Spannvorrichtung

Abstract

 Gemäß der Erfindung besitzt bei einer Spannvorrichtung zum Festspannen eines Werkzeugs (6) an einer Bearbeitungsmaschine mit einem aus einem Spannzylinder (2) unter Hydraulikdruck ausfahrbaren Spannkolben (1), der an seinem freien Ende eine Kolbennase (10) mit einer Keilfläche (7) aufweist, diese Keilfläche (7) eine derart an einen mit ihr zusammenwirkenden Oberflächenabschnitt (14) des festzuspannenden Werkzeugs (6) angepaßte Form, daß zwischen der Keilfläche (7) und diesem Oberflächenabschnitt (14) Keilselbsthemmung auftritt.
Auf diese Weise ergibt sich eine mechanische Verriegelung zwischen dem festzuspannenden Werkzeug (6) und der Spannvorrichtung, und diese Verriegelung bleibt auch ohne hydraulischen Spanndruck wirksam und hält das Werkzeug (6) sicher auf seiner Unterlage an der Bearbeitungsmaschine fest.
Bevorzugt ist die Kolbennase (10) des Spannkolbens (1) zwecks Anpassung an unterschiedliche Werkzeugformen austauschbar. Die gesamte Spannvorrichtung kann als eine in eine entsprechende Aufnahme (16) an der Bearbeitungsmaschine einführbare Einsteckpatrone ausgebildet sein. Der Weg des Spannkolbens (1) im Spannzylinder (2) und insbesondere die Spannposition lassen sich mit Hilfe von Näherungsschattern (5) elektrisch überwachen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Festklemmen eines Werkzeugs an einer Bearbeitungsmaschine mit einem an einem Tragelement an der Bearbeitungsmaschine festlegbaren, einseitig offenen Spannzylinder, in dem ein mit Druckmittel beaufschlagbarer Spannkolben axial verschiebbar geführt ist, der an seinem aus dem Spannzylinder ausfahrbaren Ende eine abgeschrägte Kolbennase aufweist, die unter Anlage an einem festzuspannenden Werkzeug dieses auf einer Unterlage an der Bearbeitungsmaschine festklemmen kann.

[0002] Bei den bekannten Spannvorrichtungen dieser Art ist der Spannzylinder auf der gleichen ebenen Unterlage befestigt, die auch das festzuspannende Werkzeug trägt, und die abgeschrägte Kolbennase fährt bei Beaufschlagung des Spannkolbens mit Druckmittel in eine ihr gegenübergestellte und einen schrägen Spannrand aufweisende Ausnehmung des Werkzeugs ein und drückt dieses auf der gemeinsamen Unterlage fest, solange die Beaufschlagung des Spannkolbens mit Druckmittel andauert. Wird diese Druckmittelbeaufschlagung jedoch beispielsweise durch einen Ausfall in der entsprechenden Hydraulik ungewollt unterbrochen, so ist auch die Festlegung des Werkzeugs nicht mehr gewährleistet, und der Betrieb der Bearbeitungsmaschine muß dann sofort unterbrochen werden, um Bearbeitungsfehler zu vermeiden, die sich durch ein Verrutschen des Werkzeugs auf seiner Unterlage ergeben könnten.

[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß ein zuverlässiges Festhalten des Werkzeugs an der Bearbeitungsmaschine unter allen Umständen und insbesondere auch bei einem Ausfall des HydraulikcLrucks sichergestellt ist.

[0004] Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kolbennase eine Keilfläche aufweist, die so in Entsprechung zu einem korrespondierenden Oberflächenabschnitt des festzuspannenden Werkzeugs geformt ist, daß sie durch Keilselbsthemmung mit diesem eine gegenseitige Verriegelung rein mechanischer Art zwischen Spannvorrichtung und Werkzeug bewirkt.

