CH654779A5

CH654779A5 - Pneumatisch angetriebene spannvorrichtung.

Info

Publication number: CH654779A5
Application number: CH6288/81A
Authority: CH
Inventors: Hanns Zimmermann; Peter Preisenhammer
Original assignee: Saurer Allma Gmbh
Priority date: 1980-10-22
Filing date: 1981-09-30
Publication date: 1986-03-14
Also published as: GB2086274A; IT1168021B; FR2492298A1; JPS57102760A; DD201653A5; FR2492298B1; CS228521B2; JPS6344508B2; US4418899A; GB2086274B; BR8106751A; IT8123605A1; IT8123605A0

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatisch angetriebene Spannvorrichtung, mit einem in einem stationären Gehäuse in Spannrichtung bewegbaren Spannteil, einer Versteileinrichtung zur Grobverstellung des Spannteiles gegenüber dem stationären Gehäuse in Spannrichtung, einem zwischen Versteileinrichtung und Spannteil in einem Antriebsgehäuse vorgesehenen Kraftverstärker mit einem pneumatisch beaufschlagbaren Primärglied, einem an seinem einen Ende vorgesehenen Widerlager, welches mit der Versteileinrichtung in Verbindung steht und einem an seinem anderen Ende in Spannrichtung beweglichen Sekundärglied, welches auf das Spannteil einwirkt.

Bei Kraftverstärkern mechanischer oder mechanisch hydraulischer Bauart, wie sie in Spannvorrichtungen der oben beschriebenen Bauart verwendet werden (vgl. DE-AS 2 346 771) führt das Sekundärglied des Kraftverstärkers einen verhältnismässig kurzen Krafthub aus. Dies ist auf das Kraftübersetzungsverhältnis des Kraftverstärkers zurückzuführen. Dieser kurze Krafthub, der nur ca. 1 mm beträgt, ist zu klein, damit Werkstücke bequem zwischen die Spanneinrichtung eingesetzt bzw. wieder herausgenommen werden können. Aus diesem Grund und damit die Spanneinrichtung auch für Werkstücke unterschiedlicher Grösse verwendbar ist, ist bei der bekannten Spannvorrichtung eine Versteileinrichtung vorgesehen. Diese Versteileinrichtung besteht aus einer in einer Mutter verschraubbaren Verstellspindel. Die Mutter selbst ist in dem stationären Gehäuse stufenweise verstellbar, während man mit der Verstellspindel eine stufenlose Feineinstellung vornehmen kann. Um das Spannteil zunächst über einen grösseren Anstellweg (Anstellhub) so lange zu verschieben, bis es an dem Werkstück anliegt, ist es bei den bekannten Spannvorrichtungen erforderlich, die Verstellspindel zu drehen. Abgesehen davon, dass das Drehen der Verstellspindel von Hand, insbesondere bei Serienfertigung, umständlich ist, bestehen nicht unerhebliche Schwierigkeiten, wenn man die Verstellspindel motorisch antreiben will, um dadurch den Anstellhub, d.h. die Öffnungsweise der Spannvorrichtung zu vergrössern.

