DE3431652C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Werkzeugspanner gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

An hydraulischen Pressen oder anderen Werkzeugmaschinen sind vielfach die Werkzeuge entsprechend den aufeinanderfolgenden unterschiedlichen Bearbeitungsvorgängen häufig zu wechseln. Es besteht daher das Bestreben, den Werkzeugwechsel soweit wie möglich automatisch durchzuführen. Zum zeitweiligen Befestigen bzw. Spannen der Werkzeuge sind hydraulische Werkzeugspanner in unterschiedlichen Ausführungen vorangemeldet bzw. bekannt (DE-OS 33 18 432, DE-GM 80 01 021 bzw. 76 13 476 bzw. 83 17 483). Diese Vorrichtungen enthalten neben einer Kolben-Zylinderanordnung Teile z. B. Gelenkteile, die teilweise relativ kompliziert gestaltet sind. Einige Vorrichtungen benötigen außerdem neben dem Werkzeug einen Freiraum zwischen Werkzeug und Gehäuseblock der Spannvorrichtung.

Aus der US-PS 37 00 227 ist eine hydraulische Spannvorrichtung bekannt, bei der für das Erzeugen der Spannkraft zwei Hydraulikzylinder vorgesehen sind. Dabei dient ein erster Hydraulikzylinder zum Aus- und Einfahren eines Spannarmes, während ein zweiter Hydraulikzylinder die Spannkraft erzeugt, indem dieser einen Teil der Vorrichtung, der den Spannarm führt, nach Art einer Wippe in eine Schwenkbewegung versetzt. Auch bei dieser Spannvorrichtung sind für die angestrebte Funktionsweise relativ viele unterschiedliche Einzelteile erforderlich. Außerdem steht der aus- und einfahrbare Spannarm auch in seiner Ruhestellung gegenüber dem Gehäuse vor, so daß dieses nicht unmittelbar neben dem zu verspannenden Werkzeug, sondern mit entsprechendem Abstand einsetzbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen hydraulischen Werkzeugspanner gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 in einer verbesserten Ausführung bereitzustellen, vor allem dahingehend, daß die Spannkraft ohne Schwenk- bzw. Gelenkteile erzeugbar ist, der Spannarm in seiner Ruhestellung gegenüber dem Gehäuse nicht vorsteht und somit ein relativ kurzer wirksamer Hebelarm zwischen Spannkraftübertragung auf das Werkzeug und Verankerung im Gehäuse erzielbar ist und daß sich der Werkzeugspanner insgesamt durch eine kompakte Bauweise und ein geringes Gesamtgewicht auszeichnet.

Nach Anspruch 7 werden Bauart und Funktion des zuvor beschriebenen Werkzeugspanners in teilweiser Abwandlung für eine etwas andere Werkzeugbefestigung verwendet.

Ausgehend von einem hydraulischen Werkzeugspanner der eingangs beschriebenen Art wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Spannarm an seinem äußeren Ende eine den Spanndruck erzeugende zweite Kolben-Zylinderanordnung mit senkrecht zur Spannarmachse, d. h. auch senkrecht zur Werkzeugträgerplatte verlaufender Zylinderachse angeordnet ist, die in der Arbeitsstellung des Spannarmes mit dem Druckmittel der ersten Kolben-Zylinderanordnung beaufschlagt ist und deren Kolben bei Druckentlastung durch Federkraft soweit in den im Spannarm befindlichen Zylinder zurückziehbar ist, daß der Spannarm durch die erstgenannte Kolben-Zylinderanordnung vollends in den Gehäuseblock einfahrbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen des neuen Werkzeugspanners sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Zum Bewegen des Spannarmes wird vorteilhafterweise eine Kolben-Zylinderanordnung mit beweglichem Zylinder und feststehender Kolbenstange eingesetzt, wobei der bewegliche Zylinder zugleich den Spannarm bildet.

Zur Vereinfachung der hydraulischen Steuerung wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung in der Kolbenstange der ersten Kolben-Zylinderanordnung ein bis zu ihrem inneren Ende führender Kanal für die Zu- und Abfuhr des Druckmittels in den zugehörigen Druckmittelraum angeordnet.

