verschijningsvormen hebben, zoals vlak, hol, bol, golvend etc.). Wanneer nu de positiöneringspen 4 in de verticale opnameruimte 2 gedrukt wordt, dan zal door samenwerking van het afgeschuinde vlak 5 en het vlak 6 van de positioneringsgroef in het gereedschap 3, de positiöneringspen 4 het gereedschap 3 in de verticale opnameruimte 2 omhoog drukken en gelijktijdig vastklemmen. Door het omhoog drukken wordt het gereedschap 3 in de juiste positie gebracht.

Voor het aansturen van de positiöneringspen 4 en het leveren van voldoende kracht is achter de positiöneringspen 4 een overbrenging voorzien, hier in de vorm van een hefboom 7. Door deze hefboom 7, waarvan het grootste deel zich hier boven een scharnieras 11 bevindt, kan een relatief kleine kracht f omgezet worden naar een tegengesteld gerichte, maar veel grotere kracht F voor het door middel van de positiöneringspen 4 vastklemmen van het gereedschap 3. De relatief kleine kracht f zou bijvoorbeeld geleverd kunnen worden door een elektromagneet, een door een elektromotor aangedreven schroefspindel, een pneumatische cilinder en dergelijke.

In figuur 2 is een tweede overbrenging getoond. Delen komen overeen met de uitvoering volgens figuur 1 en overeenkomstige onderdelen zijn dan ook met gelijke verwijzingscijfers aangeduid.

Het aangrijpingsorgaan, wederom uitgevoerd als positiöneringspen 4, wordt in deze uitvoering aangestuurd door een overbrenging in de vorm van een kniemechanisme, dat bestaat uit een glijblok 8, een eerste stang 9 en een tweede stang 10. Het glijblok 8 ligt tegen de positioneringspen 4 aan. De eerste stang 9 is met één eind scharnierend verbonden met het glijblok 8, terwijl het andere eind via de scharnieras 11 scharnierend is verbonden met de tweede stang 10. De tweede stang 10 is op zijn beurt via scharnieras 12 scharnierend bevestigd aan de klembalk 1.

Wanneer nu weer een relatief kleine kracht f uitgeoefend wordt op het scharnierpunt 11 of een moment M op het scharnierpunt 12, dan zal het kniemechanisme 8, 9, 10 zich strekken en de positioneringspen 4 in de opnameruimte 2 drukken. Daarbij zal op de positioneringspen 4 een steeds grotere kracht F uitgeoefend worden, naarmate de positioneringspen 4 zijn, in de opnameruimte 2 uitstekende, eindstand nadert en daarmee het kniemechanisme 8, 9, 10 zijn gestrekte stand

In figuur 3 is een derde overbrenging getoond. Ook hier zijn overeenkomstige onderdelen met gelijke verwijzingscijfers aangeduid. Voor de aansturing van de positioneringspen 4 wordt hier gebruik gemaakt van een overbrenging in de vorm van een verticaal verplaatsbare wig 13. De verhouding tussen de op de wig 13 uitgeoefende, verticaal gerichte kracht f en de horizontale kracht F, die op de positioneringspen 4 uitgeoefend wordt, is afhankelijk van de hellingshoek van het wigvlak 14. Naarmate deze hoek kleiner is zal de horizontale verplaatsing van de pen 4 kleiner, maar de daarop uitgeoefende kracht groter zijn.

De verplaatsing van de wig 13 kan hier bijvoorbeeld plaatsvinden door een aangedreven schroefspindel, maar bij voorkeur door een pneumatische cilinder.

In figuur 4 is een variant op de overbrenging van figuur 3 getoond. Ook hier is een wig 15 voorzien, alleen is hier het wigvlak 16 gekromd. Door het aanbrengen van een kromming in het wigvlak 16, is het mogelijk om bij een gelijkmatige verplaatsing van de wig 15 in eerste instantie een relatief grote verplaatsing van het penvormig aangrijpingsorgaan 4 te bewerkstelligen, bij relatief geringe krachtopbouw. In het laatste deel van de slag van de positioneringspen 4 wordt dan vervolgens een relatief grote kracht opgebouwd, waarmee de pen 4 in het gereedschap 3, en dus het gereedschap 3 in de opnameruimte 2 ingespannen wordt.

