DE20003729U1

DE20003729U1 - Spanneinrichtung zur Fixierung eines Einzugsbolzens

Info

Publication number: DE20003729U1
Application number: DE20003729U
Authority: DE
Original assignee: Vischer and Bolli AG
Current assignee: Vischer and Bolli AG
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2000-05-18
Anticipated expiration: 2010-03-01

Description

Beschreibung: Vischer & Bolli AG, Im Schossacher 17, CH-8600 Dübendorf 1 Spanneinrichtung zur Fixierung eines Einzugsbolzens

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zur Fixierung eines Einzugsbolzens an einem Maschinentisch, einer Aufspannplatte 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 mehrere Klemmelemente aufweist, die zwischen einer radial inneren Spannstellung, in der sie mit einem in die Aufnahme eingesetzten Einzugsbolzen in Eingriff kommen, um diesen in der Aufnahme zu arretieren, und einer radial äußeren Freigabestellung in der Aufnahme bewegbar sind.

Die Bearbeitung von Werkstücken ist häufig komplex und kann eine Vielzahl von zerspanenden und spanlosen Arbeitsgängen an unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen umfassen, um aus einem Rohling das fertige Bauteil herzustellen. Bei allen Fertigungsabläufen ist dabei wesentlich, daß das Werkstück bei jedem Arbeitsgang eine definierte Lage an der jeweiligen Werkzeugmaschine einnimmt.

Zu diesem Zweck ist es in der Praxis üblich, das zu bearbeitend Werkstück zunächst auf eine Trägerpalette, Aufspannplatte oder dergleichen aufzuspannen und dann die ganze Einheit über mehrere Einzugsbolzen, die an der Rückseite der Trägerpalette und als Zentrierelemente ausgebildet sind, an der jeweiligen Werkzeugmaschine festzuspannen, indem die Einzugsbolzen in entsprechende Schnellspanneinheiten, die am Maschinentisch vorgesehen sind, eingesetzt werden. In der Produktion kann auf diese Weise die Lage der Schnellspanneinrichtungen als fester Maschinenparameter berücksichtigt werden, so daß es lediglich erforderlich ist, jeweils das Werkstück exakt an der Trägerpalette zu positionieren. Das eigentliche Fest- und Umspannen der Einheit aus Werkstück und Trägerpalette an den Maschinen kann dann sehr schnell und unproblematisch erfolgen, ohne das eine weitere Positionierung notwendig ist.

Bei herkömmlichen Spanneinrichtungen der eingangs genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE 197 57 430 Cl bekannt sind, erfolgt die Fixierung der Einzugsbolzen mittels eines Kugelkäfigs, der in der Aufnahme axial verstellbar gehalten ist und eine Mehrzahl von radial bewegbaren Kugeln trägt. Die Betätigung des Spannmechanismus erfolgt durch einen Kolben, der an seinem Innenumfang eine Nut aufweist, in welche die Kugeln radial nach außen ausweichen können, so daß ein Einzugsbolzen in den Kugelkäfig eingesetzt und aus diesem herausgenommen werden kann, wenn der Kolben durch Beaufschlagung mit einem Hy-

draulikmittel in eine Öffnungsstellung gebracht wird. Wenn der Kolben wieder entlastet wird, wird der Kolben durch ein Tellerfederpaket in seine Schließstellung gebracht, in der die Kugel an einem radialen Ausweichen nach außen gehindert und damit in Eingriff mit einer entsprechenden Gegenfläche am Einzugsbolzen gehalten wird.

