DE20003730U1

DE20003730U1 - Spanneinrichtung zur Fixierung eines Einzugsbolzens

Info

Publication number: DE20003730U1
Application number: DE20003730U
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 Einzuqsbolzens

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 wenigstens ein Klemmelement aufweist, das zwischen einer radial inneren Spannstellung, in der es mit einem in die Aufnahme eingesetzten Einzugsbolzen in Eingriff kommt, um diesen in der Aufnahme zu arretieren, und einer radial äußeren Freigabestellung in der Aufnahme bewegbar ist.

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 Arbeitsg'ang 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 Pest- 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.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Klemmelement als Wipphebel ausgebildet ist, der zwischen seiner Spannstellung und seiner Freigabestellung verschwenkbar angeordnet ist, wobei vorzugsweise mehrere Wipphebel gleichmäßig entlang des Umfangs der Aufnahme vorgesehen sind, um eine gleichmäßige Einspannung zu gewährleisten. Die erfindungsgemäß vorgesehenen Wipphebel sind wesentlich robuster und weniger verschmutzungsanfällig als die bisher eingesetzten Kugelkäfige, wodurch Störungen im Betrieb weitgehend verhindert bzw. die Wartungsintervalle verlängert werden können.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Wipphebel bzw. die Wipphebel durch wenigstens eine 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 wenigstens einen Druckfeder und den Wipphebeln ein axial verschiebbarer Schließkolben vorgesehen, der durch die Druckfeder gegen die Wipphebel gedrückt wird, wobei die Kontaktbereiche zwischen dem Schließkolben und den Wipphebeln derart ausgebildet sind, daß eine Axialbewegung des Schließkolbens in einer Schließrichtung in eine Schwenkbewegung der Wipphebel in ihre Spannstellung umgesetzt wird. Die Kontaktflächen an dem Wipphebel bzw. den Wipphebeln und/oder dem Schließkolben können dabei als Schrägflächen oder auch kurvenartig ausgebildet sein.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zu dem Spannmechanismus ein axial verstelbarer und hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Öffnungskolben gehört, der mit den Wipphebeln in Kontakt steht, wobei die Kontaktbereich zwischen dem Öffnungskolben und den Wipphebeln derart ausgebildet sind, daß die Axialbewegung des Öffnungskolbens in einer Öffnungsrichtung in eine Schwenkbewegung der Wipphebel in ihre Freigabestellung umgesetzt wird. In diesem Fall erfolgt das Lösen des Spannmechanismus somit wie in den bereits bekannten Spanneinrichtungen, von denen die Erfindung ausgeht, indem ein Kolben mit Druck beaufschlagt wird, wobei die Axialbewegung des Kolbens dazu führt, daß die Wipphebel zwangsgesteuert in ihre Freigabestellung gedrückt werden. Die im Stand der Technik erforderliche Zwischenschaltung eines Federelements ist somit nicht erforderlich, wodurch die Störanfälligkeit noch weiter herabgesetzt wird. Die Umsetzung der Axialbewegung des Öffnungskolbens in Schwenkbewegungen der Wipphebel kann in an sich bekannter Weise erfolgen, indem die Kontaktflächen an den Wipphebeln bzw. dem Öffnungskolben entsprechend als Schrägflächen oder kolbenartig ausgebildet sind.

In bevorzugter Weise sollten der Schließkolben und der Öffnungskolben auf gegenüberliegenden Seiten der Wipphebel angeordnet sein, wobei dann der Öffnungskolben mit dem Schließkolben derart gekoppelt sein muß, daß der Schließkolben bei einer Betätigung des Öffnungskolbens außer Kontakt von den Wipphebeln kommt, so daß diese in ihre Freigabestellung verschwenkt werden können. In be-

vorzugter Weise sollte die Koppelung der beiden Kolben dabei so erfolgen, daß bei einer Bewegung des Öffnungskolbens zunächst der Schließkolben die Wipphebel freigibt, bevor der Wipphebel bzw. die Wipphebel durch den Öffnungskolben in die Freigabestellung verschwenkt werden, d.h. die Schließkolben einen entsprechenden Vorlauf hat. Die entsprechende Koppelung kann über zwischen den Wipphebeln durchgreifende Distanzbolzen erfolgen.

