DE1502900A1 - Kraftbetaetigte Werkstueckspannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtungen, wie sie häufig an Werkzeugmaschinen zum Festhalten eines Werkstückes auf einem Tisch oder dgl. verwendet werden, während das Werkstück beispielsweise durch Fräsen, Bohren oder Schleifen bearbeitet wird.

Die Erfindung betrifft insbesondere kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtungen, bei denen der Spanner durch ein Druckmedium betätigt wird und zusätzlich zu der Spannbewegung eine das Werkstück freigebende Bewegung aufweist, wie z.B. eine Schwenkbewegung in einer zu der eigentlichen Spannbewegung verschiedenen Richtung, wobei beide Bewegungen von derselben Quelle eines Druckmediums hervorgerufen werden.

Eines der Probleme bei derartigen Werkstückspannvorrichtungen liegt darin, dass die beiden Bewegungen in einer bestimmten Folge so ablaufen sollen, dass zum Spannen gesichert ist, dass sich der Spanner aus seiner Stellung, in der er das Werkstück vollständig freigegeben hat, in seine Klemmstellung bewegt, bevor die eigentliche Klemmbewegung beginnt. Andererseits muß beim Lösen der Spannvorrichtung gesichert sein, dass sich der Spanner vollständig gehoben oder in entsprechender Weise vollständig zurückgezogen hat, bevor die eigentliche Werkstück-Freigabebewegung des Spanners beginnt. Das läßt sich leicht dadurch bewirken, dass die Bewegungen gegen einen Federdruck erfolgen, der die Rückbewegung bewirkt, die durch eine Differential-Federbelastung der Bewegungen und durch eine Vorbelastung der Spannbewegung durch ein Steuerventil erfolgt. Derartige vorbelastete Ventile bringen jedoch weitere Probleme mit sich, da die Zeiteinsparung ein wesentlicher Faktor ist und der Werkstückfreigabebewegung eine gewisse Trägheit innewohnt, so dass, je schneller die Werkstück-Freigabebewegung sein soll, um so stärker die Vorspannungsbelastung des Steuerventiles sein muß, um eine vorzeitige Spannbewegung zu vermeiden, die von dem Druck hervorgerufen wird, der notwendig ist, um das notwendige Beschleunigungsmaß gegen die Trägheit zu erreichen. Jede Ventilvorbelastung, wie sie derzeit Verwendung findet, hat jedoch eine Vorbelastung des Druckes in der Kolbenkammer zur Folge, so dass die Vorspannung von dem verfügbaren Spanndruck der Spannvorrichtung abgezogen werden muß, so dass eine solche Einrichtung bekannter Art notwendigerweise einen Kompromiß zwischen erhöhter Bewegungsgeschwindigkeit und vermindertem Spanndruck ist.

Gemäß der Erfindung soll eine kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtung mit einer durch ein Ventil vorbelasteten Steuerung gebaut werden, die die Vorteile der bekannten Steuerungen dieser Art aufweist, jedoch nicht die Nachteile derselben.

Gemäß der Erfindung ist eine kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtung vorgesehen mit einem Steuerventil für eine hydraulische Vorspannung, die gekennzeichnet ist durch Mittel, die auf die Arbeitsbewegung des Spanners ansprechen und so angeordnet sind, dass, während der anfänglichen Spannbewegung die Vorspannungsbelastung des Druckes in der Kolbenkammer aufgehoben wird, während die Druckvorspannungsbelastung während des letzten Teiles der Lösebewegung wieder aufgebaut wird, wobei der volle hydraulische Druck in dem System zum Spannen ohne irgend einen Differential-Verlust verfügbar ist.

Auf den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt; es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht, Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 und Fig. 5 einen Teilschnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich ist, besteht die Werkstückspannvorrichtung aus einem Grundkörper 10 mit einem Paar von Ösen 11 und 12, durch die die Spannvorrichtung mit dem Werkstückträger- oder -tisch verschraubt werden kann, wobei an dem Grundkörper aufragende Buckel 13 und 14 vorgesehen sind. An dem Buckel 13 sitzt drehbar eine Säule 15 mit einem Kopf 15a, der in eine Ausnehmung der Unterseite des Grundkörpers angeordnet ist. Am oberen Ende der Säule ist schwenkbar bei 16 ein Spannhebel 17 befestigt, der mit einer Rückstellfeder 18 ausgerüstet ist und an seinem einen Ende einen einstellbaren und austauschbaren Spannanker 19 enthält. In bezug auf den Spannhebel 17 geneigt weist die Säule 15 eine Kerbe 20 auf (s. Fig. 3 und 4), die das abgeschrägte Ende eines Kolbens 21 abgrenzt, der abgeflachte Stellen 21a aufweist, die eine Drehung verhindern, wobei der Kolben eine Rückstellfeder 22 aufweist, die von einem Sprengring 23 gehalten wird. Eine