Demgegenüber ist der Druckmittelraum der zweiten Kolben-Zylinderanordnung über einen weiteren Kanal mit dem Druckmittelraum des beweglichen Zylinders an einer solchen Stelle der Zylinderwandung verbunden, daß die Mündung des Kanals kurz vor oder erst bei Erreichen der Arbeitsstellung des Spannarmes von der Kolbenstange freigegeben ist.

Eine andere Weiterbildung besteht darin, daß der Zylinder der ersten Kolben-Zylinderanordnung mit einem an seinem inneren Ende befindlichen Flansch als Kolben in einer zylindrischen Bohrung im Gehäuseblock geführt ist und daß der so gebildete Ringkolben einen Druckmittelraum abschließt, der zur Aufnahme eines Druckmittels für die Ausführung der Rückholbewegung des Zylinders und damit des Spannarms dient.

Die Sicherung gegen Drehen des Spannarmes wird vorteilhafterweise dadurch bewirkt, daß am äußeren Ende des Spannarms und/oder an einer axialen Verlängerung desselben ein zur Zylinderachse parallel verlaufendes Profil angebracht wird, welches formschlüssig in einer angepaßten Ausnehmung im Gehäuseblock geführt ist.

Die Hauptvorteile, die durch den neuen hydraulischen Werkzeugspanner erzielbar sind, bestehen darin, daß die Spannkraft nur durch einfache Kolbenbewegungen, d. h. ohne Schwenk- oder Gelenkteile, erzeugbar ist, daß die Vorschubbewegung des Spannarms und die Erzeugung der Spannkraft mit einem einzigen Hydraulikkreis durchführbar ist und daß der Spannarm in seiner Ruhestellung vollständig innerhalb des Gehäuseblockes liegt, d. h. gegenüber der entsprechenden Außenwand des Gehäuseblockes nicht vorsteht.

Bei hydraulischen Pressen ist es bekannt, zum Halten und Spannen der Oberwerkzeuge anstelle von besonderen Werkzeug­ spannern an den Oberwerkzeugen einen rückwärtigen Zapfen vorzusehen, der in einer einseitig offenen Nut am Stößel Aufnahme findet und hier mit einem Riegel oder dergleichen arretiert wird. Der neue hydraulische Werkzeugspanner ist auch für Pressen dieser Art gleichermaßen gut geeignet. In einem solchen Fall wird der Werkzeugspanner im Stößel inte­ griert. Er enthält die gleichen Funktionsteile wie in der vorstehend beschriebenen Ausführung als Einschubspanner. Anders als bei einem Einschubspanner ist hier der Spann­ kolben so angeordnet, daß er in einer Ebene parallel zur Werkzeuganlagefläche am Pressenstößel bewegbar ist. An seinem freien Ende ist eine Kehle als Anlagefläche ausgearbeitet, die bei eingesetztem Oberwerkzeug in eine entsprechende Ausnehmung in der Wandung des am Oberwerkzeug befindlichen Haltezapfens eingreift. Die Funktionsweise ist die gleiche wie die eines Einschubspanners.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch in einer Seitenansicht einen Aus­ schnitt einer hydraulischen Presse, an der die Anbringung hydraulischer Werkzeugspanner am Pressentisch und -stößel veranschaulicht ist,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines hydrau­ lischen Werkzeugspanners nach der Erfindung in einer Einschubausführung,

Fig. 3 einen teilweisen Längsschnitt eines hydraulischen Werkzeugspanners in einer Einschubausführung und

Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt eines hydraulischen Werkzeugspanners in einer Einbauausführung.

Dargestellt ist in Fig. 1 ein Ausschnitt eines Rechteck­ rahmens 1 einer hydraulischen Presse. Dieser Rahmen trägt einen Pressentisch 2 für die Auflage eines Unterwerkzeuges 3. Der hydraulisch heb- und senkbare Pressenstößel 4 ist im oberen Teil des Rahmens 1 gelagert. Die Unterseite des Pres­ senstößels 4 dient als Anlage für das Oberwerkzeug 5, welches mit Hilfe von hydraulischen Werkzeugspannern 6 am Pressen­ stößel 4 verspannt ist. Für den Kraftangriff der Werkzeug­ spanner 6 sind an den Außenseiten der Werkzeuge 3 und 5 geeignete Spannleisten 7 bzw. 8 angeformt oder in geeigneter Weise am Werkzeug befestigt. Die Werkzeugspanner 6 umgreifen die Spannleisten 7 bzw. 8 klauenartig, wobei druckmittelbe­ triebene, in Richtung der Spannleisten ausfahrbare Spann­ kolben 9 die Spannleisten gegen die jeweiligen Anlageflächen drücken und damit das Spannen der Werkzeuge 3 und 5 bewirken.

