DE102006042359A1

DE102006042359A1 - Spannkeilvorrichtung

Info

Publication number: DE102006042359A1
Application number: DE102006042359A
Authority: DE
Inventors: Siegbert Broer; Falk Broer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2007-03-15

Abstract

Die Spannkeilvorrichtung (10) zur Befestigung von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen und insbesondere zur Befestigung von Gesenken an Schmiedehämmern oder -pressen ist versehen mit einem eine Längserstreckung aufweisenden Doppelkeilelement (12), das zwei sich von einem Mittelabschnitt (16) aus im Querschnitt verjüngende Enden (18) und auf einer Seite zwei gegeneinander geneigte, schräg zur Längserstreckung verlaufende Keilflächen (14) und auf der gegenüberliegenden Seite eine in Längserstreckung verlaufende Anlagefläche (21) zur Anlage an dem Werkzeug oder der Werkzeugmaschine aufweist, und zwei Gelenkkeilelementen (22), die jeweils ein erstes Ende (24) und ein sich diesem gegenüber verjüngendes zweites Ende (26) sowie an einer Seite eine schräg verlaufende Gegenkeilfläche (28) aufweisen. Die beiden Gelenkkeilelemente (22) sind mit ihren verjüngten Enden (26) einander gegenüberliegend und mit ihren Gegenkeilflächen (28) an den Keilflächen (14) des Doppelkeilelements (12) anliegend angeordnet. Schließlich ist die Spannkeilvorrichtung (10) noch versehen mit einem Spannelement (32), das sich durch miteinander fluchtende Durchlässe (20, 30) in dem Doppelkeilelement (12) und den beiden Gegenkeilelementen (22) hindurch erstreckt und über Federelemente (40) an den einander abgewandten ersten Enden (24) der beiden Gegenkeilelemente (22) abstützbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannkeilvorrichtung zur Befestigung von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen und insbesondere zur Befestigung von Gesenken in Schmiedehämmern oder -pressen.
Spannkeilvorrichtungen werden benötigt, um beispielsweise die beiden Teile eines Gesenks am Pressenstößel und am Pressentisch eines Schmiedehammers bzw. einer Schmiedepresse zu befestigen. Spannkeilvorrichtungen können aber auch bei anderen Werkzeugmaschinen zur Befestigung von Werkzeugen eingesetzt werden. Spannkeilvorrichtungen weisen einen Keil und einen Gegenkeil auf, die jeweils ein erstes Ende aufweisen, von denen aus sie sich zu den gegenüberliegenden zweiten Enden verjüngen. Zwischen den beiden Enden von Keil und Gegenkeil befindet sich eine Schrägfläche (Keilfläche), wobei Keil und Gegenkeil mit ihren Schrägflächen aneinander liegen. Durch beide Keile erstrecken sich Durchgangsbohrungen, durch die hindurch eine Spannschraube verläuft, die sich an den ersten vergrößerten Enden von Keil und Gegenkeil abstützt. Durch Aufschrauben einer Schraubenmutter auf die Spannschraube lassen sich Keil und Gegenkeil gegeneinander verschieben, was zur Folge hat, dass sich die Breite der Spannkeilvorrichtung verändert. Wenn sich die Spannkeilvorrichtung zwischen Werkzeugmaschine und Werkzeug befindet, kann dieses an der Werkzeugmaschine durch Festziehen der Spannschraube verkeilt werden.

Spannkeilvorrichtungen der zuvor beschriebenen Art sind beispielsweise in DE-PS 29 51 662, DE-GM 18 54 268, DE 40 29 171 A1 , DE 79 36 083 U1 , DE 90 07 763 U1 , DE 94 14 094 U1 , DE 296 04 287 U1 , DE 296 09 152 U1 , DE 299 16 856 U1 , DE 203 03 909 U1 und DE 203 03 910 U2 beschrieben. In einigen dieser Druck schriften ist der Einsatz der Spannkeilvorrichtung in einem Schmiedehammer bzw. einer Schmiedepresse auch zeichnerisch dargestellt.

Spannkeilvorrichtungen haben sich in der Praxis bewährt. Ein gewisser Nachteil der bekannten Spannkeilvorrichtungen besteht darin, dass sie in ihrer Länge begrenzt sind. Dies liegt daran, dass die Neigungswinkel der Keilflächen den Selbsthemmungswinkel von etwa 6°–7° nicht unterschreiten dürfen. Das hat zur Folge, dass übermäßig lange Spannvorrichtungen auch relativ breit ausgestaltet sind, was einen entsprechenden Einbauraum an der Werkzeugmaschine erforderlich macht, der im Regelfall nicht vorhanden ist.

