DE19916260A1 - Stützelement zum Spannen von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stützelement zum Abstützen von labilen Werkstücken auf Werkzeugmaschinen, Maschinentischen und/oder Paletten. In einem Gehäuse ist ein Stützbolzen beweglich geführt und wird durch einen senkrecht dazu angeordneten Haltekolben in seiner Spannposition festgesetzt. Der Haltekolben (4) ist mit einer Aussparung (22) versehen und bildet zwei Stegsegmente (28) deren Kanten angefast die beiden Kolbenanpreßflächen (17, 18) bilden. Der Stützbolzen (2) gleitet in einer Bohrung, die ebenfalls mit einer Aussparung (21) versehen ist, so daß sich zwei Kanten bilden, die angefast die Gehäuseanpreßflächen (19, 20) ergeben. Zwischen diesen Anpreßflächen (17, 18, 19, 20) ist der Stützbolzen (2) festsetzbar. Der Haltekolben (4) verbindet die beiden Stegsegmente (28) mit einem Kolbenboden (27), der elastisch verformbar ist. Der Mantel des Haltekolbens ist im Bereich der Stegsegmente partiell frei gearbeitet, so daß vier Stütznoppen (8, 9, 10, 11) entstehen. Im Spannzustand wird infolge der Gegenkräfte ein Moment auf die Stegsegmente ausgeübt, das diese nach außen drückt, bis ihre Stütznoppen an der Zylinderwandung fest anliegen. Der Haltekolben wird damit zum Bestandteil des Gehäuses und übernimmt die Aufrechterhaltung des Stützdruckes ohne Setzerscheinung.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Stützelement mir einem in einem Gehäuse gelagerten Stützbolzen zum Abstützen von labilen Werkstücken beim Spannvorgang auf Werkzeugmaschinen, Maschinentischen und/oder Paletten, indem der Stützbolzen in einer Bohrung im Gehäuse beweglich geführt ist und im Spannzustand durch einen senkrecht zur Arbeitsrichtung des Stützbolzen wirkenden Haltekolben festsetzbar ist.

Beim Spannen von labilen Werkstücken auf Werkzeugmaschinen oder Paletten muß der Spannvorgang so erfolgen, daß die Werkstücke nicht verformt werden, dennoch aber für die Bearbeitung festgesetzt sind. Bei labilen Werksrücken ist eine wiederholbare, feinfühlige Einstellung der Anlegekraft gefordert, die nur mit besonderen Stützelementen erzielbar ist. In der Regel sind mehr als drei Auflagepunkte erforderlich. Die verwendeten Stützelemente müssen so ausgelegt sein, daß ihre Stützbolzen leicht an das Werkstück heranfahrbar sind und dieses ohne Verformung festsetzen.

Die bekannten Stützelemente sind zum Verstellen der Stützbolzen mir Schrauben, Federn oder Keilen versehen, die mechanisch betätigt werden und deren Abklemmung teils über Dehnbänder erfolgt. Es sind auch hydraulisch betätigte Stützelemente bekannt, deren Festsetzung entweder durch Aufrechterhaltung des Druckes erfolgt, oder durch seitlich zum Stützbolzen eingeleitete Kräfte. So ist eine Stützelement bekannt (DE 196 17 927) mit einem in einem Gehäuse gelagerten Stützbolzen, der pneumatisch betätigt wird, indem Luft in die Stützbolzenführung eingeleitet wird, die diesen umspült und durch besondere Führungskanäle mit bestimmbarer Anlegekraft an das Werkstück führt. Die Festsetzung des Stützbolzens erfolgt durch einen hydraulisch betätigten Querkolben, der den Stützbolzen gegen die Wandung der Gehäusebohrung drückt.

Die auf das Stützelement während des Bearbeitungsvorganges einwirkenden Kräfte bedingen einen absolut sicheren Halt des Stützbolzens. Das bedeutet, daß die Reibungskräfte in folge des auf den Stützbolzen ausgeübten Druckes größer sein müssen als die Rückkräfte vom Werkstück. Es ist daher Aufgabe der Erfindung die Betätigung des Stützbolzens unabhängig von der Zuführung von Druckluft zu machen und die Festsetzung des Stützbolzens so zu vollziehen, daß die Summe der Anpreßkräfte größer ist als die am Haltekolben angelegte Kraft. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung den Haltekolben im gespannten Zustand so im Gehäuse festzusetzen, daß er zum Bestandteil des Gehäuses wird und damit zur Aufrechterhaltung des Stützdruckes seinen Anteil ohne Setzerscheinung übernimmt.

Die Lösung der Erfindung ist den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche zu entnehmen.