Die äußere Gestaltung eines hydraulischen Werkzeugspanners in einer Einschubausführung zeigt Fig. 2. Er enthält einen im Querschnitt T-förmigen langgestreckten Fuß 10, der in vorhandenen Nuten am Tisch 2 bzw. am Stößel 4 formschlüssig einsetzbar ist. Der Fuß 10 geht über einen Steg 11 in einen angeformten Gehäuseblock 12 über, der sich in bezug auf die Längsrichtung des Fußes 10 nur über einen Teil seiner Länge erstreckt.

Im Gehäuseblock 12 ist eine Kolben-Zylinderanordnung unter­ gebracht, von der der Kolben in Form einer Kolbenstange 13 unbeweglich ist und der zugehörige Zylinder 14 in einer Zylinderbohrung 15 in einer Richtung parallel zur Grund­ fläche des Fußes 10 und damit parallel zur Anlagefläche des Werkzeuges gleitend beweglich geführt ist. Die Gesamtlänge des den Zylinder 14 enthaltenden Bauteiles (Spannarm 24) ist so bemessen, daß es in der einge­ fahrenen Stellung an seiner äußeren Stirnseite mit der Stirnfläche 16 des Gehäuseblockes 12 abschließt. An seinem inneren Ende ist an dem Zylinder 14 ein Flansch 17 ange­ bracht, der als Ringkolben in einer gegenüber der Bohrung 15 erweiterten Bohrung 18 bewegbar ist.

Der Druckmittelraum, der das Druckmittel für das Ausfahren des Zylinders 14 aufnimmt, ist mit 19 bezeichnet. Mit einem äußeren Druckmittelanschluß 20 ist dieser Druckmittelraum über einen axial in der Kolbenstange 13 verlaufenden Kanal 21 und einen fluchtenden Kanal 22 im Gehäuseblock 12 ver­ bunden. Die Zufuhr des Druckmittels in den Druckmittelraum 18 für die Rückholbewegung des Zylinders 14 erfolgt über einen Kanal 23.

In einer axialen Verlängerung des Zylinders 14, d. h. im Spannarm 24, ist in einer abgestuften Sackbohrung 25 quer zur Achse des Zylin­ ders 14 ein Spannkolben 26 geführt, der an seiner Rückseite einen Druckmittelraum 27 begrenzt. Am rückwärtigen Ende hat der Spannkolben 26 einen Abschnitt mit einem größeren Durchmesser als im vorderen Abschnitt. Mit Hilfe dieser Erweiterung ist die Bewegung des Spannkolbens nach außen be­ grenzt. Zugleich ist der Spannkolben damit unverlierbar ge­ halten. Zwischen dem Spannkolben 26 und dem Zylindergehäuse ist eine Zugfeder 28 eingespannt, die als Rückholfeder ar­ beitet.

Der Druckmittelraum 27 des Spannkolbens 26 ist über einen Kanal 29 mit dem Zylinderraum der Kolbenstange 21 verbunden. Dabei ist die Einmündung in den Zylinderraum an einer solchen Stelle angebracht, daß diese durch die Kolbenstange 21 erst kurz vor dem Erreichen der äußeren Endstellung des Zylinders 14 freigegeben wird.

Vorteilhaft ist es, für den Zylinder 14 eine Sicherung gegen Verdrehen um seine Längsachse vorzusehen. Dies läßt sich in unterschiedlicher Weise verwirklichen. Bei dem Ausführungs­ beispiel ist hierzu in der Außenwandung des Spannarmes 24 in einer achsparallelen Nut eine Rechteckleiste 30 einge­ legt, die in einer entsprechenden Nut im Gehäuseblock 12 formschlüssig geführt ist (vgl. Fig. 2). An der Stirnfläche des Spannarmes die Rechteckleiste 30 durch eine Platte 31 abgeschlossen, die an ihrem inneren Ende in einer Ver­ tiefung des Spannarmes eingelassen ist.