In figuur 5 wordt een overbrenging getoond, die gevormd wordt door een wig 17 en een om een as 11 scharnierbaar schommeldeel 18. Dit schommeldeel 18 ligt met een vlak 22 tegen de positioneringspen 4 aan. Door een geschikte vormgeving van het wigvlak 19 en het daarmee samenwerkende schommelvlak 20 kan een gewenste karakteristiek in de overbrenging verkregen worden tussen de verplaatsing van de wig 17 en de positioneringspen 4 en daarmee samenhangend de kracht f op de wig 17 en de kracht F, die door het schommeldeel 18 op de positioneringspen 4 wordt uitgeoefend.

In figuur 6 is een overbrenging getoond door middel van een nok 21, die roterend kan worden aangedreven door een elektromotor. Deze nok 21 ligt aan tegen de positioneringspen 4 en door rotatie van de nok 21 wordt de positioneringspen 4 in de opnameruimte 2 gedrukt. Door een geschikte vormgeving van het oppervlak van de nok 21 kan er opnieuw voor gezorgd worden dat in het eerste deel van de rotatiebeweging de positioneringspen 4 relatief snel, maar met geringe kracht, in de opnameruimte 2 gebracht wordt en pas in het laatste deel van de beweging de kracht F opgebouwd wordt voor het vastklemmen van het gereedschap 3 door samenwerking van de vlakken 5 en 6.

In figuur 7 wordt een spaninrichting getoond, waarbij in tegenstelling tot de voorgaande uitvoeringen geen gebruik gemaakt wordt van een aangrijpingsorgaan in de vorm van een horizontaal verplaatsbare positioneringspen 4 met een afgeschuind deel 5. In plaats daarvan zijn het aangrijpingsorgaan en de overbrenging geïntegreerd in een verplaatsbaar opvuldeel 30. Dit opvuldeel 30 wordt in de positioneringsgroef met het onder een hoek met de inspanrichting verlopende vlak 6 van het gereedschap 3 geschoven.

Aangezien het gereedschap 3 in eerste instantie nog niet volledig gepositioneerd is in de opnameruimte 2, heeft het ondervlak 31 van het opvuldeel 30 bij voorkeur een kleinere hoek dan de helling van het vlak 6 in de positioneringsgroef, die typisch ongeveer 45° bedraagt. Hierdoor wordt bij het inschuiven van het opvuldeel 30 het gereedschap 3 opgetild. De rand 32 van het opvuldeel 30, die eventueel ook afgeschuind of afgerond kan zijn, zal daarbij langs het schuine vlak 6 van de positioneringsgroef schuiven.

Nadat het opvuldeel 30 in de positioneringsgroef met vlak 6 is geschoven en daarmee het gereedschap 3 in de opnameruimte 2 in de klembalk 1 is gepositioneerd, kan met het drukelement 33 de gewenste spankracht opgewekt worden. Aangezien het gereedschap 3, na het inschuiven van het opvuldeel 30, reeds in de opnameruimte 2 aanligt tegen de wanden van de groef, is het niet nodig dat het drukelement 33 een grote slag maakt. Een piëzo-element is in een dergelijk geval een geschikte keuze voor het drukelement 33, aangezien een dergelijk piëzo-element bij een relatief kleine vervorming een grote kracht kan genereren.

Bij deze uitvoeringsvorm van de spaninrichting, waarbij zoals gezegd geen afzonderlijke overbrenging aanwezig is, is de verplaatsing van het opvuldeel 30 tot in de positioneringsgroef in feite losgekoppeld van het aandrukken van het opvuldeel 30 om het gereedschap 3 in te spannen.

