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Die Erfindung betrifft einen Halter zur Befestigung eines mit zwei oder mehreren Haltezapfen versehenen Werkstücks, insbesondere an einem Maschinentisch einer Werkzeugmaschine, mit einem Gehäuse, in dem zwei oder mehrere zur Aufnahme der Haltezapfen des Werkstücks vorgesehene Aufnahmebuchsen angeordnet sind, in welchen verschiebbare Halteelemente gelagert sind, die von einem der jeweiligen Aufnahmebuchse zugeordneten Kolben betätigbar sind und im geschlossenen Zustand des Halters in eine Ringnut am Haltezapfen eingreifen, wobei die Kolben über im Gehäuse verlaufende Verbindungsleitungen gemeinsam druckbeaufschlagbar sind.
Halter nach Art von Schnellspannvorrichtungen, um Werkstücke am Maschinentisch einer Werkzeugmaschine, wie einer Bohr-, Fräs- oder Schleifmaschine zu befestigen, sind bekannt.
Dazu ist das zu bearbeitende Werkstück mit einem oder mehreren Haltezapfen versehen, die in der Buchse des jeweiligen Halters über Halteelemente festgehalten werden. Nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges des Werkstückes werden die Haltezapfen vom Werkstück entfernt.
Ein derartiger Halter kann entweder ein gesondertes, am Maschinentisch der Werkzeugmaschine befestigbares Teil sein, oder bereits im Maschinentisch der Werkzeugmaschine eingebaut sein. Halter dieser Art sind beispielsweise aus der DE 29 615 613 U1und der DE 100 50 996 A1 bekannt.
Ein Halter der eingangs genannten Art, der zwei oder mehrere in einem gemeinsamen Gehäuse vorgesehene Aufnahmebuchsen zur Befestigung von zwei oder mehreren Haltezapfen des Werkstückes aufweist, ist aus der CH 687 599 A5 bekannt. Mehrere Haltezapfen an einem Werkstück werden insbesondere zum Zweck der Verhinderung einer Verdrehung des Werkstückes beim Bearbeiten eingesetzt. Durch die Anordnung von mehreren Aufnahmebuchsen in einem gemeinsamen Gehäuse entfällt eine andernfalls erforderliche äusserst genaue Ausrichtung der einzelnen Gehäuse der separaten Halter für die einzelnen Haltezapfen.
Zur Druckbeaufschlagung der die Halteelemente betätigenden Kolben werden herkömmlicherweise manuell betriebene, druckluftbetriebene oder auch elektrisch betriebene Hydraulikgeräte eingesetzt, die mit einer Schlauchverbindung und entsprechenden Kupplungen am Halter angeschlossen werden. Bei der Betätigung des Hydraulikgeräts wird Hydrauliköl in den Halter eingepresst, wobei die im Halter enthaltene Luft komprimiert wird bzw. durch nicht vollständig dichte
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Teile des Halters entweicht. Nach der Entspannung des Hydrauliköls fliesst dieses (aufgrund von b Rückstellfedern am Koten) wiederum - zumindest zum Grossteil - aus dem Halter heraus. In der Folge kann das Hydraulikgerät abgekoppelt werden, beispielsweise um einen anderen Halter zu betätigen oder im Falle eines Ortswechsels des Halters.
In Summe führen die im Zusammenhang mit den herkömmlichen Haltern zu verwendende hy- draulische Pumpe und Schlauch- bzw. Rohrleitungen zu einem beträchtlichen Kosten- und Montageaufwand. Auch kommt es zu Ölverlusten bzw. -verschmutzungen beim Umkoppeln des Druckerzeugungsgerätes bzw. Abkoppeln des Druckerzeugungsgerätes für einen Orts- wechsel des Halters.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Halter der eingangs genannten Art bereitzu- stellen, durch den diese Nachteile der herkömmlichen Halter vermieden werden. Erfindungs- gemäss gelingt dies durch einen Halter mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Halters sind in den Unteransprüchen enthalten.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand des in der beilie- genden Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemässen Halter; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie BB von Fig. 1 (mit eingesetztem Haltezapfen); Fig. 3 ein vergrössertes Detail Z aus Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie CC von Fig. 1; Fig. 5 ein vergrössertes Detail Y von Fig. 4 und Fig. 6 ein Hydraulikschema zur Bereitstellung einer Überdrucksicherung.
