DE20009119U1

DE20009119U1 - Spannzylinder

Info

Publication number: DE20009119U1
Application number: DE20009119U
Authority: DE
Original assignee: Vischer and Bolli AG
Current assignee: Vischer and Bolli AG
Priority date: 2000-05-23
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2000-08-10
Anticipated expiration: 2010-05-24

Description

Beschreibung: Vischer & Bolli AG, Im Schossacher 17. CH-8600 Dübendorf 1 Spannzvlinder

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Spannzylinder zur Fixierung eines Einzugsbolzens an einem Maschinentisch, einer Grundplatte oder dergleichen mit einer Aufnahme, in die der Einzugsbolzen einsetzbar ist, und einem Spannmechanismus, um den Einzugsbolzen in der Aufnahme zu fixieren, wobei der Spannmechanismus durch Verstellung eines im Zylindergehäuse axial bewegbar angeordneten Kolbens zwischen einer Spannstellung und einer Freigabestellung betätigbar ist.

Mechanisch-hydraulisch arbeitende Spanneinrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der DE 298 04 730 Ul bekannt und werden in der Praxis eingesetzt, um Werkstücke beispielsweise am Maschinentisch einer Werkzeugmaschine zu fixieren. Hierzu wird das zu bearbeitende Werkstück in der Regel zunächst auf einer Trägerplatte oder -palette aufgespannt, und anschließend wird dann die Einheit bestehend aus Trägerpalette und Werkstück über mehrere Einzugsbolzen, die an der Rückseite der Trägerpalette vorgesehen und als Zentrierelemente ausgebildet sind, an der Werkzeugmaschine festgespannt, indem die Einzugsbolzen in

die Aufnahmen der am Maschinentisch vorgesehenen Spannzylinder eingesetzt und darin festgespannt werden.

Bei den bekannten mechanisch-hydraulischen Spannzylindern, von denen die vorliegende Erfindung ausgeht, erfolgt die Betätigung des Spannmechanismus, indem der Kolben zwischen einer Spannstellung und einer Freigabestellung axial verstellt wird. Dabei wird er in die Spannstellung durch Federelemente, die in einem zwischen dem Kolben und einem Gehäusedeckel vorgesehenen Federraum angeordnet sind, gedrückt, und aus dieser Spannstellung kann der Kolben durch Beaufschlagung mit einem Hydraulikmittel in seine Freigabebstellung angehoben werden.

Diese Spannzylinder haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Ein Problem besteht allerdings darin, daß die Spannzylinder einen relativ großen Durchmesser besitzen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Spannzylinder der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er eine kleine Baugröße besitzt, einfach aufgebaut ist und wenig Verschleißteile aufweist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kolben in dem Zylindergehäuse um seine Achse drehbar gehalten ist, daß Führungsmittel vorgesehen sind, die eine Drehbewegung des Kolbens in eine Axialbewegung umsetzen, und daß Stellorgane vorgesehen sind, um den Kolben zur Verstellung in die Freigabestellung in die eine und zur

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Verstellung in die Spannstellung in die entgegengesetzte Richtung zu drehen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Kolbenverstellung somit, indem der Kolben durch die Stellorgane verdreht und die Drehbewegung in eine Axialbewegung durch die vorgesehene Zwangsführung umgesetzt wird. Durch diese Ausgestaltung kann kann auf die im Stand der Technik vorgesehenen Tellerfederpakete vollständig verzichtet werden, wodurch eine kompakte Baugröße erreicht wird.

Als Stellorgane können beispielsweise hydraulische oder pneumatische Zylinder/Kolben-Anordnungen vorgesehen sein, die jeweils im Wechsel betätigt werden, um den Kolben in der einen oder anderen Richtung zu drehen, wobei die Zylinder/Kolben-Anordnungen vorzugsweise an speziell hierzu vorgesehenen Kontaktflächen, die vorzugsweise senkrecht zur Kraftwirkungslinie der jeweiligen Zylinder/Kolben-Anordnung stehen, angreifen, um eine optimale Ausnutzung der Spannkräfte zu gewährleisten. Diese Kontaktflächen können beispielsweise an Scheiben ausgebildet sein, welche an dem Kolben insbesondere durch Preßsitz fixiert sind.