In figuur 8 is een variant op de spaninrichting volgens figuur 7 getoond. In plaats van een drukelement 33 in de klembalk 1 is bij deze uitvoering het drukelement 36 in het opvuldeel 34 zelf aangebracht. Het opvuldeel 34 is hier voorzien van een lange sleuf 35, die het eind van het opvuldeel 34 in twee delen verdeelt. In deze sleuf 35 is het drukelement 36 geplaatst, dat de twee delen van het opvuldeel 34 uit elkaar drukt en zo, na het in de positioneringsgroef brengen van het opvuldeel 34, de gewenste klemkracht tegen het schuine vlak 6 opbrengt.

Op basis van de uitvoeringen van figuren 7 en 8 is het inzicht verkregen, dat de spankracht opgewekt door de drukelementen 33 en 36 niet zo groot hoeft te zijn, als in het geval van een horizontaal aangrijpingsorgaan. Bij een horizontale positioneringspen 4, die voorzien is van een afgeschuind vlak 5, en die samenwerkt met het schuine vlak 6 van de positioneringsgroef van het gereedschap 3, zal bij het uitoefenen van een kracht op het gereedschap 3 de positioneringspen 4 weer in de klembalk 1 teruggedrukt worden. Wanneer bijvoorbeeld aan het gereedschap 3 in verticale richting getrokken wordt, zal dit een omgekeerde werking hebben als wanneer de positioneringspen 4 in de opnameruimte 2 gedrukt wordt om het gereedschap 3 op te tillen en in de opnameruimte 2 te positioneren. Naarmate de inschuifhoek van het opvuldeel 30, 34 meer overeenkomt met de hellingshoek van de het schuine vlak 6 in de positioneringsgroef in het gereedschap 3 zal dit effect minder optreden. Wanneer de hoeken gelijk zijn, dan is er sprake van een vormgesloten verbinding tussen het gereedschap 3 en de klembalk 1.

Het is echter in de getoonde uitvoeringen niet mogelijk om de inschuifhoek van het opvuldeel 30, 34 gelijk te maken aan de hellingshoek van het vlak 6 van de positioneringsgroef, aangezien het gereedschap 3 niet direct volledig gepositioneerd zal zijn in de opnameruimte 2 van de klembalk 1. In een andere uitvoering is het mogelijk om het gereedschap 3 door middel van een magneet in de opnameruimte 2 te trekken en te positioneren (fig. 14). In een dergelijk geval kan de inschuifhoek van het opvuldeel, dat dan slechts dient om het gereedschap 3 vormgesloten op te sluiten, wel gelijk zijn aan de hellingshoek van het vlak 6 van de positioneringsgroef.

In figuren 9 en 10 is nu een spaninrichting getoond, die rekening houdt met het hierboven beschreven inzicht. Bij deze inrichting is opnieuw een opvuldeel 40 voorzien, dat als aangrijpingsorgaan fungeert. Dit opvuldeel 40 loopt over een vlak 41 in de klembalk 1. Dit vlak 41 heeft een hoek ß, die afwijkt van de hoek α van het vlak 6 van de positioneringsgroef. Door dit verschil tussen de hoeken α en β wordt er voor gezorgd, dat de rand 42 van het opvuldeel 40 in elke mogelijke beginpositie van het gereedschap 3 tegen het vlak 6 van de positioneringsgroef gedrukt zal worden. Zo wordt er voor gezorgd dat door verplaatsing van het opvuldeel 40 in de positioneringsgroef met vlak 6 het gereedschap 3 toch gepositioneerd wordt in de opnameruimte 2 van de klembalk 1. Hoewel in de figuren het opvuldeel 40 langs een vlak oppervlak 41 met een hoek β geleid wordt, is het ook mogelijk dit vlak 41 een kromming te geven, waardoor een andere beweging van het opvuldeel 40 verkregen wordt tijdens het insteken in de positioneringsgroef.