Es ist auch eine Spannvorrichtung mit Kraftverstärker bekannt (DE-PS 2 364 912) bei welcher der Kraftverstärker in einem im stationären Teil der Spannvorrichtung verschiebbaren Gehäuse angeordnet ist. Der Kraftverstärker ist mit einem am einen Ende des Kraftverstärkers unter Wirkung einer Schubstange einschiebbaren Primärstempel und einem dabei am anderen Ende in gleicher Richtung austretenden Sekundärstempel versehen. Ferner weist die Spannvorrichtung eine bei Anlage des Spannteiles am Werkstück sperrend wirkende Einrichtung auf, welche das den Kraftverstärker enthaltende Gehäuse gegenüber dem stationären Teil verriegelt. Soll hierbei das verschiebbare Gehäuse mit dem Kraftverstärker bis zur Anlage an das zu spannende Werkstück gebracht werden, so muss genau in der Stellung, in der das Spannteil am Werkstück zur Anlage kommt, die Verriegelungseinrichtung in Sperrstellung treten, wenn die Wirkung des Kraftverstärkers voll zur Geltung kommen soll. Sollen nun Teile mit grober Toleranz, wie z. B. Gussteile gespannt werden, so muss die zur Verriegelung notwendige Stützschulter in eine solche Position gebracht werden, dass die Spanneinrichtung auch noch beim Werkstück mit Grösstmass einwandfrei verriegelt. Bei Teilen mit Kleinst-mass kommt aber dann nur ein Teil des Krafthubes des Kraftverstärkers und damit auch nur ein Teil der Spannkraft desselben zur Wirkung. Diese bekannte Spannvorrichtung ist daher nur zum Spannen von Serienwerkstücken geeignet, die sehr kleine Massunterschiede aufweisen, wie z. B. vorbearbeitete Werkstücke.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine pneumatisch angetriebene Spannvorrichtung, insbesondere

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einen Maschinenschraubstock der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der einen verhältnismässig grossen Öffnungshub aufweist und das einwandfreie Spannen von Serienwerkstük-ken mit grösseren Massunterschieden mit jeweils gleich grosser Spannkraft gewährleistet.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass in dem Antriebsgehäuse ein quer zur Spannrichtung des Kraftverstärkers beweglicher, in Spannrichtung zwischen sein Sekundärglied oder sein Widerlager und das jeweils angrenzende Teil einschiebbarer Keil vorgesehen ist, der von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit angetrieben ist, deren Druckraum über eine Verbindungsleitung und ein in dieser angeordnetes, einstellbares Überdruckventil, dem Druckraum des Primärgliedantriebes vorgeschaltet ist.

Bei der neuen Spannvorrichtung wird durch den Keil ein verhältnismässig grosser Öffnungshub gewährleistet. Dieser verhältnismässig grosse Öffnungshub ermöglicht das problemlose Einsetzen von Serienwerkstücken mit grösseren Werkstückstoleranzen in die Spannvorrichtung. Mittels des von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit angetriebenen Keiles wird das Spannteil mit einer durch das Überdruckventil einstellbaren Vorspannkraft an das in die Spannvorrichtung eingesetzte Werkstück angedrückt. Nach Erreichen dieser Vorspannkraft öffnet das Überdruckventil, so dass Druckluft in den Druckraum derjenigen Kolben-Zylinder-Einheit gelangen kann, die das Primärglied antreibt. Hierdurch wird der Kraftverstärker mit einem vom Kolbenhub abhängigen Krafthub betätigt. Da bei der neuen pneumatischen Spannvorrichtung der Krafthub immer erst beginnt, wenn das Spannteil bereits am Werkstück anliegt, wird unabhängig von irgendwelchen Werkstückstoleranzen das Werkstück stets mit gleich grosser Spannkraft gespannt. Über eine geeignete Einsteilvorrichtung, die den Kolbenhub des dem Kraftverstärker antreibenden Kolben begrenzt,

kann man zusätzlich diese Spannkraft noch voreinstellen. Wichtig hierbei ist auch, dass man durch Betätigung eines einzigen Ventiles das Werkstück automatisch spannen und entspannen kann. Die von Hand zu bedienende Versteileinrichtung ist lediglich dazu vorgesehen, um die Spannvorrichtung für das Spannen von Werkstücken mit anderen Massen einstellen zu können.

Die Erfindung ist in folgendem anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die Spannvorrichtung,

Figur 2 einen Teilquerschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.

In dem stationären Gehäuse 1 ist das Spannteil 2 in Spannrichtung S verschiebbar gelagert. Eine zwischen zwei Steckbolzen 3 gehaltene Mutter 4 kann durch Umstecken der Steckbolzen 3 gegenüber dem Gehäuse 1 stufenweise in Spannrichtung verstellt werden. In der Mutter 4 ist eine Verstellspindel 5 verschraubbar, deren Antriebsschaft durch das Antriebsgehäuse 6 hindurchgeführt ist. Das Antriebsgehäuse 6 ist fest mit dem Spannteil 2 verbunden.

