CH678157A5 - - Google Patents

Description

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CH 678 157 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Klemmen einer linear verschiebbaren Baugruppe in einer Führungsbaugruppe gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1. Sie ist insbesondere bei Werkzeugmaschinen einsetzbar, deren während des Arbeitsprozesses nicht bewegte Achsen stillgelegt und mit den Führungsbaugruppen verklemmt werden.

Es sind verschiedene Vorrichtungen zum Klemmen und Bremsen von Maschinenachsen bekannt, die nach dem Reibschlussprinzip arbeiten. Die manuell, elektrisch oder hydraulisch aufgebrachte Kraft dient direkt oder über mechanische oder hydraulische Zwischenelemente verstärkt zur Klemmung, wie beispielsweise in DD-WP 2871, DRP 737133 und DE-AS 1 159 241 beschrieben.

Bei anderen Lösungen wird die Klemmkraft durch Federn unmittelbar oder durch Zwischenglieder verstärkt aufgebracht und die Klemmung durch hydraulische oder elektrische Antriebsglieder gelöst. Eine solche hydraulisch-mechanische Klemmeinheit ist durch DD-WP 74 164 und DD-WP 82 865 bekanntgeworden.

Der Nachteil derartiger Einrichtungen besteht darin, dass sehr hohe Klemmkräfte entweder eine entsprechend gross ausgelegte Kraftquelle oder einen Übersetzungsmechanismus zwischen Kraftquelle und Ktemmstelle verlangen. Daraus ergeben sich Bauraumprobleme sowie Reibungsverluste im Übersetzungsgetriebe und damit ein geringer Wirkungsgrad.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Klemmvorrichtungen besteht darin, dass durch diese selbst oder durch Einbau- und Führungsfehler äussere Kräfte zwischen der verschiebbaren und der Führungsbaugruppe entstehen.

Durch DD-AP 122 933 ist eine Vorrichtung zum Klemmen eines stufenlos verstellbaren Teils einer Werkzeugmaschine bekanntgeworden, bei der die Klemmkraft dadurch erhöht wird, dass eine formschlüssige Klemmung die kraftschlüssige ergänzt Da sich während des Klemmvorganges das bewegliche Spannstück zunächst formschlüssig zentriert, bevor die von zwei Arbeitszylindern aufgebrachte Klemmkraft über Keilflächen wirksam wird, werden durch Formschluss mögliche Verspan-nungen zwischen verschiebbarer und Führungsbaugruppe klein gehalten. Die durch Reibung an den Keilflächen bedingten Axialkräfte werden allerdings nicht beseitigt. Ausserdem ist die Parallelität der Klemmflächen zur Fürungsbahn zu gewährleisten, so dass Herstetlungs- und Montagefehler zu unerwünschten äusseren Kraftwirkungen führen. Weiterhin ist auch diese Klemmeinrichtung infolge der beiden Arbeitszylinder bau- und platzaufwendig.

In DD-WP 131 234 ist eine Klemmeinrichtung zur beiderseitigen Klemmung des Schlittens einer Werkzeugmaschine dargestellt, deren auf einer Klemmspindel gegensinnig bewegte Klemmbacken über ein in Führungsbolzen geführtes Stützrohr ein in sich geschlossenes System bilden. Dadurch ist eine Parallelität der Kfemmflächen zur Führungsbahn nicht mehr erforderlich, so dass die Anforderungen an die Herstellgenauigkeit sinken. Es treten keine Stützkräfte auf das Maschinenbett auf. Nachteilig ist jedoch, dass sich die Klemmkräfte im Schlitten abstützen und diesen deformieren und dass trotz des hohen Wirkungsgrades eine geringe Klemmkraft, bedingt durch alleinigen Reibschluss erzielt wird. Diese Einrichtung kann deshalb an Genauigkeitswerkzeugmaschinen nicht eingesetzt werden und ausserdem dann nicht, wenn hohe Bearbeitungskräfte von der Klemmung aufgenommen werden müssen.

Die Erfindung hat das Ziel, eine Einrichtung zum Klemmen einer linear verschiebbaren Baugruppe in einer Führungsbaugruppe zu schaffen, die mit einer kleinen Kraftquelle und ohne Übersetzungsglieder an der Klemmstelle hohe Klemmkräfte und grosse Übertragungssteifen erzielt und gleichzeitig Montage- und Führungsfehfer kompensiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweiseitige Klemmung mittels auf einer Klemmspindel gegensinnig bewegter Klemmbacken so auszuführen, dass sich die Klemmelemente während des Klemmvorganges selbst zentrieren und eine kombinierte form- und kraftschlüssige Verbindung ohne Zwischenglieder erfolgt.

Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Klemmbacken zentrisch mit Spiel aufgenommen und zwischen Anschlägen lose geführt sind und jede Klemmbacke drei Klemmkeile aufweist, wobei die Keilflächen von zwei Klemmkeilen längs der Führungsrichtung verlaufen und mit einer keilförmigen Klemmnut der linear verschiebbaren Baugruppe korrespondieren und der dritte Klemm-keil auf der Gegenseite mittig versetzt angeordnet, mit Keilflächen quer zur Führungsrichtung versehen und in rechtwinklig zu den Klemmnuten verlaufenden Prismennuten der Führungsbaugruppe grob fixiert ist. Während des Klemmvorganges werden die Klemmbacken durch die Kraftquelle in Klemmkraftrichtung verstellt. Zunächst zentrieren sich die Klemmkeile der Klemmbacken selbsttätig zwischen den rechtwinklig zueinander verlaufenden Prismennuten der Führungsbaugruppe und den Klemmnuten der linear verschiebbaren Baugruppe, ohne äussere Kräfte zwischen diesen Baugruppen hervorzurufen. Anschliessend führt ihre Keilwirkung zu einer Klemmkrafterhöhung gegenüber der Kraft, mit der sie aufeinandergedrückt werden, Durch die kombinierte kraft- und formschlüssige Klemmung entsteht eine statisch stabile Verbindung in Art einer Dreipunktauflage, wodurch eine sehr hohe Steife erzielt wird.

In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die Anschläge für die eine Klemmbacke von einer mit einem Arbeitszylinder verbundenen Führungsbuchse und die Anschläge für die andere Klemmbacke von einer mit einer Kolbenstange verbundenen Führungsbuchse gebildet. Ein an der Führungsbaugruppe befestigter, U-förmiger Grundkörper nimmt die Führungsbaugruppe mit der Kolbenstange zwischen Führungsbohrungen auf. Diese Anordnung ermöglicht die Klemmung durch einen hydraulischen Arbeitszylinder, eine zweite Kraftquelle für das Öffnen bzw. Schliessen erübrigt sich.

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In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen der Führungsbuchse und einem radialen Vorsprung der Kolbenstange eine Hubbegrenzung H voreinstellbar, so dass die Klemmung geöffnet wird, ohne dass vom Arbeitszylinder aufgebrachte Kräfte auf den tragenden Grundkörper wirken.

In weiterer Ausbildung der Erfindung trägt ein mit der Führungsbaugruppe verbundener Aufnahmebock die Prismennuten, und Bohrungen im Aufnahmebock und in den Klemmbacken zu beiden Seiten und in gleicher Höhe der Klemmkeile nehmen eine Schrauben-Mutter-Verbindung mit axialem und radialem Spiel auf. Zweckmässigerweise ist an der linear verschiebbaren Baugruppe eine Klemmleiste mit den Klemmnuten befestigt.

Erfindungsgemäss können die Keilflächen der Klemmkeiie als Reibflächen mit entsprechenden Reibbelägen ausgebildet sein, um die Klemmkraft weiter zu erhöhen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels näher dargestellt, in den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 die Klemmeinrichtung in Vorderansicht im Schnitt;

Fig. 2 eine Einzelheit der Verbindung der Klemmeinrichtung mit der Führungsgruppe im Schnitt A-A der Fig. 1 ;

Fig. 3 eine Klemmbacke der Klemmeinrichtung in klemmseitiger Draufsicht

An einer Führungsbaugruppe 1, beispielsweise einem Werkzeugmaschinenbett, sind ein U-förmiger Grundkörper 2 mit den Führungsbohrungen 3 und 4 und ein Aufnahmebock 5 angeschraubt.

Mit einer linear verschiebbaren Baugruppe 6, z.B. dem Schlitten einer Werkzeugmaschine, ist eine Klemmleiste 7 verbunden.

Die Klemmleiste 7 besitzt an beiden Seiten in Führungsrichtung verlaufende Klemmnuten 8, während der Aufnahmebock 5 dazu rechtwinklige Prismennuten 9 aufweist.

In den Führungsbohrungen 3 und 4 liegen Führungsbuchsen 10, 11 für die Kolbenstange 12. Die Kolbenstange 12 und die Führungsbuchse 11 bilden die innere bzw. äussere Aufnahme für den Arbeitszylinder 13. Die Führungsbuchse 11 besitzt radial überstehende Anschläge 14 und 15 und die Führungsbuchse 10 radiale Anschläge 16 und 17. Koaxial zur Kolbenstange 12 ist zwischen den Anschlägen 14 und 15 der Führungsbuchse 11 bzw. 16 und 17 der Führungsbuchse 10 je eine Klemmbacke 18 in einer zentrischen Aufnahmebohrung 19 gelagert, deren Durchmesser grösser ist als der ihrer Lagerstelle. Die Klemmbacken 18 weisen eine geringere Breite auf als der Abstand der Anschläge 14 und 15 bzw. 16 und 17.