De verplaatsing van het opvuldeel 40 vindt in deze uitvoering plaats door een overbrenging in de vorm van een verticaal verplaatsbare wig 44, die met een wigvlak 14 aangrijpt op een afgeschuind eindvlak 43 van het opvuldeel 40. Door een geschikte verhouding tussen de hoek van het wigvlak 14 en de hoeken α en β wordt de relatief kleine kracht f die een krachtopwekker, zoals een elektromotor of een pneumatische vijzel, op de wig 44 uitoefent, omgezet in een grote klemkracht op het gereedschap 3.

In figuur 10 is de stand getoond, waarin het gereedschap 3 volledig gepositioneerd in de opnameruimte 2 van de klembalk 1 ligt. Het aangrijpingsorgaan of opvuldeel 40 is daarbij in de positioneringsgroef geschoven en de punt 42 van het opvuldeel 40 ligt daarbij aan tegen het vlak 6 van de positioneringsgroef.

Indien de hoeken α en β nagenoeg identiek zouden zijn, zou in de figuur 10 een volledig vormgesloten opsluiting van het gereedschap verkregen zijn en is een aanvullende spankracht overbodig.

Ook bij een klein verschil tussen α en β is een vormgesloten opsluiting mogelijk als gevolg van de aanwezige wrijvingskrachten. Het opvuldeel 40 is dan in feite zelfremmend. Een en ander is afhankelijk van de gekozen materialen, smering en trillingen in de machine.

Ten einde een gewaarborgde inspanning te verkrijgen is het mogelijk om door de keuze van de hellingshoek van de wig 44 alsnog voldoende wrijving te genereren, waardoor een vormgesloten opsluiting mogelijk is. Anderzijds kan een kleine kracht f uitgeoefend blijven worden om de opsluiting van het gereedschap te garanderen.

Bij een voorkeursuitvoering van de inspaninrichting 1 (fig. 11, 12), die gebaseerd is op het in figuur 3 getoonde klemprincipe, is het bekrachtigd orgaan pneumatisch van aard. Het wordt gevormd door een pneumatische cilinder 53, die opgenomen is in een deel 4 9 van de klembalk 1, en een daarin heen en weer beweegbare zuiger of plunjer 50. De onderzijde van de zuiger 50 is verbonden met een overbrenging, die in het getoonde voorbeeld integraal daarmee gevormd is. Deze overbrenging wordt gevormd door een verticaal verplaatsbare wig 13, die is voorzien van twee wigvlakken 14A, 14B met verschillende hellingshoeken. Het aangrijpingsorgaan 4 is bij deze uitvoering eveneens deels wigvormig, en vertoont twee wigvlakken 45A, 45B. Dit gedeeltelijk wigvormig aangrijpingsorgaan 4 is horizontaal verplaatsbaar in een ander deel 48 van de klembalk 1 opgenomen, waarin ook de opnameruimte 2 is gevormd.

De paren wigvlakken 14A, 14B en 45A, 45B werken daarbij samen om een verticale verplaatsing met een nagenoeg constante snelheid van de pneumatisch aangedreven wigvormige overbrenging 13 om te zetten in een horizontale verplaatsing van het wigvormige aangrijpingsorgaan 4 met twee verschillende snelheden. Tijdens een eerste deel van de beweging, wanneer de relatief sterk hellende wigvlakken 14A, 45A op elkaar aangrijpen, wordt het aangrijpingsorgaan 4 met relatief grote snelheid in de positioneringsgroef van het gereedschap 3 gedrukt. Tijdens het laatste deel van de beweging grijpen de relatief licht hellende wigvlakken 14B, 45B op elkaar aan en is de snelheid waarmee het aangrijpingsorgaan 4 in de positioneringsgroef gedrukt wordt veel lager. Daarbij wordt wel een grote kracht uitgeoefend, die het vlak 42 van het aangrijpingsorgaan 4 tegen het vlak 6 van de positioneringsgroef drukt. Zo wordt het gereedschap 3 ingespannen tussen het vlak 42 van het aangrijpingsorgaan 4, en bovenvlak 57 en een zijvlak 58 van de opnameruimte 2.