In dem Antriebsgehäuse ist ein mechanischer Kraftverstärker in Form eines Kniehebelkraftverstärkers vorgesehen. Zu beiden Seiten des Antriebsschaftes 5a ist je ein Kniehebelpaar 7 parallel zur Spannrichtung S angeordnet. Der eine Kniehebel jedes Kniehebelpaares stützt sich dabei an einem Widerlager 8 ab, während der andere Kniehebel auf ein Sekundärglied 9 einwirkt. Zum Antrieb des Kniehebelkraftverstärkers dient ein in einem Zylinder 10 beweglicher Kolben 11. Der Leerhub dieses Kolbens 11 ist zweckmässig durch die Stellschraube 12, deren Kopf mit Markierungsringen 13 versehen ist, begrenzbar.

In dem Antriebsgehäuse 6 ist ferner ein quer zur Spannrichtung S des Kraftverstärkers 7-9 beweglicher Keil 14 vorgesehen. Dieser Keil 14 greift zwischen das Sekundärglied 9 und eine Keilfläche 15 am Antriebsgehäuse 6 ein. Auch das Sekundärglied 9 ist mit einer Keilfläche 16 versehen. Zum Antrieb des Keiles 14 dient ein parallel zur Spannrichtung S beweglicher Kolben 17, der in einem Zylinder 18 verschiebbar ist. Der Kolben 17 weist eine schräg zu seiner Achse verlaufende Keilfläche 19 auf, die mit einer entsprechenden weiteren Keilfläche 20 des Keiles 14 zusammenwirkt. Der Winkel, den die Keilflächen 19,20 des Keiles 14 und des Kolbens 17 mit der Kolbenachse einschliessen, ist zweckmässig kleiner als der Reibungswinkel, so dass zwischen den aufeinan-dergleitenden Keilflächen 19, 20 Selbsthemmung eintritt.

Der Druckraum 18a des Zylinders 18 steht über eine Verbindungsleitung 21 mit dem Druckraum 10a des Zylinders 10 in Verbindung. In dieser Verbindungsleitung 21 ist ein einstellbares Überdruckventil 22 vorgesehen. Über die Verbindungsleitung 21 sind die Druckräume 18a und 10a in Reihe geschaltet.

Das Antriebsgehäuse 6 weist ferner einen Druckluftanschlussstutzen 23 und einen Drehschieber 24 zur Steuerung der Druckluftzufuhr auf. In der Eintrittsleitung des Drehschiebers 24 ist ein Rückschlagventil 25 vorgesehen. Ferner ist in dem Kolbenboden 17a des Kolbens 17 ein Sicherheitsventil 26 angeordnet. Der Kolben 17 weist eine zentrale Bohrung 27 auf, in die ein stationärer Stift 28 eingreift.

Für das Spannen einer Serie von in etwa gleich grossen, sich nur von Werkstückstoleranzen unterscheidenden Werkstücken W wird das Spannteil durch Versetzen der Spindelmutter 4 und Verdrehen der Verstellspindel 5 von Hand in eine Position gebracht, in der seine Spannbacke 2a von dem Werkstück W einen Abstand H von etwa 3 mm einnimmt. Dieser Abstand H entspricht dem Öffnungshub der Spannvorrichtung. Wird nun der Drehschieber 24 in die in Fig. 1 dargestellte Drehstellung gedreht, so kann Druckluft in den Druckraum 18a eintreten. Hierdurch wird der Kolben 17 nach links verschoben und seine Keilfläche 19 bewegt den Teil 14 quer zur Spannrichtung S nach oben. Der Keil 14 schiebt das Spannteil 2 nach links bis seine Spannbacke 2a zur Anlage am Werkstück W gelangt. Die Kniehebel 7 des Kraftverstärkers bleiben hierbei in ihrer gezeigten Ruhestellung. Durch den Keil 14 wird die Spannbacke 2a an das Werkstück mit einer bestimmten Vorspannkraft angedrückt. Sobald die Spannbacke 2a am Werkstück W anliegt steigt der Luftdruck im Druckraum 18a bis zum Erreichen der Vorspannkraft an und es öffnet dann das einstellbare Überdruckventil 22. Die Vorspannkraft ist durch das Überdruckventil 22 einstellbar.