Bei der erfindungsgeraäßen Spanneinrichtung mit einem federbeaufschlagten Schließkolben und einem hydraulisch bzw. pneumatisch beaufschlagbaren Öffnungskolben werden die Wipphebel durch die Axialbewegungen der Öffnungs- und 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,

Figur 2 die Spanneinrichtung aus Figur 1 mit eingesetztem und festgespanntem Einzugsbolzen in einem weiteren Längsschnitt,

Figur 3 ein Halteelement mit daran schwenkbaren angebrachten Wipphebeln in Draufsicht,

Figur 4 das Halteelement im Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3,

Figur 5 den Öffnungskolben der Spanneinrichtung aus Figur 1 in Draufsicht und

Figur 6 den Öffnungskolben aus Figur 5 in Seitenansicht.

In den Figuren 1 und 2 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 Befestigungsschrauben 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 Deckel 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 Schraubendruckfeder 11, welche sich zwischen dem Deckel 9 und dem Schließkolben 10 abstützt, nach unten in Richtung von vier an der Oberseite des Öffnungskolbens 6 vorgesehene Distanzbolzen 12 gedrückt wird (siehe auch Fig. 5 und 6).

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 sind zwischen dem Öffnungskolben 6 und dem Schließkolben 10 jeweils um 90° zueinander versetzt entlang des Umfangs der Aufnahme verteilt vier Wipphebel 15 vorgesehen, die an einem in die Zylinderbohrung 4 eingeschraubten Halteelement 16 schwenkbar angeordnet sind. Wie im einzelnen in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, sind die Wipphebel 15 jeweils um horizontale Achsen 17 an dem Halteelement 16 in vertikalen Ebenen, die jeweils durch die Mittelachse X der Spanneinrichtung 1 verlaufen, schwenkbar gehalten, so daß ihre oberen, eine Eingriffsnase 18 aufweisenden Enden in eine radial innere Spannstellung, in der sie in Kontakt mit einem in die Spanneinrichtung eingesetzten Einzugsbolzen B stehen (siehe Fig. 1), und einer radial äußeren Freigabestellung, in der sie beabstandet von dem Einzugsbolzen B sind (nicht dargestellt), verschwenkt

werden können. Wie die Figur 4 zeigt, ist das Halteelement 6 im wesentlichen kreuzförmig ausgebildet, wobei die Zwischenräume zwischen den einzelnen Schenkeln von den Distanzbolzen 12 durchgriffen werden.

Die Wipphebel 15, der Schließkolben 10 und der Öffnungskolben 6 sind so aufeinander abgestimmt, daß, wenn der Druckraum 5 nicht mit einem Hydraulikmittel beaufschlagt ist, der Schließkolben 10 durch die Schraubendruckfeder 11 nach unten gedrückt wird, wobei er in Kontakt mit den oberen Enden der Wipphebel 15 kommt, so daß diese durch die Federkraft nach innen gegen einen in die Aufnahme eingesetzten Einzugsbolzen B gedrückt werden, um diesen in der Aufnahme zu arretieren. An dem Einzugsbolzen B' ist eine entsprechende Anlagefläche 19 vorgesehen, über welche die axiale Fixierung erfolgt. Um die Axialbewegung des Schließkolbens 10 in eine Schwenkbewegung der Wipphebel 15 umzusetzen, sind die entsprechenden Kontaktbereiche 20 an dem Schließkolben 10 als Schrägflächen und die entsprechenden Kontaktbereiche 21 der Wipphebel 15 abgerundet ausgebildet sind.

Die Wipphebel 15 können aus der in Fig. 1 dargestellten Spannstellung in ihre Freigabestellung verschwenkt werden, indem der Öffnungskolben 6 durch Beaufschlagung des Druckraums 5 mit einem Druckmedium angehoben wird. Bei einer solchen Axialbewegung des Öffnungskolbens 6 kommen zunächst die Distanzbolzen 12 mit dem Schließkolben 10 in Kontakt, so daß dieser zusammen mit dem Öffnungskolben 6 aufwärts bewegt wird und dabei die Wipphebel 15 freigibt,

und anschließend kommt der Öffnungskolben 6 mit den unteren Enden der Wipphebel 15 in Kontakt und verschwenkt diese bei einer weiteren Anhebebewegung nach innen und entsprechend oberen Enden mit den Eingriffsnasen 18 nach außen in ihre Freigabestellung. Die Kontaktbereiche 22,

23 an dem Öffnungskolben 6 und an den Wipphebeln 15 sind entsprechend als Schrägflächen bzw. abgerundet ausgebildet, um die Axialbewegung des Öffnungskolbens 6 in die Schwenkbewegung der Wipphebel 15 umzusetzen.