Der Vorteil der Erfindung legt darin, daß

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das Stützelement

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Stützelementes

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt in der Draufsicht

Fig. 4 zeigt den Haltekolben und

Fig. 5 zeigt ein Kräftediagramm

In einem Gehäuse 1 ist der Stützbolzen 2 beweglich geführt. Dieser Stützbolzen 2 wird gegen das zu bearbeitende Werkstück 7 gefahren, wo er ohne das Werkstück zu verformen zum Anliegen kommt. Der Stützbolzen wird dazu von einer Feder 26 aus dem Gehäuse heraus gedrückt, und zwar soweit, bis er am Werkstück anstößt. Die Feder 26 wird dementsprechend entspannt. Beim Einsetzen des Stützelementes wird entweder das Werkstück gegen das Stützelement gefahren oder das Stützelement an das Werkstück heran geführt, wobei der Stützbolzen 2 in das Gehäuse gedrückt wird. Sobald der Stützbolzen an dem Werkstück anliegt erfolgt seine Festsetzung.

Diese Festsetzung wird durch einen Haltekolben 4 bewirkt. Der Haltekolben 4 ist senkrecht zum Stützbolzen 2 in das Gehäuse 1 eingebracht. Dieser Haltekolben 4 ist auf seiner dem Stützbolzen 2 zugewandten Seite mit einer Kolbenaussparung 22 versehen. Diese Aussparung 22 ist kleiner als der Durchmesser des Stützbolzens 2. Dadurch bilden sich zwei Stegsegmente 28. Die innen liegenden Kanten der Stegsegmente sind konkav angefast und bilden die Kolbenanpressflächen 17 u. 18. Durch die Kolbenaussparung 22 bildet sich ein Kolbenboden 27. Der aus Kolbenboden 27 und Stegsegmente 28 gebildete Haltekolben 4 gleitet in einem Kolbenzylinder 12, der als Bohrung in das Gehäuse eingebracht ist. Der Kolbenraum 16 dient zur Beaufschlagung des Haltekolbens 4, dazu wird die Hydraulik über den Hydraulikanschluß 1 S zuge führt.

Der Kolbenboden 27 ist aus einem Material hergestellt, das in sich elastisch verformbar ist. Diese elastische Verformung erfolgt bei großer Druckbeaufschlagung in folge des sich aufbauenden Gegendruckes. Der Haltekolben 4 ist ferner im Bereich seiner Stegsegmente 28 durch partielles Freiarbeiten auf seinem Aussenmantel 13 mit vier Stütznoppen 8, 9, 10 u. 11 versehen. In den beiden Stegsegmenten 28 sind zwei Sackbohrungen 33 vorgesehen. In diese Bohrungen sind Rückholfedern 6 eingelegt, durch die der Haltekolben 4 rückholbar ist. Die Rückholfedern 6 stützen sich am Ende des Kolbenzylinders 12 ab. Nach aussen hin wird der Haltekolben 4 durch einen Zylinderboden 3 abgeschlossen. Der Zylinderboden 3 ist einmal in dem Kolbenzylinder 12 eingelassen und zum anderen in einer Gehäusebohrung 14, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Kolbenzylinders ist. Dadurch ergibt sich eine wirkungsvolle Abstützung des Zylinderbodens 3. Ein Sicherungsring 5 setzt den Zylinderboden 3 fest.

Der Stützbolzen 2 ist im Gehäuse 1 leicht gleitend geführt. In dem Gehäuse ist eine Gehäusesackbohrung 31 eingebracht, in dessen unteren Teil die Feder 26 liegt, die den Stützbolzen 2 nach oben drückt. Diese Gehäusesackbohrung 31 ist über den Bereich, indem der Stützbolzen 2 gleitend geführt ist mit einer Gehäuseaussparung 21 versehen. Diese Aussparung ist in ihrer Breite kleiner als der Durchmesser des Stützbolzens. Damit bilden sich im Innern der Aussparung 21 zwei Kanten, die konkav angefast sind und somit zwei Gehäuseanpreßflächen 19, 20 bilden. Die Gehäusesackbohrung 31 ist oben in dem Bereich aus dem der Stützbolzen herausgleitet mit einem elastischen Dichtungsring 32 abgeschlossen.

Zum Abstützen eines auf einer Palette 33 mittels Werkstückhalterungen 23, 24 festgesetzten Werkstückes 7 wird das Stützelement zwischen der Palette 33 und dem Werkstück 7 eingefahren, wobei der Stützbolzen 2 in das Gehäuse 1 gedrückt wird. Ist das Stützelement in die vorbestimmte Position gebracht und liegt die Stützbolzenarbeitsfläche 25 am Werkstück 7 an, erfolgt der Festsetzvorgang.

Am Hydraulikanschluß 15 wird die Hydraulik eingeleitet. Im Kolbenraum 16 baut sich ein Druck auf, der den Haltekolben 4 in Richtung Stützbolzen 2 treibt. Der Haltekolben 4 gleitet so lange vorwärts, bis er mit seinen Kolbenanpreßflächen 17, 18 auf den Stützbolzen 2 trifft und sich an dessen Stützbolzenmantelfläche anlegt. Nunmehr drückt er den Stützbolzen 2 gegen die Gehäuseanpreßflächen 19, 20, bis der Stützbolzen fest sitzt. Damit wirken auf den Stützbolzen 2 vier Normalkräfte Fn1 bis Fn4 ein. Dieses ist in Fig. 5 als Kräftediagramm dargestellt. Die Summe dieser vier Normalkräfte Fn1-Fn4 ist um ein vielfaches größer als die auf den Haltekolben 4 einwirkende Kolbenkraft Fk.