Wenn nach Erreichen der Vorspannkraft das Ventil 22 die Verbindungsleitung 21 freigegeben hat, beginnt der eigentliche Krafthub. Die in den Druckraum 10a einströmende Druckluft bewegt den Kolben 11 nach unten und betätigt dabei die Kniehebel 7 des Kraftverstärkers. Da der Krafthub immer erst dann beginnt, wenn der Spannbacken 2a mit einer bestimmten Vorspannkraft an dem Werkstück anliegt, ist unabhängig von irgendwelchen Werkstückstoleranzen, die vom Kraftverstärker erzeugte Spannkraft stets gleich hoch.

Um jedoch die vom Kraftverstärker erzeugte Spannkraft den jeweiligen Werkstücken anpassen zu können und Beschädigungen des Werkstückes auszuschliessen, kann man durch die Stellschraube 12 die Spannkraft einstellen. Durch die Stellschraube 12 kann der Leerhub des Kolbens 11 begrenzt werden. Die jeweilige Einstellung der Stellschraube 12 ist durch die Markierungsringe 13 leicht ablesbar. Durch Begrenzung des Leerhubes des Kolbens 11 wird dessen Arbeitshub mehr oder weniger verringert und damit lässt sich auch die tatsächliche Spannkraft des Kraftverstärkers einstellen.

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Die Selbsthemmung zwischen den Keilflächen 19,20 verhindert, dass der Keil 14 bei Betätigung des Kraftverstärkers nachgibt. Das Rückschlagventil 25 sorgt dafür, dass auch bei einem Luftdruckabfall im Druckluftversorgungsnetz die volle Spannwirkung der Spannvorrichtung erhalten bleibt.

Das Lösen und Öffnen der Spannvorrichtung geschieht durch Verdrehen des Drehschiebers 24 in eine neue Drehstellung, in welcher der Druckraum 18a über entsprechende Bohrungen im Drehschieber und im Antriebsgehäuse mit der Aussenluft in Verbindung steht. Es kann nunmehr die Druckluft aus dem Druckraum 10a über die Verbindungsleitung 21 und das Rückschlagventil 29 in den Druckraum 18a und von diesem in die Aussenluft entweichen. Die Teile 7 und 9 des Kraftverstärkers, der Kolben 11 und auch der Kolben 17 sowie das Spannteil 2 werden durch Rückstellfedern in ihre Ausgangslage zurückgeführt. Der Spannbacken 2a bewegt sich dabei um den Öffnungshub H von dem Werkstück W zurück, so dass dieses nunmehr leicht entnommen werden kann. Der Öffnungshub H ist bewusst nur so gross gehalten, dass die Werkstücke einer Serie leicht zwischen die Spannbacken eingesetzt werden können, jedoch ein

Finger nicht zwischen das eingesetzte Werkstück und die Spannbacken passt. Es besteht also keine Gefahr der Verletzung durch Einklemmen zwischen Werkstück und Spannbacken.

Als weitere Sicherheitsvorkehrung dient das Sicherheitsventil 26 im Kolbenboden 17a. Wenn nämlich der Öffnungshub H zu gross eingestellt wird, so dass dieser Hub grösser ist als der tatsächlich vom Keil 14 erzeugbare Hub des Spannteiles 2, dann wird bei Betätigung des Drehschiebers 24 der Kolben 17 so weit nach links verschoben, dass der Stift 28 das Sicherheitsventil 26 öffnet. Abgesehen davon, dass hierdurch ein weiterer Druckaufbau 8 im Druckraum 18a und damit eine Betätigung des Kraftverstärkers vermieden wird, wird durch die Luftausströmung ein akustisches Signal erzeugt, welches die Bedienungsperson auf den Einstellfehler aufmerksam macht.