Die Zylinder/Kolben-Anordnungen sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nebeneinanderliegend und vorzugsweise parallel zueinander auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittelebene des Kolbens angeordnet. Hierdurch wird eine besonders kompakte Anordnung erzielt. Alternativ ist es aber auch möglich, eine einzige Zylinder/Kolben-

Anordnung vorzusehen, über die sowohl Druck- als auch Zugkräfte auf den Kolben übertragen werden können.

Des weiteren ist es zweckmäßig, Verriegelungsmittel vorzusehen, um den Kolben in der Spannstellung gegen Verdrehung zu sichern. Beispielsweise kann die Sicherung durch ein Druckstück erfolgen, das in lösbaren Eingriff mit entsprechenden Löchern des Kolbens bringbar ist. Auf diese Weise braucht die Zylinder/Kolben-Anordnung, welche den Kolben in seine Spannstellung drückt, nicht während der gesamten Spannzeit betätigt zu werden.

Die Umsetzung der Drehbewegung des Kolbens in eine Axialbewegung erfolgt vorzugsweise durch in der Kolbenfläche vorgesehene Führungsnuten mit einer vorgegebenen Neigung, in die jeweils wenigstens eine Kugel eingreift, die beispielsweise in eine Durchgangsbohrung in der Zylinderwandung eingelegt ist und durch einen in die Durchgangsbohrung eingeschraubten Bolzen leicht in die Führungsnuten hineingedrückt wird. Wenn der Kolben gedreht wird, führt der Eingriff zwischen der ortsfest gehaltenen Kugel und der Führungsnut zwangsläufig zu einer Axialbewegung des Kolbens, wobei diese Ausgestaltung den Vorteil hat, daß sich die Kugel drehen kann und somit die auftretenden Reibungsverluste vergleichsweise gering sind. Alternativ ist es selbstverständlich auch möglich, einen Stift in die Gehäusewandung einzuschrauben, der in die Führungsnut direkt eingreift.

Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie auf folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1 einen Spannzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung mit eingespanntem Einzugsbolzen,

Figur 2 den Spannzylinder aus Figur 1 in der Freigabestellung,

Figur 3 den Spannzylinder in Draufsicht und
Figur 4 einen Kolben.

In der Zeichnung ist ein Spannzylinder 1 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zu dem Spannzylinder 1 gehören eine Schnellspannplatte 2, die an einem Maschinentisch oder dergleichen fixierbar ist, und ein Zylindergehäuse 3, das an der Schnellspannplatte 2 angebracht ist. In die Zylinderbohrung 4 des Zylindergehäuses 3 ist ein Kolben 5 axial bewegbar und drehbar eingesetzt, der an seiner Oberseite eine Sackbohrung aufweist, die eine Aufnahme 6 für einen Einzugsbolzen 7 bildet, welcher in die Aufnahme 6 durch die offene Oberseite des Zylindergehäuses 3 eingesetzt werden kann. Zur Erleichterung dieses Einsetzvorganges ist in das Zylindergehäuse 3 eine Führungshülse 8 eingesetzt, und zur exakten Positionierung des Einzugsbolzens 7 in dem Spannzylinder 1 ist der obere

Bereich der Führungshülse 8 in Passung zu einer Zentrierfläche 7a des Einzugsbolzens 7 dimensioniert.

Zur Fixierung des Einzugsbolzens 7 in der Aufnahme 6 ist ein Spannmechanismus vorgesehen. Dieser umfaßt in an sich bekannter Weise einen in die Aufnahme 6 eingesetzten Kugelkäfig 9, in dem eine Reihe von Kugeln 10 verstellbar gehalten sind, die je nach Kolbenstellung in eine Nut 11 in der Wandung der Aufnahme 6 nach außen ausweichen können, so daß ein Einzugsbolzen 7 in den Kugelkäfig 9 eingesetzt und aus diesem herausgenommen werden kann (Freigabeteilung, siehe Figur 2), oder durch die Wandung der Aufnahme 6 an einem solchen Ausweichen gehindert und damit in Eingriff mit einer entsprechenden Gegenfläche, beispielsweise einer Ringnut, am Einzugsbolzen 7 gehalten wird (Spannstellung siehe Figur 1).