[0005] Dank der erfindungsgemäßen Ausbildung der Kolbennaae in Entsprechung zu dem damit beim Spannvorgang zusammenwirkenden Oberflächenabschnitt des festzuspannenden Werkzeugs ergibt sich eine mechanische Verbindung, die auch unabhängig von einem weiteren Einwirken des Hydraulikdruckes auf den Spannkolben in der Spannrichtung so lange aufrechterhalten bleibt, bis sie durch einen in der entgegengesetzten Richtung auf den Spannkolben ausgeübten Hydraulikdruck aufgehoben wird. Auch bei einem Ausfall des einmal ausgeübten hydraulischen Spanndrucks beispielsweise durch einen Fehler in der Hydraulik wird so das Werkzeug durch die Keilselbsthemmung an der Kolbennase sicher in seiner Arbeitslage festgehalten.

[0006] Dabei besteht durch eine Weiterbildung der Erfindung mit auswechselbarer Gestaltung der Kolbennase die Möglichkeit einer leichten und einfachen Anpassung an unterschiedliche Werkzeuge, indem Kolbennasen mit entsprechend unterschiedlichen Keilflächen eingesetzt werden. Weiter kann in Ausgestaltung der Erfindung der Spnnnzyl_inder so geformt sein, daß er sich insgesamt in einen im Anschluß an die das festzuspannende Werkzeug tragende Unterlage an der Bearbeitungsmaschine vorgesehenen Hohlraum wie eine entsprechend geformte Ausnehmung einführen und darin festlegen läßt. Auf diese Weise erhält man ohne nennenswerte Beanspruchung der Befestigungsmittel eine völlig unverrückbare Halterung des Spannzylinders und damit auch der Kolbennase am freien Ende des Spannkolbens, wodurch die Keilselbsthemmung noch weiter gesichert wird. Schließlich ist es von Vorteil, durch längs des Weges des Spannkolbens im Spannzylinder angeordnete Näherungsschalter eine elektrische Überwachung des Spannvorganges und insbesondere der Einhaltung der Spannposition zu ermöglichen.

[0007] Im Ergebnis führt die Erfindung zu einer Spannvorrichtung, die eine positive Festlegung eines Objekts wie eines Werkzeugs auf einer Unterlage mittels zeitlich begrenzter Ausübung hydraulischer Spannkräfte und nach deren Aufhören durch anschließendes Weiterwirken rein mechanischer Selbsthemmung ermöglicht. Man erhält dabei insbesondere eine einfach aufgebaute, robuste und unbedingt zuverlässig arbeitende Schnellspannvorrichtung für Bearbeitungsmaschinen aller Art.

[0008] Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, deren einzige Figur einen Teilschnitt durch ein Ausführungsbeispiel für eine Spannvorrichtung gemäß der Erfindung zeigt.

[0009] Die in der Zeichnung dargestellte Spannvorrichtung dient zum Festhalten eines Werkzeugs 6 an einer Bearbeitungsmaschine, von der in der Zeichnung nur eine Konsole 8 gezeigt ist. Diese Konsole 8 bildet zum einen die tragende Unterlage für das festzuspannende Werkzeug 6, und zum anderen enthält sie eine parallel zu dieser Unterlage verlaufende Ausnehmung 16, die als Aufnahme für die Spannvorrichtung dient, die insgesamt als eine Art Einsteckpatrone ausgebildet ist.

[0010] Den Hauptbestandteil der Spannvorrichtung selbst bildet ein Spannzylinder 2, der axial in die Ausnehmung 16 eingeführt ist und darin mittels in der Zeichnung schematisch angedeutetet Defestigungsbolzen 9 festgehalten wird. In dem Spannzylinder 2 ist ein Spannkolben 1 axial verschiebbar geführt, der an seinem inneren Ende von einem Gleitlager 3 gehalten wird, an das ein Stoßring 4 als innerer Anschlagpuffer anschließt.