Die Erfindung soll nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt sein. Es ist auch möglich, anstelle der gezeigten mechanischen Kraftverstärker einen mechanischen Kraftverstärker mit einem anderen Aufbau bzw. auch einen hydraulischen Kraftverstärker zu verwenden.

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1 Blatt Zeichnungen

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654 779 PATENTANSPRÜCHE

1. Pneumatisch angetriebene Spannvorrichtung, mit einem in einem stationären Gehäuse in Spannrichtung bewegbaren Spannteil, einer Versteileinrichtung zur Grobverstellung des Spannteiles gegenüber dem stationären Gehäuse in Spannrichtung, einem zwischen VerStelleinrichtung und Spannteil in einem Antriebsgehäuse vorgesehenen Kraftverstärker mit einem pneumatisch beaufschlagbaren Primärglied, einem an seinem einen Ende vorgesehenen Widerlager, welches mit der Versteileinrichtung in Verbindung steht, und einem an seinem anderen Ende in Spannrichtung beweglichen Sekundärglied, welches auf das Spannteil einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Antriebsgehäuse (6) ein quer zur Spannrichtung des Kraftverstärkers (7-9) beweglicher, in Spannrichtung (S) zwischen sein Sekundärglied (9) oder sein Widerlager (8) und das jeweils angrenzende Teil (6) einschiebbaren Keil (14) vorgesehen ist, der von einer pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit (17,18) angetrieben ist, deren Druckraum (18a) über eine Verbindungsleitung (21) und ein in dieser angeordnetes, einstellbares Überdruckventil (22) dem Druckraum (10a) des Primärgliedantriebes (10,

11 ) vorgeschaltet ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des Keiles (14) ein quer zu dessen Bewegungsrichtung in einem Zylinder (18) verschiebbarer Kolben (17) vorgesehen ist, der eine schräg zu seiner Achse verlaufende Keilfläche (19) aufweist, die mit einer entsprechenden weiteren Keilfläche (20) des Keiles (14) zusammenwirkt.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel, den die Keilflächen (19,20) des Keiles (14) und des Kolbens (17) einschliessen, kleiner ist als der Reibungswinkel, so dass zwischen den aufeinanderglei-tenden Keilflächen (19,20) Selbsthemmung eintritt.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannteil (2) mit dem Antriebsgehäuse (6) fest verbunden ist und der Keil (14) zwischen eine Keilfläche (15) am Antriebsgehäuse (6) und eine Keilfläche (16) am Sekundärglied (9) einschiebbar ist.

5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsschaft (5a) einer gegenüber dem stationären Gehäuse (1) verschraubbaren Verstellspindel (5) durch das Antriebsgehäuse (6) hindurchgeführt ist und sich das Widerlager (8) des Kraftverstärkers am freien Ende (5b) des Antriebsschaftes (5a) abstützt.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftverstärker ein Kniehebelkraftverstärker (7-9) ist, dessen Kniehebel (7) parallel zur Spannrichtung (S) angeordnet sind und von einem auf ihre einander zugekehrten Enden einwirkenden, quer zur Spannrichtung beweglichen Kolben (11) antreibbar sind.

7. Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leerhub des Kolbens (11) durch eine Stellschraube (12) begrenzbar ist.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (17) eine zentrale Bohrung (27) und im Kolbenboden (17a) ein Sicherheitsventil (26) aufweist, welches in vorderster Spannstellung des Kolbens (17) durch einen in der Bohrung angeordneten stationären Stift (28) geöffnet wird.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Eintrittsleitung eines Steuerventiles (24) für die Druckluftzufuhr ein Rückschlagventil (25) angeordnet ist.