Will man also große Werkzeuge an Werkzeugmaschinen befestigen, so ist dies mit den bekannten Spannkeilvorrichtungen nur noch bedingt möglich. Man könnte sich mit sogenannten Rammkeilen behelfen, deren Nachteil jedoch darin besteht, dass sie sich nur mit relativ großem Aufwand aus der Werkzeugmaschine wieder herauslösen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannkeilvorrichtung zur Befestigung von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen und insbesondere zur Befestigung von Gesenken an Schmiedehämmern oder -pressen zu schaffen, wobei die Spannkeilvorrichtung eine Konstruktion aufweist, die die Herstellung von Spannkeilvorrichtungen großer Länge ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Spannkeilvorrichtung zur Befestigung von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen und insbesondere zur Befestigung von Gesenken an Schmiedehämmern oder -pressen vorgeschlagen, wobei die Spannkeilvorrichtung versehen ist mit

– einem eine Längserstreckung aufweisenden Doppelkeilelement, das zwei sich von einem Mittelabschnitt aus im Querschnitt verjüngende Enden und auf einer Seite zwei gegeneinander geneigte, schräg zur Längserstreckung verlaufende Keilflächen und auf der gegenüberliegenden Seite eine in Längserstreckung verlaufende Anlagefläche zur Anlage an dem Werkzeug oder der Werkzeugmaschine aufweist, und
– zwei Gegenkeilelementen, die jeweils ein erstes Ende und ein sich diesem gegenüber verjüngendes zweites Ende sowie an einer Seite eine schräg verlaufende Gegenkeilfläche aufweisen,
– wobei die beiden Gegenkeilelemente mit ihren verjüngten Enden einander gegenüberliegend und mit ihren Gegenkeilflächen an den Keilflächen des Doppelkeilelements anliegend angeordnet sind und auf ihren den Gegenkeilflächen gegenüberliegenden Seiten in Längserstreckung des Doppelkeilelements verlaufende Anlageflächen zur Anlage an der Werkzeugmaschine oder dem Werkzeug aufweisen, und
– einem Spannelement, das sich durch miteinander fluchtende Durchlässe in dem Doppelkeilelement und den beiden Gegenkeilelementen hindurch erstreckt und über Federelemente an den einander abgewandten ersten Enden der beiden Gegenkeilelemente abstützbar ist.

Die erfindungsgemäße Spannkeilvorrichtung weist ein Doppelkeilelement auf, an dem zwei gegeneinander geneigte, schräg verlaufende Keilflächen ausgebildet sind. An diesen beiden Keilflächen liegt jeweils ein Gegenkeilelement an, das im Wesentlichen wie einer der Keile einer herkömmlichen Spannkeilvorrichtung ausgebildet ist. Jedes Gegenkeilelement weist einen im Wesentlichen viereckigen Querschnitt auf, der sich von dem ersten Ende bis zum gegenüberliegenden zweiten Ende hin in der Breite verringert. Die beiden Gegenkeilelemente liegen derart an den Keilflächen des Doppelkeilelements an, dass ihre verjüngten Enden einander zugewandt sind. Durch die beiden Gegenkeilelemente und den Mittelabschnitt des Doppelkeilelements hindurch erstreckt sich ein Spannelement, beispielsweise in Form eines Zugankers. Das Spannelement stützt sich an seinen beiden Enden von außen an den Enden bzw. Endbereichen der Gegenkeilelemente ab, und zwar über Federelemente oder dergleichen elastische Kopplungsele mente. Das Spannelement steht im eingebauten Zustand der Spannkeilvorrichtung unter Zugspannung, wodurch in Folge seiner Abstützung von außen an den ersten Enden der Gegenkeilelemente diese aufeinander zu vorgespannt werden. Im eingebauten Zustand kommt es damit zu einer Verkeilung der Spannkeilvorrichtung in dem Aufnahmeraum der Werkzeugmaschine, in dem das Werkzeug an der Werkzeugmaschine klemmend gehalten ist. Die Gegenkeilelemente bewegen sich entlang der Keilflächen des Doppelkeilelements beim Spannen bzw. Entspannen des Spannelements aufeinander zu bzw. voneinander weg, wobei sich das Spannelement geringfügig seitlich parallel verschiebt. Der Durchlass im Doppelkeilelement ist entsprechend zu dimensionieren.