[0011] In seinem mittleren Bereich weist der Spannkolben 1 einen Ringflansch 13 von größeren Durchmesserabmessungen auf, beidseits von dem je ein Kanal 12 in das Innere des Spannzylinders 2 mündet. Über diese Kanäle 12 kann von einer in der Zeichnung selbst nicht gezeigten Quelle Hydraulikfluid unter Druck zur Einwirkung auf den Spannkolben 1 gebracht werden, so daß dieser in die in der Zeichnung dargestellte Spannposition nach links aus dem Spannzylinder 2 ausgefahren bzw. wieder in den Spannzylinder 2 eingefahren werden kann, bis sein inneres Ende an dem Stoßring 4 zur Anlage kommt. Dichtungen wie die eigens bezeichneten Dichtungsringe 11 und 15 am Außenumfang des Spannzylinders 2 bzw. zwischen der Innenseite des Spannzylinders 2 und dem Spannkolben 1 sorgen für eine Abdichtung der verschiedenen Fugen zwischen den einzelnen Bauteilen der Spannvorrichtung gegen einen ungewollten Austritt von Hydraulikfluid.

[0012] An seinem in der Zeichnung nach links aus dem Spannzylinder 2 ausfahrbaren freien Ende weist der Spannkolben 1 eine Kolbennase 10 auf. Diese Kolbennase 10, die gegebenenfalls austauschbar mit dem Bauptteil des Spannkolbens 1 verbunden sein, weist an ihrem Umfang eine Keilfläche 7 auf, die so geformt ist, daß sie eine EntSprechung in einem Oberflächenabschnitt 14 des festzuspannenden Werkzeugs 6 hat. In der in der Zeichnung dargestellten Spannposition kommen die Keilfläche 7 und der Oberflächenabschnitt 14 zur Anlage aneinander, wobei zwischen ihnen Keilselbsthemmung auftritt. Die entsprechende Klemmkraft ist in der Zeichnung durch einen Pfeil angedeutet.

[0013] Die Stellung des Spannkolbens 1 im Spannzylinder 2 und insbesondere die Spannposition wird auf elektrischem Wege mit Hilfe eines Näherungsschalters 5 überwacht, der über ein in der Zeichnung nur angedeutetes Kabel mit entsprechenden Anzeigeeinrichtungen verbunden ist.

[0014] Beim praktischen Arbeiten mit der dargestellten Spannvorrichtung wird diese mit in den Spannzylinder 2 eingefahrenem Spannkolben 1 in der Art einer Einsteckpatrone in die Ausnehmung 16 ind der Konsole 8 eingesetzt und dort mittels der stirnseitig angreifenden Befestigungsbolzen 9 festgelegt, wobei die Keilfläche 7 an der Kolbennase 10 in Richtung auf die das festzuspannende Werkzeug 6 tragende Unterlage weist. Anschließend wird unter Einspeisung von Hydraulikfluid über den in der Zeichnung rechten Kanal 12 der Ringflansch 13 des Spannkolbens 1 von rechts her mit Eydraulikdruck beaufschlagt. Dadurch fährt der Spannkolben 1 nach links aus dem Spannzylinder 2 aus, und die Keilfläche 7 an der Kolbennase 10 läuft auf den schräg nach links und oben verlaufenden Oberflächenabschnitt 14 des Werkzeugs 6 auf. Auf diese Weise wird dieses nach unten auf seine Unterlage gepreßt und festgeklemmt, wobei die Aufnahme des Spannzylinders 2 in der Ausnehmung 16 der Konsole 8 den Gegendruck nach aufwärts sicher auffängt, ohne daß die Befestigungsbolzen 9 überbeansprucht werden.

[0015] Zwischen der Keilfläche 7 und dem Oberflächenabschnitt 14 kommt es wegen ihrer einander entsprechenden Formgebung zu Keilselbsthemmung und damit zu einer Verriegelung zwischen Spannkolben 1 und Werkzeug 6. Diese auf rein mechanischer Basis beruhende Verriegelung bleibt auch nach einem Abfall des Hydraulikdrucks auf der in der Zeichnung rechten Seite des Ringflansches 13 des Spannkolbens 1 voll wirksam, so daß das Werkzeug 6 auch ohne einen solchen Eydraulikdruck sicher auf der Konsole 8 festgehalten wird. Eine Aufhebung dieser Verriegelung erfolgt erst unter der Einwirkung eines hinreichend großen Hydraulikdrucks auf die linke Seite des Ringflansches 13 durch Zuführung von Hydraulikfluid über den in der Zeichnung linken Kanal 12 im Spannzylinder 2. Für eine Freigabe des Werkzeugs 6 nach dessen Festklemmen auf der Konsole 8 bedarf es also einer gezielten Zuführung von Hydraulikfluid zu der Spannvorrichtung; ein ungewolltes Loslösen des einmal festgeklemmten Werkzeugs 6 ist auch bei einem Ausfall in der Hydraulik ausgeschlossen.