Problematisch bei dem bekannten System ist, daß der Kugelkäfig beim öffnen des Systems durch ein zusätzliches Federelement in Form eines O-Rings, der in die Aufnahme eingelegt ist, vertikal gegenüber dem Kolben angehoben werden muß, damit der Kugelkäfig radial auf der Höhe der Öffnungskontur des Kolbens liegt und sich die Kugeln frei radial nach außen bewegen können. Dieses zusätzliche Federelement und der Kugelkäfig mit den radial bewegbaren Kugeln sind jedoch gegen Verschmutzung sehr anfällig, so daß es vorkommen kann, daß der Einzugsbolzen in der Spanneinrichtung hängen bleibt bzw. nicht mehr entnommen werden kann. Bei einem solchen Störungsfall muß jeweils die ganze Spanneinrichtung an der Werkbank oder an der Werkzeugmaschine demontiert werden. Solche Störungen sind sehr zeitaufwendig und teuer, da sie eine Unterbrechung des jeweiligen Arbeitsprozesses bedeuten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spanneinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß verschmutzungsbedingte Systemungenauigkeiten zumindest weitgehend vermieden werden.

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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klemmelemente als federnde Spannzungen ausgebildet sind, die an ihrem einen Endbereich fixiert und im Bereich ihres freien Endes unter elastischer Verformung zwischen ihrer Spannstellung und ihrer Freigabestellung bewegbar sind, wobei sie unter Federkraft in ihre Spannstellung gedrückt werden und mit einem hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Öffnungskolben derart in Eingriff stehen bzw. bringbar sind, daß die freien Enden der Spannzungen durch eine Axialbewegung des Öffnungskolbens in einer Öffnungsrichtung in die Freigabestellung aufgespreizt werden. Der erfindungsgemäß vorgesehene Spannmechanismus mit Spannzungen, die unter Federbeaufschlagung in ihre Spannstellung gedrückt werden, ist wesentlich robuster und weniger verschmutzungsanfällig als die bisher eingesetzten Kugelkäfige. Hinzu kommt, daß die Spannzungen durch Betätigung des Öffnungskolbens zwangsgesteuert in ihre Freigabestellung aufgespreizt werden können. Die im Stand der Technik erforderliche Zwischenschaltung eines Federelements ist somit nicht erforderlich. Im Ergebnis können Störungen im Betrieb weitgehend verhindert bzw. die Wartungsintervalle deutlich verlängert werden. Die Umsetzung der Axialbewegung des Öffnungskolbens in die Aufspreizbewegungen der Spannzungen kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Öffnungskolben an der Innenseite der Spannzungen in Anlage kommt und die Kontaktflächen an den Spannzungen und/oder dem Öffnungskolben zumindest bereichsweise als Schrägflächen und/oder kurvenartig ausgebildet sind.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Spannzungen durch wenigstens eine axial wirkende Druckfeder beispielsweise in Form einer um die Aufnahme herum angeordneten Schraubendruckfeder bzw. eines Tellerfederpakets automatisch in ihre Spannstellung gedrückt werden. In diesem Fall ist vorzugsweise zwischen der Druckfeder und den Spannzungen ein axial verschiebbarer Schließkolben vorgesehen, der durch die Druckfeder von außen gegen die Spannzungen gedrückt wird, wobei die Kontaktbereiche zwischen dem Schließkolben und den Wipphebeln derart ausgebildet sind, daß bei einer Axialbewegung des Schließkolbens in einer Schließrichtung der Spannzungen in ihre Spannstellung gebracht werden. Die Kontaktflächen an dem den Spannzungen und/oder dem Schließkolben können dabei als Schrägflächen oder auch kurvenartig ausgebildet sein.

In bevorzugter Weise sollten der Schließkolben und der Öffnungskolben derart gekoppelt sein, daß der Schließkolben bei einer Betätigung des Öffnungskolbens außer Kontakt von den Spannzungen kommt, so daß diese in ihre Freigabestellung verschwenkt werden können. Dabei kann die Koppelung der beiden Kolben so erfolgen, daß bei einer Öffnungsbewegung des Öffnungskolbens zunächst der Schließkolben die Spannzungen freigibt, bevor die Spannzungen durch den Öffnungskolben in die Freigabestellung verschwenkt werden, d.h. die Schließkolben einen entsprechenden Vorlauf hat.