Durch die Ausbildung eines der beiden Keilelemente als Doppelkeilelement mit zwei gegeneinander geneigten, schräg verlaufenden Keilflächen ist es möglich, eine Spannkeilvorrichtung mit gegenüber der Länge herkömmlicher Spannkeilvorrichtungen wesentlich größerer (bis zu doppelt so großer) Länge zu schaffen, ohne dass die erfindungsgemäßen Spannkeilvorrichtungen breiter als herkömmliche kürzere Spannkeilvorrichtungen sind. Die Kopplung der beiden Gegenkeilelemente über ein gemeinsames spannbares Spannelement sorgt für eine Selbstjustage der beiden Gegenkeilelemente und damit dafür, dass die von der Spannkeilvorrichtung ausgeübte Klemmkraft entlang der gesamten Länge der erfindungsgemäßen Spannkeilvorrichtung im Wesentlichen gleich ist.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Konzeptes der Spannkeilvorrichtung ist es möglich, Spannkeile mit einer Länge von bis zu 1,6 m herzustellen, wohingegen die bekannten Spannkeilvorrichtungen mit zwei Keilelementen im Hinblick auf die maximal zulässige Breitenerstreckung bis zu Längen von maximal 0,8–0,9 m einsetzbar sind. Erste Versuche haben gezeigt, dass trotz der beträchtlichen Verlängerung der erfindungsgemäßen Spannkeilvorrichtung gegenüber dem Stand der Technik die Breite der Spannkeilvorrichtung gegenüber den bekannten verringert werden kann. Die schmalere Ausführung erlaubt eine Vergrößerung der Aufstandsflächen an den Gesenken der Schmiedehämmer bzw. -pressen.

Die Durchlässe in den Gegenkeilelementen sind insbesondere als Bohrungen ausgebildet. Dies gilt auch für den Durchlass im Doppelkeilelement, wobei dieser auch als zu den Keilflächen einseitig offene Aussparung ausgebildet sein kann. In die Aussparung kann ein Füllstück eingesetzt sein (unter Freihaltung eines Durchlasses für das Spannelement). Im Falle einer einseitig offenen Aussparung sollte das Füllelement bzw., wenn dieses nicht vorhanden ist, die Gegenkeilelemente an dem Doppelkeilelement gegen ein unbeabsichtigtes Abrücken von diesen gesichert sein. Denn in Falle einer einseitig offenen Aussparung im Doppelkeilelement kann sich das Spannelement, das sich durch Bohrungen in den Gegenkeilelementen erstreckt, unbeabsichtigt vom Doppelkeilelement lösen, wenn die Spannkeilvorrichtung montiert oder demontiert wird.

Das Spannelement der erfindungsgemäßen Spannkeilvorrichtung stützt sich vorzugsweise außen an den stirnseitigen einander gegenüberliegenden Enden der beiden Gegenkeilelemente ab. Die Federelemente, bei denen es sich vorzugsweise um Tellerfederpakete handelt, stehen also über die stirnseitigen Flächen der Gegenkeilelemente über. Falls gewünscht, können die Federelemente (zumindest teilweise) auch in im wesentlichen konzentrisch zu den Durchlässen ausgebildeten Ausnehmungen der Gegenkeilelemente untergebracht sein.

In DE 296 09 152 U1 , DE 299 16 186 U1 , DE 203 03 909 U1 und DE 203 03 910 U1 sind jeweils Einzelheiten der Ausbildung des Spannelements zur Übertragung der im Einsatz der Spannkeilvorrichtungen auftretenden Kräfte von der Ober- bis zur Unterseite der Spannkeilvorrichtungen sowie der Verbindung der Spannelemente mit den Keilen und der Ausbildung der aneinanderliegenden Keilflächen beschrieben, die in entsprechender Form auch bei der erfindungsgemäßen Spannkeilvorrichtung Anwendung finden können. Dies gilt auch für andere konstruktive Einzelheiten, wie sie bei zweiteiligen Spannkeilvorrichtungen zum Stand der Technik zählen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Spannelement einen Zuganker mit zwei Gewindeenden aufweist, mit denen Schrauben muttern verschraubbar sind, welche über die Federelemente an den einander abgewandten ersten Enden der beiden Gegenkeilelemente abstützbar sind.

Alternativ zu der vorstehend beschriebenen Variante der Erfindung ist es auch möglich, dass das Spannelement eine Spannschraube mit einem Schraubenkopf und einem Schaft mit Gewindeende aufweist, mit dem eine Spannschraubenmutter verschraubbar ist, wobei der Schraubenkopf und die Spannschraubenmutter über die Federelemente an den einander abgewandten ersten Enden der beiden Gegenkeilelemente abstützbar sind.