De hellingshoek van deze wigvlakken 14B, 45B is daarbij zo gekozen, dat de onderlinge schuifbeweging zelfremmend is, en er dus in feite een vormgesloten verbinding ontstaat. Zo hoeft in de ingespannen toestand de pneumatisch aangedreven zuiger 50 niet of nauwelijks nog een kracht op de overbrenging 13 en het aangrijpingsorgaan 4 uit te oefenen, waardoor het energieverbruik wordt beperkt. Het zelfremmende karakter van de spaninrichting wordt nog versterkt door een stroef inzetstuk 46, bijvoorbeeld van materiaal dat in remmen wordt gebruikt, in het vlak 42 van het aangrijpingsorgaan 4.

Het inzetstuk 46 kan ook de gedaante hebben van een piëzo-elektrisch element, dat nog een aanvullende inspankracht kan opwekken. Ook is denkbaar dat het inzetstuk 46 van een iets zachter materiaal vervaardigd is dan het aangrijpingsorgaan 4 en het gereedschap 3, bijvoorbeeld een zacht metaal of een harde kunststof. Zo kan het inzetstuk 46 dienen om kleine verschillen in de positie van twee aangrenzende gereedschappen te compenseren, en zo een gelijkmatige inspanning te waarborgen.

Overigens is bij de getoonde uitvoering het gereedschap 3 nog voorzien van één of meer veiligheidsnokken 51, die ingrijpen in een uitsparing 52 in de klembalk 1.

Elke veiligheidsnok 51 wordt door veerdruk voorgespannen naar zijn uitgestoken stand, en kan handmatig of door het bedienen van een actuator worden ingetrokken.

Om een gereedschap 3 in te spannen in de spaninrichting 1 wordt via een opening 54 in dit voorbeeld perslucht in de cilinder 53 gebracht, waardoor de zuiger 50 en de wigvormige overbrenging 13 naar beneden worden gedrukt. Om de inspanning weer ongedaan te maken moeten de zuiger 50 en overbrenging 13 weer omhoog gebracht worden. Door het zelfremmende of vormgesloten karakter van de inspanning moet hiertoe een lossende kracht rechtstreeks op de overbrenging 13 worden uitgeoefend. Daartoe wordt in dit voorbeeld perslucht via een opening 56 onder de zuiger 50 in de cilinder 53 gebracht. Zo worden de zuiger 50 en wigvormige overbrenging 13 omhoog gedrukt, waardoor het aangrijpingsorgaan 4 in de tekening naar rechts kan bewegen wanneer het gereedschap 3 omlaag getrokken wordt uit de opnameruimte 2. Het is ook denkbaar dat het aangrijpingsorgaan 4 naar rechts bewogen wordt door een (hier niet getoonde) veer die aangrijpt op een hiel 61 daarvan. Overigens kan het gereedschap 3 pas verwijderd worden nadat de veiligheidsnok(ken) 51 is/zijn ingetrokken. De openingen 54, 56 voor de toevoer van perslucht aan de cilinder 53 zijn elk aangesloten op een leiding die in de klembalk 1 is opgenomen. Deze leidingen zijn op hun beurt door middel van aansluitingen 47, 55 verbonden met een bron van perslucht, bijvoorbeeld een pneumatische ringleiding die in de meeste werkplaatsen en fabrieken aanwezig is.

Overigens zou deze uitvoeringsvorm van de inspaninrichting 1 zonder grote constructieve veranderingen ook hydraulisch uitgevoerd kunnen zijn.

In figuur 12 is een onderste klembalk 101 weergegeven, waarin een soortgelijke spaninrichting is opgenomen als in de bovenste klembalk 1. Het belangrijkste verschil is dat er geen uitsparingen voorzien zijn voor het opnemen van veiligheidsnokken van het gereedschap. Er is hier immers geen risico dat het gereedschap uit de klembalk 101 valt wanneer de spaninrichting is losgenomen.