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Zweckmäßigerweise greift der Schließkolben in den Öffnungskolben ein und ist insbesondere in diesem geführt. Hierdurch kann eine kompakte Anordnung erzielt werden

Bei der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung mit einem federbeaufschlagten Schließkolben und einem hydraulisch bzw. pneumatisch beaufschlagbaren Öffnungskolben werden die Spannzungen durch die Axialbewegungen der Öffnungsund Schließkolben zwangsbetätigt, so daß auch bei Verschmutzungen eine sichere Funktion der Spanneinrichtung gewährleistet ist.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt

Figur 1 im Längsschnitt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung mit eingesetztem und festgespanntem Einzugsbolzen und

Figur 2 ein Halteelement mit daran angebrachten Spannzungen in perspektivischer Ansicht.

In Figur 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung 1 dargestellt, die dazu dient, einen Einzugsbolzen B an einem Maschinentisch oder dergleichen zu fixieren. Zu der Spanneinrichtung 1 gehört ein als Zylinder ausgebildetes Gehäuse 2, das über mehrere Befesti

gungsschrauben 3, die an der Gehäuseunterseite vorgesehen sind, an dem Maschinentisch oder dergleichen befestigt werden kann. In die zur Gehäuseoberseite offene Zylinderbohrung 4 des Gehäuses 2 ist unter Bildung eines Druckraums 5 ein Öffnungskolben 6 axial bewegbar eingesetzt, wobei der Ringspalt zwischen Zylinderbohrung 4 und Öffnungskolben 6 durch einen O-Ring 7 abgedichtet ist. In den Boden der Zylinderbohrung 4 mündet ein im Gehäuse 2 ausgebildeter Kanal 8, durch welchen dem Druckraum 5 ein Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl zugeführt werden kann.

Die offene Oberseite des Gehäuses 2 ist durch einen Dekkel 9 verschlossen, der an dem Gehäuse 2 festgeschraubt ist. Zwischen dem Deckel 9 und dem Öffnungskolben 6 ist ein Schließkolben 10 angeordnet, der in der Zylinderbohrung 4 axial verschiebbar ist und durch eine Tellerfederpaket 11, welche sich zwischen dem Deckel 9 und dem Schließkolben 10 abstützt, nach unten in Richtung des Öffnungskolbens 6 gedrückt wird.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Schließkolben 10 an dem Öffnungskolben 6 geführt, wozu dieser ein Führungsbund 6a aufweist. Hierdurch wird eine kompakte Anordnung erzielt.

In dem Deckel 9 und dem Schließkolben 10 sind zentrale Durchgangsöffnungen 13, 14 ausgebildet, welche eine Aufnahme für einen zu spannenden Einzugsbolzen B bilden. Zum Fixieren eines solchen Einzugsbolzens B ist in der Auf-

nähme ein Spannmechanismus vorgesehen, zu dem mehrere entlang des Umfangs der Aufnahme angeordnete zungenartige Spannelemente 15 gehören, die an ihren oberen Enden an einem in den Deckel eingeschraubten Halteelement 16 gehalten sind, wobei die Spannzungen 15 elastisch aufgespreizt bzw. zusammengedrückt werden können. Im Bereich ihrer freien, unteren Enden weisen die Spannzungen 15 jeweils eine Eingriffsnase 17 auf, die in ihrer Ausgangslage, welche in Figur 1 dargestellt ist, in Kontakt mit einem in die Spanneinrichtung eingesetzten Einzugsbolzen B stehen, um diesen in der Aufnahme zu arretieren. An dem Einzugsbolzen B ist eine entsprechende Anlagefläche 18 vorgesehen, über welche die axiale Fixierung erfolgt.

Ausgehend von den Eingriffsnasen 17 laufen die Spannzungen 15 von den Eingriffsnasen 17 zu ihren freien Enden hin konusförmig auseinander, wobei sie an ihren Außen- und Innenseiten 19, 20 Schrägflächen bilden. Diese Schrägflächen 19, 20 wirken mit entsprechenden Gegenflächen 21, 22 an dem Öffnungskolben 6 und dem Schließkolben 10 zusammen, um die Spannzungen 15 aus der in Figur 1 dargestellten Spannstellung unter elastischer Verformung nach außen aufzuspreizen, so daß sie den Einzugsbolzen B freigeben, und um sie aus der Freigabestellung wieder in ihre Spannstellung zurückzuführen.