Rückstelltorsionsfeder 25 sitzt in dem Buckel 13 und um die Säule, wobei deren eines Ende bei 25A in dem Buckel und deren anderes Ende in ähnlicher Weise in einem Abdeckring 26 sitzt, der durch eine Inbusschraube 27 o.dgl. und eine entsprechende Buchse 27A in der Säule an dieser befestigt ist.

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Buckel 14 sitzt eine Federbuchse 28, die miteinander konzentrische Rückstellfedern 29, 30 umschließt, die an einen gemeinsamen Kragen 31 angreifen, der sich gegen eine Schulter des Stoßkolbens 32 abstützt, dessen oberes Ende 32A durch die Federbuchse hindurch ragt und an das hintere Ende des Spannhebels 17 angreift. Der Stoßkolben 32 weist an seinem unteren Ende eine Ausnehmung auf, die ein Steuerventil 33 für die Vorbelastung trägt, welches durch eine Feder 34 belastet ist und von einem Federring 35 gehalten wird. Das Ventil 33 weist eine konische Nase 33A auf, die - wie in Fig. 1 gezeigt ist - das Ende eines Kanales 36 verschließen kann, der mit einem hydraulischen Raum hinter dem Kolben 21 in Verbindung steht. Durch einen Verbindungsnippel 37 kann eine hydraulische, unter Druck stehende Versorgungsleitung an diesen hydraulischen Raum angeschlossen werden. Ein Druckentlastungsventil 38 mit einer Belastungsfeder 39 sitzt in dem Vorspannungssteuerventil 33, und eine Entlastungsleitung 40 führt von dort durch die Nase des Ventils 33. Wenn das

Ventil 33 normalerweise den in Fig. 3 dargestellten Sitz aufweist, besteht ein freier Abstand X zwischen dem Haltering 35 und einer Schulter an dem unteren Ende des Ventils 33, die die konische Nase dieses Ventils umgibt.

Wenn beim Betrieb kein Druckmedium zugeführt wird, befindet sich der Spannkolben 32 und das Ventil 33 in der in Fig. 3 gezeigten Stellung, jedoch sind der Bequemlichkeit halber der Spannhebel 17 und der Schwenkkolben 21 so dargestellt, als wären sie durch anfänglichen hydraulischen Druck, der noch nicht ausreicht, um das Ventil 33 zu öffnen, in die Bereitschaftsstellung zum Spannen des Werkstückes gebracht. Um den Spannhebel aus seiner Werkstück-Freigabestellung in die Werkstück-Spannstellung so schnell wie eben möglich zu schwenken, muß das Ventil 33 beispielsweise mit 1000 p.s.i. (pound per square inch) für die Verwendung mit einem verfügbaren Druck bis zu 1200 p.s.i. belastet werden. Während der Bewegung des Kolbens 21 in die Bereitschaftsstellung zum Spannen werden die Drücke in der Kolbenkammer und in der Leitung 36 normalerweise nicht den Wert von 1000 p.s.i. erreichen, jedoch wird, sobald die Bewegung des Kolbens beendet ist, der Druck fast augenblicklich bis auf diesen Betrag ansteigen, so dass das Steuerventil 35 abhebt und das Eintreten von Druck in die Kammer zum Hervorrufen der

Spannwirkung des Kolbens 32 ermöglichen. Dieser Druck entspricht jedoch lediglich dem Differenzdruck, und zwar solange, bis das Ventil 33 seinen Sitz erreichen kann, und bei den oben gewählten Zahlen kann dieser Druck
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p.s.i. nicht übersteigen. Dieser Druck reicht jedoch aus, um den Kolben 32 gegen den gemeinsamen Widerstand der Feder 29 und 30 zu bewegen, so dass die Aufwärtsbewegung des Kolbens beginnt. Sobald der Ring 35 an die Schulter des Ventiles 33 angreift, hebt dieser das Ventil von seinem Sitz ab, woraufhin der volle hydraulische Druck in die Kammer unter dem Kolben 32 durch den Kanal 36 eintreten kann, so dass der vollständige
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dem Kolben 32 verfügbar ist.