Weiter zeigen die Fig. 2 und 3, daß die Verlängerung des Zylinders 14, also der Spannarm, an der Seite, die dem T-förmigen Fuß 10 zuge­ wandt ist, eine ebene Ausnehmung 32 aufweist, deren Ober­ fläche parallel zur Grundseite des T-förmigen Fußes 10 verläuft. Hierdurch kann bei einer gegebenen Durchmessergröße des Zylinders 14 im äußeren Abschnitt die Einspannhöhe vergrößert werden, ohne daß eine größere Bauhöhe für den Gehäuseblock 12 erforderlich ist.

In der Zeichnung ist ein kleiner Hilfskolben 33 erkennbar, der gegenüber der Sohlfläche des Fußes 10 gegen die Kraft einer Rückholfeder 34 ausfahrbar ist und dessen Druckmittel­ raum über einen Kanal 35 mit dem Kanal 22 in Verbindung steht. Der Hilfskolben 33 wird zugleich mit dem Druckmittel­ raum 19 beaufschlagt. Er drückt gegen den Grund der T-Nut im Tisch oder Stößel und bewirkt dadurch ein Festhalten des Werkzeugspanners in der gewählten Einschubstellung. Ein solcher Hilfskolben ist nicht unbedingt erforderlich; er dient nur der zusätzlichen Sicherheit gegen ungewolltes Verschieben des Werkzeugspanners.

Hinsichtlich der Funktionsweise ist zu sagen, daß mit der Zufuhr des Druckmittels durch den Einlaß 20 zunächst der Zylinder 14 ausgefahren und bei Erreichen der äußeren End­ stellung der Spannkolben 26 beaufschlagt wird, der gegen die Spannleiste des Werkzeugs drückt und damit das Werkzeug am Pressentisch oder am Pressenstößel verspannt. Zum Lösen wird der an den Eingang 20 angeschlossene Kreis drucklos geschaltet. Der Spannkolben 26 fährt durch die Kraft der Feder 28 in seine Ruhestellung zurück. Hiernach wird Druck­ mittel in den Druckmittelraum 18 eingeleitet und dadurch der Zylinder 14 ebenfalls in seine Ausgangsstellung zurückbewegt.

Bei hydraulischen Pressen gibt es Ausführungen, bei denen die Oberwerkzeuge statt mit besonderen Spannklauen mit einem vom Oberwerkzeug ausgehenden Zapfen unmittelbar am Stößel ver­ spannt werden. Mit Rücksicht auf die in der Regel geringe Einbauhöhe ist hierbei im Stößel eine von einer Seitenwand ausgehende Ausnehmung enthalten, die den Zapfen beim seit­ lichen Ansetzen des Oberwerkzeuges aufnimmt. In der End­ stellung kommt dann ein Riegel an einer Ausnehmung des Zapfens zur Einwirkung, der eine kraftschlüssige Verbindung des Zapfens mit dem Stößel bewirkt.

Für Pressen dieser Art kann der vorstehend beschriebene hydraulische Werkzeugspanner im Stößel integriert werden. Eine solche Ausführung ist in Fig. 4 dargestellt. Die Funk­ tionsteile dieser Ausführung stimmen mit den Funktionsteilen der Einschubausführung nach Fig. 3 überein. In Fig. 4 wurden daher die gleichen Bezugszahlen verwendet.

Anders als bei der Ausführung nach Fig. 3 führt bei der Einbauausführung der Spannkolben 26′ eine zur Unterseite des Stößels 36 parallele Bewegung aus. An der äußeren Stirn­ seite ist am Spannkolben 26′ eine Kehle 37 eingearbeitet, deren Konturen den Konturen einer Einkerbung in der Außen­ wandung eines Haltezapfens 38 am (nicht dargestellten) Werk­ zeugoberteil entspricht.