Konkret ist an der Oberseite des Öffnungskolbens 6 ein zentraler Ansatz 23 vorgesehen, der außenseitig eine Schrägfläche 21 aufweist, die mit den innenseitigen Schrägflächen 20 der Spannzungen 15 in Kontakt steht und

mit diesen nach Art einer Auflaufschräge zusammenwirkt, wenn der Öffnungskolben 6 durch Beaufschlagung des Druckraums 5 aus der in Figur 1 dargestellten Lage angehoben wird, um die Spannzungen 15 elastisch auseinanderzuspreizen und so in ihre Freigabestellung zu überführen.

In entsprechender Weise ist an dem Schließkolben 10 eine sich nach unten hin konusförmig erweiternde Schrägfläche 22 vorgesehen, die außenseitig an den Schrägflächen 21 der Spannzungen 15 anliegt und mit diesen nach Art einer Auflaufschräge zusammenwirkt, um bei einer axialen Bewegung des Schließkolbens 10 nach unten hin die Spannzungen 15 radial nach innen zusammenzudrücken.

Wenn der Einzugsbolzen B aus der in Figur 1 dargestellten Spanneinrichtung 1 herausgenommen werden soll, wird der Öffnungskolben 6 durch Beaufschlagung des Druckraums 5 mit einem Druckmedium angehoben. Eine solche Axialbewegung hat zur Folge, daß zunächst der auf dem Öffnungskolben 6 aufliegende Schließkolben 10 angehoben wird, so daß er außer Kontakt von den Spannzungen 15 kommt, und bei einer weiteren Axialbewegung die Spannzungen 15 durch das Zusammenwirken der innenseitigen Schrägflächen 20 der Spannzungen 15 und der an dem Ansatz 23 vorgesehenen Schrägfläche 21 elastisch aufgespreizt werden, so daß sie den Einzugsbolzen B freigeben und dieser aus der Aufnahme entnommen bzw. gegen einen anderen Einzugsbolzen B ausgetauscht werden kann.

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Wenn der Druckraum 5 jetzt wieder entlastet wird, werden der Schließkolben 10 und damit auch der Öffnungskolben 6 durch die Rückstellkraft des Tellerfederpakets 11 nach unten in die in Figur 1 dargestellte Lage gedrückt. Dabei wirken die Schrägflächen 21, 22 an der Außenseite der Spannzungen 15 und der Innenseite des Schließkolbens 10 zusammen, um die Spannzungen 15 in die in Figur 1 dargestellte Ausgangslage, in der sie den Einzugsbolzen B durch die Vorspannkraft des Tellerfederkpakets 11 fixieren, zurückzuführen. Diese Bewegung wird durch die Rückstellkraft der Spannzungen 15 noch unterstützt.

Bei der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung 1 werden die Spannelemente 15 somit bei einer Betätigung des Öffnungskolbens 6 zwangsgesteuert in ihre Freigabestellung aufgespreizt, und bei einer Entlastung des Druckraums 5 durch die Rückstellkraft der Schraubendruckfeder 11 über den Schließkolben 10 ebenfalls zwangsgesteuert in ihre Spannstellung zurückgeführt.

Der Öffnungskolben 6 weist an seiner druckraumseitigen Stirnfläche einen Ansatz 24 auf, der an einer im Boden der Zylinderbohrung 4 ausgebildeten Ausnehmung 25 verschiebbar geführt und gegenüber dieser abgedichtet ist. Die Ausnehmung 25 bildet zusammen mit einem in dem Ansatz 2 4 vorgesehenen, die Ausnehmung 25 mit dem Boden der Aufnahme für den Einzugsbolzen B verbindenden und düsenartig ausgebildeten Kanalabschnitt 26 und mit einem sich von der Gehäusewandung zur Ausnehmung 25 erstreckenden Kanalabschnitt einen Lufteinblaskanal, der an eine nicht dar-

gestellte Druckluftquelle angeschlossen ist. Durch diesen Lufteinlaßkanal kann beim Einsetzen eines Einzugsbolzens B in die Spanneinrichtung 1 oder Herausnehmen des Einzugsbolzens B Druckluft in die Aufnahme eingeblasen werden, um auf diese Weise die Aufnahme und den Einzugsbolzen B von Spänen und sonstigen Verunreinigungen zu säubern.