Sobald der Haltekolben 4 auf den Stützbolzen 2 trifft und diesen gegen die Gehäuseanpreßflächen 19, 20 drückt, wird in folge der rückwirkenden Kräfte ein Moment auf die Stegsegmente 28 und damit auf den Kolbenboden 27 ausgeübt. Der elastisch verformbare Kolbenboden 27, dessen Elastizität in einem ganz geringen Bereich wirksam ist, beginnt sich leicht zu verformen und spreizt damit die beiden Stegsegmente 28 nach aussen. Diese bewirkt, daß die auf den Stegsegmenten 28 gebildeten Stütznoppen 8, 9, 10 u. 11 gegen die Wandung des Kolbenzylinders 12 gepreßt werden, womit sich der Haltekolben 4 mit seinen Stegsegmenten und Stütznoppen im Innern des Kolbenzylinders abstützt. Damit wird der Haltekolben 4 zum festen Bestandteil des Gehäuses 1 und ist damit unverrückbar festgesetzt, da es zwischen der Zylinderwandung des Kolbenzylinders 12 und den Stütznoppen 11 kein Spiel mehr gibt. Dieses ist in Fig. 4 gezeigt. Mit F1 und F2 sind die auf den Haltekolben 4 rückwirkenden Kräfte bezeichnet, durch die die Stegsegmente 28 in Richtung x u. y nach aussen gedrückt werden, bis sie an der Kolbenzylinderwandung anliegen. Der Stützbolzen 2 ist damit so fest gesetzt, daß die Anpreßkräfte an den Flächen 17 bis 20 in der Summe immer größer sind als die Rückkräfte, die bei der Bearbeitung des Werkstückes 7 auf den Stützbolzen 2 einwirken können.

Zum Lösen des Stützbolzens 2 wird der Hydraulikdruck weg genommen, damit wird der Haltekolben 4 entspannt und seine Stegsegmente 28, infolge der Elastizität des Kolbenbodens 27, in die Gleitstellung zurückgeführt. Die Rückholfedern 6 fahren den Haltekolben zurück und der Stützbolzen ist wieder frei im Gehäuse 1 beweglich.

Claims (7)

1. Stützelement zum Abstützen von labilen Werkstücken beim Spannvorgang auf Werkzeugmaschinen, Maschinentischen und/oder Paletten, mittels eines in einer Gehäusebohrung beweglich geführten Stützbolzens, der im Spannzustand durch einen senkrecht zur Arbeitsrichtung des Stützbolzens wirkenden Haltekolben festsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützbolzen (2) in einer im Gehäuse (1) eingelassenen Sackbohrung (31) geführt ist und daß die Sackbohrung über den Wirkungsbereich, in dem der Stützbolzen (2) gleitend geführt ist, mit einer Gehäuseaussparung (21) versehen ist, deren Breite kleiner als der Durchmesser des Stützbolzens ist und deren Kanten konkav angefast sind und zwei Gehäuseanpreßflächen (19, 20) bilden und daß der Haltekolben (4) mit einer Kolbenaussparung (22), kleiner als der Durchmesser des Stützbolzens, versehen ist, so daß zwei Stegsegmente (28) gebildet sind, deren innen liegende Kanten längs zur Arbeitsrichtung des Stützbolzens (2) laufen und die konkav angefast sind und zwei Kolbenanpreßflächen (17, 18) bilden.

2. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltekolben (4) aus den beiden Stegsegmenten (28) und den diese Stegsegmente verbindenden Kolbenboden (27) gebildet ist und daß der Kolbenboden (27) aus einem elastisch verformbaren Material besteht.

3. Stützelement nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussenmantel (13) des Haltekolbens (4) im Bereich der Stegsegmente (28) partiell frei gearbeitet ist, so daß auf den Stegsegmenten an ihren Aussenkanten vier Stütznoppen (8, 9, 10, 11) gebildet sind.

4. Stützelement nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stegsegmenten (28) Sackbohrungen (33) eingebracht sind, in die je eine Rückholfeder (6) eingelegt ist.

5. Stützelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützbolzen (2) durch eine in der Sackbohrung (30) abgestützte Feder (26) aus der Gehäusebohrung (13) herausführbar ist.

6. Stützelement nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stegsegmente (28) des Haltekolbens (4) über den elastisch verformbaren Kolbenboden (27) im Spannzustand, infolge der rückwirkenden Kräfte, nach aussen gedrückt sind, bis sie mit ihren Stütznoppen (8-11) an der inneren Wandung des Kolbenzylinders (12) im Gehäuse (1) anliegen und sich dort abstützen.

7. Stützelement nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützbolzen (2) durch den Haltekolben (4) im Spannzustand zwischen den Kolbenanpreßflächen (17, 18) und den Gehäuseanpreßflächen (19, 20) festsetzbar ist und daß die Summe der auf ihn einwirkenden Anpreßkräfte größer ist als die auf den Haltekolben (4) einwirkende Kolbenkraft.