Das in den Fig. dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Halters weist vier in einem Gehäuse 1 vorgesehene Aufnahmebuchsen 2 zur Festlegung von Haltezapfen 3 eines aufzuspannenden Werkstückes auf. Zur Ausbildung der Aufnahmebuchsen 2 ist jeweils ein im Querschnitt kreisförmiger Deckel 4 vorgesehen, der an einer zylindrischen Mantelfläche 5 ein Aussengewinde aufweist, das in ein Innengewinde an einer entsprechenden Ausnehmung 29 im Gehäuse 1 einschraubbar ist. Deckel 4 weist eine zentrale Öffnung auf und in ihrem oberen, an den Deckel 4 angrenzenden Bereich werden die Seitenwände der Aufnahmebuchse 2 von ei- nem im Querschnitt ringförmigen Ansatz 6 gebildet, der emstückig am Deckel 4 angeformt ist.
Im unteren Bereich der Aufnahmebuchse 2 sind in einem Käfig 7, der in diesem Bereich die Seitenwand der Aufnahmebuchse 2 bildet, radial verschiebbare Halteelemente 8 in Form von Kugeln angeordnet. Wenn die Halteelemente 8 radial nach innen verschoben sind, greifen sie in eine Ringnut 9 am in die Aufnahmebuchse 2 eingeschobenen Haltezapfen 3 ein und legen da-
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durch den Haltezapfen 3 in der Aufnahmebuchse 2 fest. In der radial nach aussen verschobenen Position der Halteelemente 8 kann der Haltezapfen 3 dagegen in die Aufnahmebuchse 2 eingeführt und aus dieser herausgezogen werden.
Zur Betätigung, das heisst zur radialen Verschiebung der Halteelemente 8 ist ein achsial in der Ausnehmung 29 im Gehäuse verschiebbarer Kolben 10 vorgesehen. Der Kolben 10 ist mit einem in Richtung zum Deckel 4 gerichteten, im Querschnitt kreisringförmigen Ansatz 11versehen, der an seiner Innenseite eine umlaufende Nut aufweist. Der Kolben 10 ist über eine vorzugsweise als Tellerfederpaket ausgebildete Feder 13 nach unten, das heisst in die in den Fig. 2 und 3 dargestellte Position vorgespannt. In dieser Position des Kolbens 10 liegen die Halteelemente 8 oberhalb der Nut 12 in einer an die Nut 12 anschliessenden weniger tiefen umlaufenden Nut 31. Die Halteelemente 8 werden somit radial nach innen und in die Ringnut 9 des Haltezapfens 3 gedrückt.
Wird der Kolben 10 über den Druckraum 14 druckbeaufschlagt, so verschiebt er sich gegen die Kraft der Feder 13 in seine obere Position, in der die Halteelemente 8 in der Nut 12 des Ansatzes 11liegen. Sie können sich dadurch von ihrer in Fig. 3 dargestellten Position radial nach aussen verschieben und geben die Ringnut 9 des Haltezapfens 3 frei.
Eine zwischen der Oberseite 15 des Kolbens 10 und einem nach aussen vorstehenden Flansch des Käfigs 7 liegende Schraubenfeder 16 drückt den Käfig 7 nach oben gegen den Ansatz 6 des Deckels 4 und hält den Käfig 7 unabhängig von der Stellung des Kolbens 10 in dieser Position.
Zwischen dem Deckel 4 und dem Gehäuse 1 und zwischen dem Kolben 10 und dem Gehäuse 1 und zwischen dem Ansatz 6 des Deckels 4 und dem Ansatz 11des Kolbens 10 sind Dichtungen 17,18 und 30 vorgesehen.