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

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

24 vorgesehenen, die Ausnehmung 2 5 mit dem Boden der Aufnähme für den Einzugsbolzen B verbindenden und düsenartig ausgebildeten Kanalabschnitt 26 und mit einem sich von der Gehäusewandung zur Ausnehmung 25 erstreckenden Kanalabschnitt 27 einen Lufteinlaßkanal 28, der an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen ist. Durch diesen Lufteinlaßkanal 28 kann beim Einsetzen eines Ein-

zugsbolzens 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, wobei der Spannmechanismus wenigstens ein Klemmelement (15) aufweist, das zwischen einer radial inneren Spannstellung, in der es mit einem in die Aufnahme eingesetzten Einzugsbolzen (B) in Eingriff kommt, um diesen in der Aufnahme zu arretieren, und einer radial äußeren Freigabestellung in der Aufnahme bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement als Wipphebel (15) ausgebildet ist, der zwischen seiner Spannstellung und seiner Freigabestellung verschwenkbar angeordnet ist.

2. Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Wipphebel (15) gleichmäßig verteilt entlang des Umfangs der Aufnahme vorgesehen sind.

3. Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannmechanismus insgesamt vier um jeweils 90° zueinander versetzte Wipphebel (15) aufweist.

4. Spanneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wipphebel (15) an einem gemeinsamen Halteelement (16) angeordnet sind.

5. Spanneinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (16) in ein Gehäuse (2) der Spanneinrichtung eingeschraubt ist.

6. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wipphebel bzw. die Wipphebel (15) durch wenigstens eine Druckfeder (11) in ihre Spannstellung gedrückt werden.

7. Spanneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wipphebel bzw. die Wipphebel (15) durch eine um die Aufnahme herum angeordnete Schraubendruckfeder (11) bzw. ein Tellerfederpaket in ihre Spannstellung gedrückt werden.

8. Spanneinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der wenigstens einen Druckfeder (11) und dem Wipphebel bzw. den Wipphebeln (15) ein axial verschiebbarer Schließkolben (10) vorgesehen ist, der durch die Druckfeder (11) gegen den Wipphebel (15) bzw. die Wipphebel (15) gedrückt wird, und daß die Kontaktbereiche zwischen dem Schließkolben (10) und dem Wipphebel bzw. den Wipphebeln (15) derart ausgebildet sind, daß eine Axialbewegung des Schließkolbens (10) in einer Schließrichtung in eine Schwenkbewegung der Wipphebel (15) in ihre Spannstellung umgesetzt wird.

9. Spanneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (20) an dem Wipphebel bzw. den Wipphebeln (15) und/oder dem Schließkolben (10) zumindest bereichsweise als Schrägflächen ausgebildet sind.

10. Spanneinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (21) an dem Wipphebel bzw. den Wipphebeln (15) und/oder dem Schließkolben (10) zumindest bereichsweise kurvenartig ausgebildet sind.

11. Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Spannmechanismus ein axial verstellbarer und hydraulisch oder pneumatisch betätigbarer Öffnungskolben (6) gehört, der mit dem Wipphebel bzw. den Wipphebeln (15) in Kontakt steht, wobei die Kontaktbereiche zwischen dem Öffnungskolben (6) und dem Wipphebel bzw. den Wipphebeln (15) derart ausgebildet sind, daß die Axialbewegung des Öffnungskolbens (6) in einer Öffnungsrichtung in eine Schwenkbewegung der Wipphebel (15) in ihre Freigabestellung umgesetzt wird.

12. Spanneinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen (22, 23) an dem Wipphebel bzw. den Wipphebeln (15) und/oder dem Öffnungskolben (6) zumindest bereichsweise als Schrägflächen und/oder kurvenartig ausgebildet sind.

13. Spanneinrichtung nach Anspruch 11 oder 12 und einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkolben (10) und der Öffnungskolben (6) auf axial gegenüberliegenden Seiten des Wipphebels bzw. der Wipphebel (15) angeordnet sind.

14. Spanneinrichtung nach Anspruch 13, 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 Wipphebel bzw. den Wipphebeln (15) kommt, so daß diese in ihre Freigabestellung verschwenkt werden können.

15. Spanneinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungskolben (6) und der Schließkolben (10) derart miteinander gekoppelt sind, daß bei einer Öffnungsbewegung des Öffnungskolbens (6) der Schließkolben (10) den Wipphebel bzw. die Wipphebel (15) freigibt, bevor der Wipphebel bzw. die Wipphebel (15) durch den Öffnungskolben (6) in die Freigabestellung verschwenkt werden.