Um die Spannvorrichtung zu lösen, wird der hydraulische Druck im Kanal 36 abgeschaltet, der Kanal gelüftet und daraufhin der Druck in der Kammer unterhalb des Kolbens 32 in diesem Moment durch die Feder 29 und 30 bestimmt, die sich über dem Kolben befinden, wobei der Druck in dem Kanal 36 hinter dem Kolben 21 ebenfalls
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ist, um die Rückstellfeder 22 zu übertreffen,
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den Kolben 21 und den Hebel 17 durch eine Bewegung in die Werkstück-Freigabestellung zu
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Wenn das Ventil 33 seinen Sitz erreicht, fällt der hydraulische Druck in dem Kanal 36 sehr schnell ab, so dass die Feder 22 den Kolben zurückschiebt und die Torsionsfeder den Hebel 17 in die Freigabestellung schwenken kann.

Sobald das Ventil 33 fest auf seinem Sitz liegt, kann hydraulisches Druckmedium, das immer noch unter dem Kolben sich befindet, hinter dem Ventil 33 hindurchsickern und an dem Ventil 38 vorbei durch die Lüftöffnung 40 in den immer noch gelüfteten Kanal 36 gelangen, so dass der Kolben 32 seine Abwärtsbewegung beenden und den freien Abstand "X" wieder aufbauen kann. Die Wirkung der Rückstellfeder 18 für den Spanner und die Verwendung eines einstellbaren Ankers 19 sind selbstverständlich, so dass diese Teile keiner Beschreibung bedürfen.

Die Schwenkwirkung auf den Hebel ist umkehrbar, so dass dieser im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, und dieser Wechsel kann durch Lösen der Schraube 27 bewirkt werden, wonach der Abdeckring 26 solange gedreht werden kann, bis die Torsionsfeder in der anderen Richtung vorgespannt ist, wonach die Schraube wieder festgezogen wird. Ebenso ist es notwendig, den Kolben 21 um seine Achse um 180° zu drehen als Ergänzung zu dem Wechsel der Richtung des Schlitzes 20 in der Säule.

Die Erfindung ist nicht auf das obige Beispiel beschränkt, indem die Vorbelastung des Ventils wirksam dadurch beseitigt wird, dass das Ventil bis über den wirksamen Bereich der Bewegung der Belastungsfeder hinaus bewegt wird. Beispielsweise könnte die Bewegung des Kolbens das Öffnen und Schließen einer Nebenleitung zu dem Kolbenzylinder von dem Kanal 36 aus bewirken.

Claims (4)

1. Kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtung mit einem hydraulischen, die Vorbelastung steuernden Ventil, gekennzeichnet durch Mittel, die auf die Arbeitsbewegung des Spanners ansprechen und so angeordnet sind, dass sie die Vorbelastung des Kolbenkammerdruckes während der Anfangsbewegung der Spannbewegung aufheben und die Vorspannungsdruckbelastung während des letzten Teiles der Lösungsbewegung erneuern, wodurch der volle hydraulische Druck in dem System ohne Differenzverlust durch eine solche Vorspannung verfügbar ist.

2. Kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit Vorspannung belastete Ventil in bezug auf seinen Sitz beweglich ist aufgrund der Bewegung des Kolbens, so dass das Ventil von seinem Sitz abhebt während des Anfanges der Arbeitsbewegung, und während des letzten Teiles der Rückkehrbewegung des Kolbens wieder aufsitzt.

3. Kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das durch Vorspannung belastete Ventil beweglich in dem Kolben und koaxial zu diesem angeordnet ist und eine begrenzte Relativbewegung unter Vorspannungsbelastung vorgesehen ist.

4. Kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Leckableitabzweig in dem vorspannungsbelasteten Ventil, der mit einem Rückschlagventil für die Lüftung eines Restdruckes in dem Kolbenzylinder nach der Rückkehr des vorbelasteten Ventiles auf seinen Sitz ausgerüstet ist.