Vorzugsweise liegt das Spannelement in denjenigen Bereichen der Durchlässe der Gegenkeilelemente und des Doppelkeilelements, die sich an die Keilflächen anschließen, an den Innenseiten dieser Bohrungsabschnitte an. Dies gilt insbesondere entlang einer Erstreckung der Ober- bis zur Unterseite der Spannkeilvorrichtung (bezogen auf die Einbauposition der Spannkeilvorrichtung). Auf diese Weise können die mitunter extremen, impulsförmig auftretenden mechanischen Kräfte übertragen werden, ohne dass es zu Schäden verursachenden Bewegungsanregungen des Spannelements innerhalb der Bohrungen kommt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Im Einzelnen zeigen dabei:
1 einen Horizontalschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen dreiteiligen Spannkeilvorrichtung in einer Ausrichtung, wie sie beim Einsatz der Spannkeilvorrichtung vorzufinden ist,
2 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene II-II der 1,
3 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene III-III der 1 und
4 eine Querschnittsansicht entlang der Ebene IV-IV der 1.
1 zeigt in der Übersicht den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer dreiteiligen Spannkeilvorrichtung 10. Diese Spannkeilvorrichtung 10 weist ein (erstes) Doppelkeilelement 12 auf, das zwei gegeneinander geneigte Keilflächen 14 umfasst. In der Ansicht gemäß 1 weist das Doppelkeilelement 12 eine Giebelstruktur, also im Wesentlichen eine dreieckförmige Struktur auf, wobei sich die beiden Keilflächen 14 von der Mitte eines Mittelabschnitts 16 aus zu einander gegenüberliegenden Enden 18 hin verjüngen. Durch den Mittelabschnitt 16 des Doppelkeilelements 12 erstreckt sich eine Durchgangsbohrung 20, die in den schrägen Keilflächen 14 endet. Dieser Durchlass kann auch als zu den Keilflächen 14 hin offene Aussparung ausgebildet sein. Auf den Keilflächen 14 abgewandten bzw. gegenüberliegenden Seiten weist das Doppelkeilelement 12 eine in dessen Längserstreckung verlaufende Anlagefläche 21 zur Anlage an einem Werkzeug (z.B. einem Gesenk) auf, das an einer Werkzeugmaschine (z.B. dem Tisch oder verfahrbaren Maschinenteil eines Schmiedehammers) zu befestigen ist.
Beidseitig des Mittelabschnitts 16 und an den Keilflächen 14 des Doppelkeilelements 12 anliegend sind zwei zweite Gegenkeilelemente 22 angeordnet, die ein im Querschnitt großes erstes Ende 24 und ein demgegenüber verjüngtes zweites Ende 26 aufweisen. Zwischen beiden Enden bildet sich auf der dem Doppelkeilelement 12 zugewandten Seite der Gegenkeilelemente 22 jeweils eine schräg verlaufende Keilfläche 28 aus. Durch die Gegenkeilelemente 22 erstreckt sich jeweils eine Durchgangsbohrung 30, die einerseits in der betreffenden Keilfläche 28 und andererseits am ersten Ende 24 der Gegenkeilelemente 22 endet. Auf seiner der Keilfläche 28 abgewandten Seite weist jedes Gegenkeilelement 22 eine Anlagefläche 31 auf, die der Anlage an der Werkzeugmaschine dient.
Im zusammengebauten Zustand der Spannkeilvorrichtung 10 gemäß 1 fluchten sämtliche Durchgangsbohrungen 20 und 30 miteinander, wobei sich durch diese Durchgangsbohrungen 20 und 30 hindurch ein Zuganker 32 erstreckt. Dieser Zuganker 32 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Spannschraube ausgebildet und weist einen Schraubenkopf 34 mit einem Schaft 36 auf, mit dessen dem Schraubenkopf 34 abgewandten Ende eine Spannschraubenmutter 38 in Gewindeeingriff steht. Zwischen dem Schraubenkopf 34 und der Spannschraubenmutter 38 einerseits und den Außenflächen oder Stirnseiten an den ersten Enden 24 der Gegenkeilelemente 22 andererseits befinden sich Federelemente 40 in Form von Tellerfederpaketen 42, über die sich der Schraubenkopf 34 und die Spannschraubenmutter 38 jeweils federnd an den Gegenkeilelementen 22 von außen abstützen. Beim Aufschrauben der Spannschraubenmutter 38 auf den Schaft 36 bewegen sich die beiden Gegenkeilelemente 22 aufeinander zu, was zu einer Verbreiterung der Spannkeilvorrichtung 10 führt. Dies wiederum bewirkt die gewünschte Verkeilung bzw. Verklemmung beispielsweise eines Werkzeugs in einer Werkzeugmaschine (Gesenkhälfte in einem Pressentisch oder Pressenstößel). Die Federelemente 40 können teilweise oder vollständig in Ausnehmungen der beiden Gegenkeilelemente 22 angeordnet sein. Ferner ist es möglich, die Spannschraubenmutter 38 drehbar und unverlierbar, d. h. gegen ein unbeabsichtigtes Ablösen von dem betreffenden Gegenkeilelement 22 gesichert, anzuordnen.
Der Querschnittsverlauf bzw. die Querschnittsform des Schafts 36 des Zugankers 32 ist an ausgewählten Stellen in den 2–4 gezeigt. Zu erkennen sind die Verdickungsabschnitte mit den Stützflächen 44 des Schafts 36 in und beidseitig der Ebenen III-III, die der verbesserten Kraftübertragung in Richtung der Doppelpfeile der 3 sorgen, wenn die Spannkeilvorrichtung 10 sich im Einsatz befindet. Auch innerhalb der Bohrung 20 im Mittelabschnitt des Doppelkernelements 12 kann der Zuganker 32 so, wie in 3 gezeigt, im Querschnitt gestaltet sein. Dies ist insbesondere von Vorteil für die Kraftübertragung in Richtung der Doppelpfeile in 3, wenn die Bohrung 20 als seitlich offene Aussparung ausgeführt ist.