Bij een variant van de inspaninrichting 1 is het aangrijpingsorgaan 4 niet verschuifbaar in de klembalk, maar is dit via een zwenkarm 62 verbonden met een zwenkas 63 (fig- 13). Een zwenkbeweging van het aangrijpingsorgaan 4 is eenvoudiger en nauwkeuriger te geleiden dan een schuifbeweging.

Figuur 14 toont een eerste variant van een spaninrichting op basis van (elektro)magnetisme. Daarbij zijn in de klembalk 1 twee elektromagneten 59, 60 aangebracht, één in de bovenwand 57 van de opnameruimte 2 en één in de zijwand 58 daarvan. Door het bekrachtigen van deze magneten wordt het gereedschap 3 in de opnameruimte 2 getrokken en daar vastgehouden.

Bij een alternatieve uitvoering van een magnetische spaninrichting zijn de magneten 59, 60 niet aangebracht in de klembalk 1, maar in het gereedschap 3 (fig. 15). Door de plaatsing van deze magneten 59, 60 wordt het gereedschap 3 wederom tegen de bovenwand 57 en één van de zijwanden 58 van de opnameruimte 2 getrokken. Hoewel het denkbaar is dat elektromagneten gebruikt worden, die worden bekrachtigd via elektrische contacten in de wanden van de opnameruimte 2, kunnen ook permanente magneten worden toegepast.

Overigens verdient het de voorkeur om de magneten 59, 60 in het gereedschap 3 goed te isoleren, om te voorkomen dat het gereedschap 3 ook buiten de klembalk 1 als magneet fungeert.

In plaats van het opwekken van een inspankracht door middel van magnetische aantrekking, zou deze kracht ook door afstoting van gelijke magneetpolen opgewekt kunnen worden. Zo zou een soortgelijke spaninrichting gebruikt kunnen worden als in figuur 7 getoond, waarbij het opvuldeel 30 door een geschikt gepoolde magneet 33 tegen het vlak 6 van de positioneringsgroef in het gereedschap 3 gedrukt kan worden.

Overigens kan bij de uitvoeringen van de spaninrichting op basis van (elektro)magnetisme worden afgezien van de toepassing van een overbrenging.

Zo maakt de uitvinding het dus mogelijk om met behulp van een relatief schone en compacte krachtopwekkingsinrichting, zoals een pneumatische vijzel of een elektromotor, grote krachten op te wekken, die een gereedschap op betrouwbare wijze vasthouden in een klembalk van een kantpers. Zo kan worden afgezien van het gebruik van een grote externe hydraulische eenheid. Zelfs wanneer de aandrijving van de spaninrichting langs hydraulische weg plaatsvindt kan immers door toepassing van de overbrenging volstaan worden met relatief kleine hoeveelheden hydraulische vloeistof en relatief lage drukken, waarvoor gebruik gemaakt kan worden van het eigen hydraulische systeem van de kantpers.

Hoewel de uitvinding hiervoor is toegelicht aan de hand van een voorbeeld, zal het duidelijk zijn dat deze daartoe niet is beperkt, maar op velerlei wijze kan worden gevarieerd. De omvang van de uitvinding wordt uitsluitend bepaald door de nu volgende conclusies.

Claims (27)

1. Spaninrichting voor het inspannen van een gereedschap, omvattende een het gereedschap opnemend deel en een bekrachtigd orgaan, gekenmerkt door een met het gereedschap in contact te brengen aangrijpingsorgaan en een tussen het bekrachtigd orgaan en het aangrijpingsorgaan geplaatste overbrenging.

2. Spaninrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bekrachtigd orgaan pneumatisch aangedreven is.

3. Spaninrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bekrachtigd orgaan hydraulisch aangedreven is.

4. Spaninrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het bekrachtigd orgaan een cilinder/zuiger-combinatie omvat.

5. Spaninrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het bekrachtigd orgaan elektrisch aangedreven is.

6. Spaninrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het bekrachtigd orgaan een elektromotor omvat.

7. Spaninrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het bekrachtigd orgaan een piëzo-elektrisch element omvat.

8. Spaninrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het aangrijpingsorgaan en de overbrenging als een geheel gevormd zijn.

9. Spaninrichting volgens conclusie 5 of volgens de aanhef van conclusie 1, met het kenmerk, dat het bekrachtigd orgaan een elektromagneet omvat.

10. Spaninrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de overbrenging ingericht is om het aangrijpingsorgaan eerst relatief snel en dan langzamer naar het gereedschap te bewegen.

11. Spaninrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de spaninrichting zelfremmend is.

12. Spaninrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de overbrenging ten minste één wigvormig orgaan omvat.

13. Spaninrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het aangrijpingsorgaan in een eerste richting verplaatsbaar is tussen een het gereedschap vrijgevende ruststand en een op het gereedschap aangrijpende spanstand, en het bekrachtigd orgaan verplaatsbaar is in een tweede richting, die met de eerste richting een hoek insluit.

14. Spaninrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de verplaatsingsrichting van het wigvormig orgaan in hoofdzaak dwars staat op de verplaatsingsrichting van het aangrijpingsorgaan.

15. Spaninrichting volgens één der conclusies 12-14, met het kenmerk, dat het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan samenwerkende contactvlakken vertonen, waarvan er ten minste één althans ten dele recht verloopt.

16. Spaninrichting volgens één der conclusies 12-14, met het kenmerk, dat het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan samenwerkende contactvlakken vertonen, waarvan er ten minste één althans ten dele gekromd verloopt.

17. Spaninrichting volgens conclusie 15 of 16, met het kenmerk, dat de contactvlakken van het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan complementair gevormd zijn.

18. Spaninrichting volgens conclusies 11 en 15 of 16, met het kenmerk, dat de contactvlakken van het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan zodanig gevormd zijn dat zij zelfremmend zijn.

19. Spaninrichting volgens één der conclusies 12- 18, gekenmerkt door ten minste één tussen het wigvormig orgaan en het aangrijpingsorgaan geplaatst schommelorgaan.

20. Spaninrichting volgens één der conclusies 12- 19, met het kenmerk, dat het bekrachtigd orgaan en de overbreging als een geheel gevormd zijn.

21. Spaninrichting volgens één der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de overbrenging ten minste één hefboom omvat.

22. Spaninrichting volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat de ten minste ene hefboom onderdeel vormt van een kniegewricht, waarbij het bekrachtigd orgaan inwerkt op een centraal deel van het kniegewricht.

23. Spaninrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het aangrijpingsorgaan een onder een hoek met zijn bewegingsrichting verlopend eerste vlak vertoont, dat samenwerkt met een onder een hoek met de inspanrichting verlopend tweede vlak van het gereedschap.

24. Spaninrichting volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat het eerste vlak van het aangrijpingsorgaan een andere hellingshoek vertoont dan het tweede vlak van het gereedschap.

25. Spaninrichting volgens conclusie 23 of 24, met het kenmerk, dat de hoeken van de eerste en tweede vlakken van het aangrijpingsorgaan en het gereedschap zodanig gekozen zijn, dat deze vlakken zelfremmend zijn.

26. Spaninrichting volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het gereedschap ten minste één veiligheidsnok vertoont en de spaninrichting ten minste één uitsparing vertoont voor het opnemen van de veiligheidsnok.

27. Pers, in het bijzonder kantpers, omvattende een onderbalk en een bovenbalk, waarbij ten minste één van de balken naar en van de andere balk verplaatsbaar is, en een op ten minste één van balken aangebrachte of daarin geïntegreerde spaninrichting volgens één der voorgaande conclusies.