Derartige Spanneinrichtungen zum Festlegen von Haltezapfen von Werkstücken sind bekannt, und die Erfindung ist nicht auf die gezeigte und beschriebene Ausführungsform dieser Teile beschränkt. Beispielsweise wären auch Ausbildungen entsprechend dem in der Beschreibungseinleitung zitierten Stand der Technik denkbar und möglich.
Die Druckräume 14 der Kolben 10 sind über Verbindungsleitungen 19 miteinander verbunden, die von Durchgangsbohrungen durch den das Gehäuse 1 bildenden Block gebildet werden, welche randseitig von Verschlüssen 20 abgedichtet sind. Eine mit den Verbindungsleitungen kommunizierende Ausnehmung 21 im Gehäuse bildet einen Zylinderraum 23, in dem ein Pumpkolben 22 gelagert ist. Die Druckräume 14, Verbindungsleitungen 19 und der Zylinderraum 23 bilden ein geschlossenes Hydrauliksystem aus. Zur Entlüftung des Hydrauliksystems bei der Befüllung mit Hydrauliköl ist eine Entlüftungsschraube 24 vorgesehen.
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Die Kolbenstange 25 ist in dem in Fig. 1 mit B bezeichneten Bereich mit einem Aussengewinde versehen. Dieses Aussengewinde steht mit einem Innengewinde in Eingriff, das an der inneren Mantelfläche einer in die Ausnehmung 21 eingesetzten (und gegenüber einer Verdrehung gesi- cherten) Hülse 26 angebracht ist, und zwar in dem mit b bezeichneten Bereich. Am freien Ende der Kolbenstange 25 ist ein Ansatz 27 in Form eines Sechskantes für ein Werkzeug, hier einen Steckschlüssel angebracht. Durch Verdrehen der Kolbenstange 25 mittels des Steckschlüssels wird der Kolben 22, ausgehend von seiner in Fig. 1 dargestellten Position, nach vorne unter Verkleinerung des Zylinderraumes 23 verschoben, wodurch das im geschlossenen Hydraulik- system enthaltene Hydrauliköl und damit über die Druckräume 14 die Kolben 10 druckbeauf- schlagt werden.
Zur Verdrehung der Kolbenstange 25 wird bevorzugterweise ein Drehmoment- schlüssel verwendet. Über ein bestimmtes voreingestelltes Drehmoment kann dadurch ein be- stimmter Hydraulikdruck aufgebracht werden, beispielsweise durch ein Drehmoment von 25 Nm ein Hydraulikdruck von 60bar.
Die Gewinde an der Kolbenstange 25 und an der Hülse 26 sind so ausgebildet, dass eine Selbsthemmung gegenüber einer Verdrehung der Kolbenstange 25 auftritt, das heisst, dass keine Verdrehung der Kolbenstange 25 im druckbeaufschlagten Zustand des Hydrauliköls nach der Entfernung des Werkzeuges vom Ansatz 27 auftritt. Durch metrische Gewinde kann dies bei- spielsweise erreicht werden. Auf diese Weise wird über die Gewinde an der Kolbenstange 25 und an der Hülse 26 nicht nur eine Verschiebung des Kolbens 22 ermöglicht, sondern es wird auch eine Art Feststelleinrichtung zur Fixierung des Pumpkolbens 22 in seiner die Kolben 10 druckbeaufschlagenden Position ausgebildet.
Ein rückseitig des Gewindes an der Kolbenstange liegender Abschnitt 28 der Kolbenstange 25 ist mit einem geringen Spiel gegenüber der Innenwandung der Hülse 26 gleitgelagert, wodurch eine Führung zur exakten Linearverschiebung der Kolbenstange 25 ausgebildet wird und die einwirkende Radialkraft hervorgerufen durch das eingeleitete Drehmoment abstützt.