In die Schnellspannplatte 2 sind von deren Unterseite her zwei Zylinder/Kolben-Anordnungen 12, 13 eingesetzt, deren Druckraum jeweils durch Leitungen 14 in der Schnellspannplatte ein Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl zugeführt werden kann. Die Zylinder/Kolben-Anordnungen 12, 13 sind nebeneinanderliegendund parallel zueinander angeordnet, und ihre Kolbenstangen 15, 16 greifen jeweils an einander gegenüberliegenden Umfangsbereichen des Kolbens 5 an, um diesen durch Betätigung der ersten Zylinder/Kolben-Anordnung 12 im Uhrzeigersinn und durch Betätigung der zweiten Zylinder/Kolben-Anordnung 13 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn zu verdrehen. Um hierbei eine möglichst gute Kraftübertragung zu erzielen, ist auf den

unteren Bereich des Kolbens 5 eine Bronzebuchse 17 aufgepreßt, die als Gleitlager für den Kolben wirkt. An einem unteren Vierkantabsatz 5a des Kolbens sind zwei Scheiben 18, 19 gehalten, an denen die Kolbenstangen 15, 16 angreifen und die etwa senkrecht zur Kraftwirkungslinie der Zylinder/Kolben-Anordnungen 12, 13 ausgerichtete Kontaktflächen aufweisen.

Zwischen dem Kolben 5 und dem Zylindergehäuse 3 ist eine Zwangsführung vorgesehen, durch welche eine Drehbewegung des Kolbens 5, welche durch Betätigung einer der Zylinder/Kolben-Anordnungen 12, 13 bewirkt wird, in eine Axialbewegung des Kolbens 5 umgesetzt wird. Hierzu sind in der Kolbenmantelfläche gleichmäßig über den Umfang verteilt drei schräg verlaufende Führungsnuten 20 vorgesehen, die in Figur 4 dargestellt sind und in die jeweils eine Kugel 21 eingreift, die in einer Durchgangsbohrung 22 der Zylindergehäusewandung eingesetzt und durch einen von außen in die Durchgangsbohrung 22 eingeschraubten Bolzen 23 leicht in die Führungsnut 20 hineingedrückt werden.

In der Kolbenunterseite sind auf einem noniusartigen Lochkreis eine Mehrzahl von Löchern 25 vorgesehen, denen ein an der Schnellspannplatte 2 angeordnetes Druckstück

24 zugeordnet ist, welches axial federnd in Richtung der Kolbenunterseite vorgespannt ist, so daß es in die Löcher

25 einrasten kann.

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Im übrigen weist der Kolben 5 an seiner Unterseite einen

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Ansatz 26 auf, in dem ein Lufteinblaskanal 27 ausgebildet ist, der an seinem einen Ende bodenseitig in die Aufnahme 6 mündet und an seinem anderen Ende mit einer Druckluftleitung 2 9 verbunden ist.