[0016] Die Austauschbarkeit der Kolbennase 10 ermöglicht eine Anpassung an Werkzeuge 6 verschiedener Gestalt, und über den Näherungsschalter 5 läßt sich die jeweilige Stellung des Spannkolbens 1 im Spannzylinder 1 verfolgen und insbesondere das Erreichen der Spannposition überwachen.

[0017] In ihrem Gesamtaufbau erweist sich die dargestellte Spannvorrichtung als einfach und robust; in ihrer Betriebsweise ist sie zuverlässig und vielseitig.

[0018] Zusammenfassend läßt sich das Ergebnis der Erfindung in deren bsvorzugter Ausführungsform beschreiben als eine Spannvorrichtung mit einem unter Hydraulikdruck aus einem Spannzylinder ausfahrbaren Spannkolben, der an seinen freien äußeren Ende eine Keilfläche aufweist, die in ihrer Form derart an einen mit ihr zusammenwirkenden Oberflächenabschnitt eines festzuspannenden Werkzeugs angepaßt ist, daß zwischen der Keilfläche und diesem Oberflächenabschnitt Keilselbsthemmung auftritt. Auf diese Weise ergibt sich eine rein mechanische Verriegelung zwischen der Spannvorrichtung und dem Werkzeug, die auch ohne hydraulischen Spanndruck wirksam bleibt und das Werkstück sicher auf seiner Unterlage an einer Bearbeitungsmaschine festhält. Die Kolbennase des Spannkolbens ist bevorzugt zur Anpassung an unterschiedliche Werkzeugformen austauschbar. Die gesamte Spannvorrichtung ist zweckmäßig als in eine entsprechende Ausnehmung oder einen sonstigen Hohlraum an der Bearbeitungsmaschine einführbare Einsteckpatrone ausgebildet. Der Weg des Spannkolbens im Spannzylinder läßt sich mit Hilfe von Näherungsschaltern verfolgen, die insbesondere eine Überwachung der Spannposition gestatten.

Ansprüche

1. Spannvorrichtung zum Festklemmen eines Werkzeugs an einer Bearbeitungsmaschine mit einem an einem Tragelement an der Bearbeitungsmaschine festlegbaren, einseitig offenen Spannzylinder, in dem ein mit Druckmittel beaufschlagbarer Spannkolben axial verschiebbar geführt ist, der an seinem aus dem Spannzylinder ausfahrbaren Ende eine abgeschrägte Kolbennase aufweist, die unter Anlage an einem festzuspannenden Werkzeug dieses auf einer Unterlage an der Bearbeitungsmaschine festklemmen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbennase (10) eine Keilfläche (7) aufweist, die so in Entsprechung zu einem korrespondierenden Oberflächenabschnitt (14) des festzuspannenden Werkzeugs (6) geformt ist, daß sie durch Keilselbsthemmung mit diesem eine gegenseitige Verriegelung rein mechanischer Art zwischen Spannvorrichtung und Werkzeug bewirkt.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbennase (10) auswechselbar mit dem Spannkolben (1) verbunden ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannzylinder (2) an seinem Außenumfang auf eine Einführung in eine ihn im wesentlichen voll aufnehmende Ausnehmung (16) in einer außerdem die Unterlage für das festzuspannende Werkzeug (6) bildenden Konsole (8) der Bearbeitungsmaschine eingerichtet ist.

4. spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß entlang des Weges des Spannkolbens (1) im Spannzylinder (2) Näherungsschalter (5) für eine elektrische Überwachung insbesondere de= Spannposition angeordnet sind.

Zeichnung