Claims

1. Spanneinrichtung zur Fixierung eines Einzugsbolzens (B) an einem Maschinentisch, einer Aufspannplatte oder dergleichen mit einer Aufnahme, in die der Einzugsbolzen (B) einsetzbar ist, und einem Spannmechanismus, um den Einzugsbolzen (B) in der Aufnahme zu fixieren, mit mehreren Klemmelementen (15), die zwischen einer radial inneren Spannstellung, in der sie mit einem in die Aufnahme eingesetzten Einzugsbolzen (B) in Eingriff kommen, um diesen in der Aufnahme zu arretieren, und einer radial äußeren Freigabestellung in der Aufnahme bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente als federnde Spannzungen (15) ausgebildet sind, die an ihrem einen Endbereich fixiert und im Bereich ihres freien Endes unter elastischer Verformung zwischen ihrer Spannstellung und ihrer Freigabestellung bewegbar sind, wobei sie unter Federkraft in ihre Spannstellung gedrückt werden und mit einem hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Öffnungskolben (6) derart in Eingriff stehen bzw. bringbar sind, daß die freien Enden der Spannzungen (15) durch eine Axialbewegung des Öffnungskolbens (6) in einer Öffnungsrichtung in die Freigabestellung aufgespreizt werden.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzungen (15) durch wenigstens eine axial wirkende Druckfeder (11) in ihre Spannstellung gedrückt werden.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der wenigstens einen Druckfeder (11) und den Spannzungen (15) ein axial verschiebbarer Schließkolben (10) vorgesehen ist, der durch die Druckfeder (11) von außen gegen der Spannzungen (15) gedrückt wird, und daß die Kontaktbereiche zwischen dem Schließkolben (10) und den Spannzungen (15) derart ausgebildet sind, daß bei einer Axialbewegung des Schließkolbens (10) in einer Schließrichtung die Spannzungen (15) in ihre Spannstellung gebracht werden.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (20) an den Spannzungen (15) und/oder dem Schließkolben (10) zumindest bereichsweise als Schrägflächen ausgebildet sind.

5. Spanneinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (21) an den Spannzungen (15) und/oder dem Schließkolben (10) zumindest bereichsweise kurvenartig ausgebildet sind.

6. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (10) in den Öffnungskolben (6) eingreift und insbesondere in diesem geführt ist.

7. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungskolben (6) mit dem Schließkolben (10) derart gekoppelt ist, daß der Schließkolben (10) bei einer Betätigung des Öffnungskolbens (6) außer Kontakt von dem Spannzunge bzw. den Spannzungen (15) kommt, so daß diese in ihre Freigabestellung verschwenkt werden können.

8. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungskolben (6) und der Schließkolben (10) derart miteinander gekoppelt sind, daß bei einer Öffnungsbewegung des Öffnungskolbens (6) der Schließkolben (10) die Spannzungen (15) freigibt, bevor diese durch den Öffnungskolben (6) in die Freigabestellung aufgespreizt werden.

9. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungskolben (6) an der Innenseite der Spannzungen (15) in Anlage kommt und die Kontaktflächen (22, 23) an den Spannzungen (15) und/oder dem Öffnungskolben (6) zumindest bereichsweise als Schrägflächen und/oder kurvenartig ausgebildet sind.

10. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzungen (15) gleichmäßig verteilt entlang des Umfangs der Aufnahme vorgesehen sind.

11. Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzunge (15) an einem gemeinsamen Halteelement (16) angeordnet sind.

12. Spanneinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (16) in ein Gehäuse (2) der Spanneinrichtung eingeschraubt ist.

13. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzungen (15) durch eine um die Aufnahme herum angeordnete Schraubendruckfeder (11) bzw. ein Tellerfederpaket in ihre Spannstellung gedrückt werden.