Jede Klemmbacke 18 besitzt zwei Klemmkeile 20 mit Keilflächen längs der Führungsrichtung und auf der gegenüberliegenden Seite mittig versetzt einen Klemmkeil 21 mit Keilflächen quer zur Führungsrichtung (Fig. 3). Die Klemmbacken 18 sind mittels der Klemmkeile 21 in den Prismennuten 9 des Aufnahmestocks 5 grob fixiert, indem zu beiden Seiten der Klemmkeile 21 die Klemmbacken 18 mit Bohrungen 22

und der Aufnahmebock 5 mit Bohrungen 23 versehen sind, die einen wesentlich grösseren Durchmesser als Halteschrauben 24 aufweisen, die die Klemmbacken 18 und den Aufnahmebock 5 mittels Muttern 25 lose verbinden (Fig. 2).

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:

Wird der Arbeitszylinder 13 mit Druck so beaufschlagt, dass seine Kolbenstange 12 einfährt, werden die Klemmbacken 18 über die Anschläge 14 und 17 aufeinanderzubewegt. Da sie aufgrund ihrer Lagerung frei höhen- und seitenbeweglich sind, zentrieren sich die Klemmkeiie 20 und 21 in den Klemmnuten 8 und Prismennuten 9 und gleichen Ungenauig-keiten in den Führungs- und Klemmflächen aus. Mit zunehmendem Kolbendruck entwickeln die Klemmkeile 20,21 die wirksame Klemmkraft, die um so grösser ist, je kleiner der Winkel Alpha ist. Es entsteht eine Art statisch stabile Dreipunktauflage. Der Arbeitszylinder 13 übt keine äussere Kraft auf die Führungsbaugruppe 1 und die linear verschiebbare Baugruppe 6 aus, weil er sich über die Führungsbuchsen 10,11 axial der Lage der Klemmbacken 18 an-passt. Die Klemmkraft kann weiter erhöht werden, wenn die Keilflächen der Klemmkeiie 20 und 21 mit Reibbelägen versehen werden. Soll diese in Fig. 1 dargestellte Klemmung geöffnet werden, fährt die Kolbenstange 12 aus dem Arbeitszylinder 13 heraus. Zunächst wird durch den Anschlag 16 die linke Klemmbacke 18 nach aussen gedrückt, bis sie sich an den Grundkörper 2 anlegt. Dadurch wird die Kolbenstange 12 an einer Weiterbewegung in dieser Richtung gehindert, die nunmehr den Arbeitszylinder 13 in die andere Richtung verschiebt. Dabei löst der Anschlag 15 die rechte Klemmbacke 18, und es ergibt sich die in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete Stellung. Der Öffnungsvorgang wird durch die Hubbegrenzung H beendet, indem die Führungsbuchse 11 gegen einen radialen Vorsprung der Kolbenstange 12 trifft.

Claims (6)

Patentansprüche

1. Einrichtung zum Klemmen einer linear verschiebbaren Baugruppe in einer Führungsbaugruppe mit zwei auf einer Klemmspindel gegensinnig bewegten Klemmbacken, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmbacken (18) zentrisch mit Spiel aufgenommen und zwischen Anschlägen (14; 15; 16; 17) lose geführt sind und jede Klemmbacke (18) drei Klemmkeile (20; 21) aufweist, wobei die Keilflächen von zwei Klemmkeilen (20) längs der Führungsrichtung verlaufen und mit einer keilförmigen Klemmnut (8) der linear verschiebbaren Baugruppe (6) korrespondieren und der dritte Klemmkeil (21) auf der Gegenseite mittig versetzt angeordnet, mit Keilflächen quer zur Führungsrichtung versehen und in rechtwinklig zu den Klemmnuten (8) verlaufenden Prismennuten (9) der Führungsbaugruppe (1) grob fixiert ist.

2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (14; 15) für die eine Klemmbacke (18) von einer mit einem Arbeitszylinder (13) verbundenen Führungsbuchse (11) und die Anschläge (16; 17) für die andere Klemmbacke (18) von einer mit einer Kolbenstange (12) verbunde-

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nen Führungsbuchse (10) gebildet sind und dass ein an der Führungsbaugruppe (1) befestigter, U-förmi-ger Grundkörper (2) die Führungsbuchsen (10; 11) mit der Kolbenstange (12) zwischen Führungsbohrungen (3; 4) aufnimmt.

3. Einrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Führungsbuchse (11) und einem radialen Vorsprung der Kolbenstange (12) eine Hubbegrenzung H voreinstellbar ist.

4. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit der Führungsbaugruppe (1) verbundener Aufnahmebock (5) die Prismennuten (9) trägt und Bohrungen (22; 23) ïm Aufnahmebock (5) und in den Klemmbacken (18) zu beiden Seiten und in gleicher Höhe der Klemmkeiie (21) eine Schrauben-Mutter-Verbindung (24; 25) mit axialem und radialem Spiel aufnehmen.

5. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1-

4, dadurch gekennzeichnet, dass an der linear verschiebbaren Baugruppe (6) eine Klemmleiste (7) mit den Klemmnuten (8) befestigt ist.

6. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1-

5, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilflächen der Klemmkeile (20; 21) als Reibflächen mit entsprechenden Reibbelägen ausgebildet sind.

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