In der Zeichnung zeigt die Figur 1 den Spannzylinder 1 in seiner Spannstellung, in welcher die erste Zylinder/Kolben-Anordnung 12 betätigt ist, so daß sich der Kolben 5 in seiner unteren Endlage, d.h. der Spannstellung befindet, in der eine obere Schrägfläche der Nut 11 die Kugeln 10 im Eingriff mit dem Eingriffsbolzen 7 hält und das Druckstück 24 in das in der Draufsicht von Figur 3 rechte Loch 25 eingerastet ist. Wenn jetzt die erste Zylinder/Kolben-Anordnung 12 entlastet und die zweite Zylinder/Kolben-Anordnung 13 betätigt wird, wird der Kolben 5 im entgegengesetzten Uhrzeigersinn verdreht, und diese Drehbewegung wird durch die Zwangsführung zwischen den Führungsnuten 2 0 und den damit in Eingriff stehenden Kugeln 21 in eine axiale Hebebewegung des Kolbens 5 umgesetzt, so daß dieser in die in Figur 2 dargestellte Freigabestellung bewegt wird, in der die Nut 11 den Kugeln 10 Raum läßt, radial nach außen auszuweichen, so daß der Einzugsbolzen 7 aus dem Spannzylinder 1 herausgenommen bzw. wieder in diesen eingesetzt werden kann. Wie die Figur 2 gut erkennen läßt, ist der Hub des Kolbens 5 dabei so gewählt, daß der Einzugsbolzen 7 durch den Boden der Aufnahme 6 nach oben gedrückt wird, um das Entfernen des Einzugsbolzens 7 zu erleichtern.

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Claims

1. Spannzylinder zur Fixierung eines Einzugsbolzens an einem Maschinentisch, einer Grundplatte oder dergleichen mit einer Aufnahme (6), in die der Einzugsbolzen (7) einsetzbar ist, und einem Spannmechanismus, um den Einzugsbolzen (7) in der Aufnahme zu fixieren, wobei der Spannmechanismus durch Verstellung eines im Zylindergehäuse (3) axial bewegbar angeordneten Kolbens (5) zwischen einer Spannstellung und einer Freigabestellung betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) in dem Zylindergehäuse (3) um seine Achse drehbar gehalten ist, daß Führungsmittel (20, 21) vorgesehen sind, die eine Drehbewegung des Kolbens (5) in eine Axialbewegung umsetzen, und daß Stellorgane (12, 13) vorgesehen sind, um den Kolben (5) zur Verstellung in die Freigabestellung in die eine und zur Verstellung in die Spannstellung in die entgegengesetzte Richtung zu drehen.

2. Spannzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellorgan hydraulische oder pneumatische Zylinder/Kolben-Anordnungen (12, 13) vorgesehen sind, die an dem Kolben mit Abstand von dessen Achse angreifen und wahlweise betätigbar sind, um den Kolben (5) in der einen oder anderen Richtung zu drehen und entsprechend axial zu verstellen.

3. Spannzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder/Kolben-Anordnungen (12, 13) nebeneinanderliegend und vorzugsweise parallel zueinander angeordnet und auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittelebene des Kolbens (5) vorgesehen sind.

4. Spannzylinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kolben (5) bzw. einem damit fest verbundenen Bauteil (18, 19) Kontaktflächen ausgebildet sind, an denen die Zylinder/Kolben- Anordnungen (12, 13) angreifen.

5. Spannzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5) außenseitig von einer Buchse (17) aus insbesondere Bronze umgeben ist, die als Gleitlager für den Kolben (5) im Zylindergehäuse (3) fungiert.

6. Spannzylinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel wenigstens eine in der Kolbenmantelfläche vorgesehene Führungsnut (20) aufweisen, in die wenigstens eine ortsfest gehaltene Kugel (21) eingreift.

7. Spannzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß gleichmäßig über den Umfang der Kolbenmantelfläche verteilt drei Führungsnuten (20) vorgesehen sind, in die jeweils eine am Zylindergehäuse (3) gehaltene Kugel (21) eingreift.

8. Spannzylinder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (21) jeweils in eine Durchgangsbohrung (22) in der Zylinderwandung eingelegt sind und durch einen von außen in die Durchgangsbohrung (22) eingeschraubten und ggf. gesicherten Bolzen (23) in die Führungsnut (20) gedrückt werden.

9. Spannzylinder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (24, 25) vorgesehen sind, um den Kolben gegen Verdrehung zu sichern.

10. Spannzylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung durch ein Druckstück (24) erfolgt, das in lösbaren Eingriff mit Löchern (25) auf einem noniusartigen Lochkreis des Kolbens (5) bringbar ist.