In Fig. 4 ist im geschnittenen Bereich in ausgezogenen Linien der Zylinder 14 in der Ruhestellung wiedergegeben. Die ausgefahrene Arbeitsstellung ist durch strichpunktierte Linien angedeutet. Hier ist u. a. erkennbar, wie der Spann­ kolben 26′ in eine angepaßte Ausnehmung in der Außenwandung des Zapfens 38 eingreift. In bezug auf seine axiale Länge ist der Zapfen 38 zylindrisch ausgebildet, so daß nach dem Zurückfahren des Zylinders 14 in seine Ruhestellung das Werkzeug völlig freigegeben ist und somit beim Hochfahren des Stößels nicht mit angehoben wird.

Claims (7)

1. Hydraulischer Werkzeugspanner zum Befestigen eines Werkzeuges an einer Werkzeugträgerplatte einer Presse oder dergleichen mit einem an der Werkzeugträgerplatte neben dem Werkzeug befestigbaren Gehäuseblock, der einen in Richtung Werkzeug durch eine Kolben-Zylinderanordnung aus- und einfahrbaren, gegen Drehen gesicherten Spannarm führt, der in seiner Ausfahrstellung (Arbeitsstellung) auf einen seitlichen Vorsprung des Werkzeugs einen senkrecht zur Ebene der Werkzeugträgerplatte gerichteten Spanndruck ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß im Spannarm (24) an seinem äußeren Ende eine den Spanndruck erzeugende zweite Kolben-Zylinderanordnung mit senkrecht zur Spannarmachse, d. h. auch senkrecht zur Werkzeugträgerplatte verlaufender Zylinderachse angeordnet ist, die in der Arbeitsstellung des Spannarmes mit dem Druckmittel der ersten Kolben-Zylinderanordnung (13, 14) beaufschlagt ist und deren Kolben (26) bei Druckentlastung durch Federkraft soweit in den im Spannarm (24) befindlichen Zylinder zurückziehbar ist, daß der Spannarm (24) durch die erstgenannte Kolben-Zylinderanordnung (13, 14) vollends in den Gehäuseblock (12) einfahrbar ist.

2. Werkzeugspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (14) der ersten Kolben-Zylinderanordnung (13, 14) auf einer feststehenden Kolbenstange (13) bewegbar geführt ist und den Spannarm (24) bildet.

3. Werkzeugspanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenstange (13) der ersten Kolben-Zylinderanordnung ein bis zu ihrem inneren Ende führender Kanal (21) für die Zu- und Abfuhr des Druckmittels in den zugehörigen Druckmittelraum (19) enthalten ist.

4. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelraum (27) der zweiten Kolben-Zylinderanordnung über einen Kanal (29) mit dem Druckmittelraum des beweglichen Zylinders (14) an einer solchen Stelle der Zylinderwandung verbunden ist, daß die Mündung des Kanals (29) kurz vor oder erst bei Erreichen der Endstellung des Spannarmes (24) von der Kolbenstange (13) freigegeben ist.

5. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (14) der ersten Kolben-Zylinderanordnung mit einem an seinem inneren Ende befindlichen Flansch (17) als Kolben in einer zylindrischen Bohrung (18) im Gehäuseblock (12) geführt ist und daß der so gebildete Ringkolben einen Druckmittelraum abschließt, der zur Aufnahme eines Druckmittels für die Ausführung der Rückholbewegung des Zylinders (14) dient.

6. Werkzeugspanner nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des beweglichen Spannarms (24) ein zu seiner Achse parallel verlaufendes Profil (30) angebracht ist, welches formschlüssig in einer angepaßten Ausnehmung im Gehäuseblock (12) geführt ist.

7. Werkzeugspanner für einen Einbau eines Oberwerkzeuges im Pressenstößel mittels eines einen rückwärtigen Zapfen am Oberwerkzeug verriegelnden Riegels, dadurch gekennzeichnet, daß der Riegel (24′) hydraulisch verschiebbar ist und der Kolben (26′) einer zweiten Kolben-Zylinderanordnung im Riegel parallel zur Werkzeuganlagefläche am Pressenstößel (36) bewegbar ist und an seinem freien Ende eine Kehle (37) als Anlagefläche für den am Werkzeug befindlichen Haltezapfen (38) aufweist.