Anstelle der Anbringung des Gewindes an der Kolbenstange 25 selbst könnte dieses auch an einem mit der Kolbenstange starr verbundenen Teil vorgesehen sein. Das Innengewinde an der Hülse 26 wiederum könnte direkt an der Seitenfläche der Ausnehmung 21 vorgesehen sein.
Grundsätzlich denkbar und möglich wären auch andere Verstell- und Feststelleinrichtungen für die Kolbenstange 25 als das gezeigte selbsthemmende Gewinde. Beispielsweise könnte ein Zahnstangenantrieb für die Kolbenstange 25 vorgesehen sein. Zur Feststellung der Kolben- stange 25 in der das Hydrauliköl druckbeaufschlagenden Position des Pumpkolbens 22 könnten beispielsweise im Gehäuse 1 gelagerte Bolzen vorgesehen sein, die im ausgefahrenen Zustand über die Seitenfläche der Ausnehmung 21 vorragen und in entsprechende radiale Ausnehmun- gen in der Kolbenstange 25 eingreifen.
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Anstelle einer Feststelleinrichtung zur Fixierung des Pumpkolbens in seiner die Kolben 10 druckbeaufschlagenden Position könnten auch in den Verbindungsleitungen 19 ein oder mehrere entsperrbare Rückschlagventile vorgesehen sein, die in ihrem gesperrten Zustand ein Zurückströmen des Hydrauliköls in den Zylinderraum 23 verhindern. Durch das Entsperren dieser Rückschlagventile könnte der Druck aus den Druckräumen 14 abgelassen werden. Mit einem einzelnen solchen Rückschlagventil könnte ausgekommen werden, wenn dieses direkt anschliessend an den Zylinderraum 23 angeordnet ist, bevor sich die Verbindungsleitungen 19 zu den einzelnen Druckräumen 14 verzweigen Zur Begrenzung des Drucks könnte in die Kolbenstange 25 weiters eine drehmomentbegrenzende Kupplung integriert sein.
Weiters könnte zur Druckbegrenzung auch folgende in Fig. 6 dargestellte Einrichtung vorgesehen sein. Die vom Zylinderraum 23 und Pumpkolben 22 gebildete Pumpe ist hier schematisch mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet und über Verbindungsleitungen 19 mit den Druckräumen für die Kolben 10 verbunden. Eine Verbindungsleitung 19 steht über ein Überdruckventil 32, das bei einem einstellbaren Druck öffnet, mit einem Reservoir 33 in Verbindung, wodurch auch der Zylinderraum 23 bzw. die Druckräume 14 über dieses Überdruckventil 32 mit dem Reservoir 33 in Verbindung stehen. Bei der Überschreitung eines vorgegebenen Drucks öffnet das Überdruckventil 32 und Hydrauliköl kann in das Reservoir 33 einströmen.
Das Reservoir 33 ist selbstentleerend (mittels einer in Fig. 6 schematisch eingezeichneten Feder) und steht über ein im drucklosen Zustand des Zylinderraumes 23 öffnendes Rückschlagventil 34 mit dem Zylinderraum 23 in Verbindung, so dass im drucklosen Zustand des Zylinderraums 23 das vom Reservoir 33 aufgenommene Hydrauliköl in die Verbindungsleitung 19 bzw. den Zylinderraum 23 zurückströmt.
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Legende zu den Hinweisziffern: 1 Gehäuse 16 Schraubenfeder 2 Aufnahmebuchse 17 Dichtung 3 Haltezapfen 18 Dichtung 4 Deckel 19 Verbindungsleitung 5 Mantelfläche 20 Verschluss 6 Ansatz 21 Ausnehmung 7 Käfig 22 Pumpkolben 8 Halteelement 23 Zylinderraum 9 Ringnut 24 Entlüftungsschraube 10 Kolben 25 Kolbenstange 11 Ansatz 26 Hülse 12 Nut 27 Ansatz 13 Feder 28 Abschnitt 14 Druckraum 29 Ausnehmung 15 Oberseite 30 Dichtung
31 Ringnut
32 Überdruckventil
33 Reservoir
34 Rückschlagventil
35 Pumpe