Claims

Spannkeilvorrichtung (10) zur Befestigung von Werkzeugen an Werkzeugmaschinen und insbesondere zur Befestigung von Gesenken an Schmiedehämmern oder -pressen, mit – einem eine Längserstreckung aufweisenden Doppelkeilelement (12), das zwei sich von einem Mittelabschnitt (16) aus im Querschnitt verjüngende Enden (18) und auf einer Seite zwei gegeneinander geneigte, schräg zur Längserstreckung verlaufende Keilflächen (14) und auf der gegenüberliegenden Seite eine in Längserstreckung verlaufende Anlagefläche (21) zur Anlage an dem Werkzeug oder der Werkzeugmaschine aufweist, und – zwei Gegenkeilelementen (22), die jeweils ein erstes Ende (24) und ein sich diesem gegenüber verjüngendes zweites Ende (26) sowie an einer Seite eine schräg verlaufende Gegenkeilfläche (28) aufweisen, – wobei die beiden Gegenkeilelemente (22) mit ihren verjüngten Enden (26) einander gegenüberliegend und mit ihren Gegenkeilflächen (28) an den Keilflächen (14) des Doppelkeilelements (12) anliegend angeordnet sind und auf ihren den Gegenkeilflächen (28) gegenüberliegenden Seiten in Längserstreckung des Doppelkeilelements (12) verlaufende Anlageflächen (31) zur Anlage an der Werkzeugmaschine oder dem Werkzeug aufweisen, und – einem Spannelement (32), das sich durch miteinander fluchtende Durchlässe (20,30) in dem Doppelkeilelement (12) und den beiden Gegenkeilelementen (22) hindurch erstreckt und über Federelemente (40) an den einander abgewandten ersten Enden (24) der beiden Gegenkeilelemente (22) abstützbar ist.
Spannkeilvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (32) einen Zuganker (36) mit zwei Gewindeenden aufweist, mit denen Schraubenmuttern (38) verschraubbar sind, welche über die Federelemente (40) an den einander abgewandten ersten Enden (24) der beiden Gegenkeilelemente (22) abstützbar sind.
Spannkeilvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (32) eine Spannschraube mit einem Schraubenkopf (34) und einem Schaft (36) mit Gewindeende aufweist, mit dem eine Spannschraubenmutter (38) verschraubbar ist, wobei der Schraubenkopf (34) und die Spannschraubenmutter (38) über die Federelemente (40) an den einander abgewandten ersten Enden (24) der beiden Gegenkeilelemente (22) abstützbar sind.
Spannkeilvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (32) zumindest in seinen beidseitig der Keilflächen (14,28) von Doppelkeilelement (12) und jedem der Gegenkeilelemente (22) angeordneten Bereichen über Stützflächen (44) von innen jeweils an den Durchlässen (20,30) des Doppelkeilelements (12) und des betreffenden Gegenkeilelements (22) anliegt.
Spannkeilvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (40) jeweils Tellerfederpakete (42) aufweisen.