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EP0173169A1 - Schwenkspanner - Google Patents

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Info

Publication number
EP0173169A1
EP0173169A1 EP85110201A EP85110201A EP0173169A1 EP 0173169 A1 EP0173169 A1 EP 0173169A1 EP 85110201 A EP85110201 A EP 85110201A EP 85110201 A EP85110201 A EP 85110201A EP 0173169 A1 EP0173169 A1 EP 0173169A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
guide
piston
clamping
tensioning
rod
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP85110201A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Cornelis Bolderman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Enerpac Tool Group Corp
Original Assignee
Applied Power Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Power Inc filed Critical Applied Power Inc
Publication of EP0173169A1 publication Critical patent/EP0173169A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B5/00—Clamps
    • B25B5/06—Arrangements for positively actuating jaws
    • B25B5/061—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive
    • B25B5/062—Arrangements for positively actuating jaws with fluid drive with clamping means pivoting around an axis parallel to the pressing direction

Definitions

  • the invention relates to a swing clamp for fixing an object to a support and in particular for clamping a workpiece or a tool on a processing machine with a clamping cylinder, in which a clamping piston which can be acted upon by a pressure medium is axially displaceably guided on a non-rotatable guide rod and with which a clamping piston rod is firmly connected, which carries a tension arm at its free end protruding from the tensioning cylinder and, in the course of the displacement of the tensioning piston along the guide rod penetrating it into a cavity in the tensioning piston rod, besides an axial adjustment together with the tensioning piston and the tensioning arm also one by one Helix on the guide rod experiences certain rotational movement un its axis, which allows the tension arm to pivot about this axis.
  • a swivel clamp of this type is known from DE-PS 29 09 464.
  • the guide rod is designed in the form of a swivel rod firmly connected to the bottom of the clamping cylinder, which has a square cross-section and is twisted at its free upper end to form a helical screw .
  • the swivel rod comes into engagement with a guide washer, which rests against an inner shoulder in the hollow tensioning piston rod and, when it slides along the swivel rod in the course of the tensioning movement of the tensioning piston, tensioning piston rod and tensioning arm, initially performs a combined pivoting and axial movement which can then follow a more or less extensive pure axial movement.
  • the different clamping movement phases are not separated from each other and run on the clamping piston with a uniform drive thrust.
  • the invention is therefore based on the object of designing a swing clamp of the type mentioned in such a way that the tensioning movement can be controlled separately in its individual phases, in particular care being taken to ensure that the tensioning piston rod initially has no rotary movement and thus no pivoting movement of the tensioning arm Part of its length can be extended so that the pivoting movement of the tensioning arm can then be triggered via a rotary movement of the tensioning piston rod without its further extension, and that finally, when the tensioning arm is pivoted out, a return stroke of the tensioning piston rod can be carried out as the actual tensioning movement in order to fix the respective object.
  • the guide rod has a guide groove with a first axial section and a second axial section and a helix connecting these, on which at least one guide ball held in the tensioning piston or in the tensioning piston rod rolls, and that the guide rod in turn under Drive can be adjusted in the axial direction relative to the tensioning piston and to the tensioning piston rod in the tensioning cylinder by means of a guide piston which can be pressurized independently of the tensioning piston.
  • the tensioning piston rod can rotate about its axis and can thereby impart a pivoting movement to the tensioning arm without the tensioning piston rod extending further.
  • the axial movements of the tensioning piston, tensioning piston rod and tensioning arm take place independently of the mentioned rotating or swiveling movement. Axial and rotary or swivel movements are therefore completely decoupled from one another and can be controlled individually.
  • the swivel clamp designed according to the invention can be described as a device for clamping an object and in particular a workpiece or a tool, which has a double-acting clamping cylinder arrangement with a clamping piston, a clamping piston rod connected to it and a clamping arm seated at its free end.
  • the tensioning piston rod can be moved in and out of a housing which also accommodates the tensioning cylinder with the tensioning piston and can be rotated about its axis under the control of a guide device with at least one guide ball running in a helical groove along with the pivoting tension arm.
  • the guide device has a guide rod which passes axially through the tensioning piston and can be inserted more or less far into a cavity in the tensioning piston rod.
  • the guide rod is rotatably guided in a guide ring that closes off the tensioning cylinder and carries a guide piston on the head side that works in a guide cylinder that connects to the guide ring.
  • a locking device Arranged around the tensioning piston rod on the side facing away from the guide device is a locking device which can act on the tensioning piston rod with locking elements in the form of wedges or cones, contains a locking spring and can be released by means of a release piston which surrounds the tensioning piston rod in the form of an annular piston.
  • the guide rod furthermore has a guide groove which has an axial section on each side of the tensioning piston and on the side of the guide piston and in between, both connecting a screw helix.
  • the tensioning piston rod When the tensioning piston rod is retracted, the tensioning piston and the guide piston rest on the guide ring.
  • the tensioning piston rod can be extended without rotation when the tensioning piston is actuated under guidance on the guide portion on the axial piston side of the guide groove when the release piston is actuated strikes.
  • the guide piston can be moved away from the guide ring by a corresponding pressure medium supply, the tensioning piston rod being rotated about its axis by the interaction between the guide ball and the helical piece of the guide groove and thus allowing the tensioning arm to pivot.
  • the tensioning piston rod when the release piston is acted upon, the tensioning piston rod can be retracted under guidance on the tensioning piston-side axial section of the guide groove by a portion of its extension movement and can thereby be tensioned against the respective object.
  • the swing clamp shown in the drawing is suitable for fixing an object on a carrier and in particular for clamping a workpiece or a tool in a processing machine, which can be set up for a fully or semi-automatic workflow.
  • the basic components of the swing clamp shown are a double-acting tensioning cylinder arrangement 1, a tensioning piston 3 with an attached tensioning piston rod 2 and a tensioning arm 4 connected to the tensioning piston rod 2.
  • the tensioning piston rod 2 can be moved in and out of a housing 6 which also contains the tensioning piston 3 and the tensioning cylinder 5, and with the aid of a guide device which has at least one guide ball 8 running in a guide groove with a helical helix 7 together with the pivoting tension arm 4 its axis 9 rotatable.
  • the guide device has a guide rod 10 which passes axially through the tensioning piston 3 and can be moved in and out of the tensioning piston rod 2.
  • the guide rod 10 is rotatably guided in a guide ring 11 and carries a guide piston 12 on the head side, which works in a guide cylinder 13 which connects to the guide ring 11 - to the right in the drawing. In this way, the guide ring 11 closes off the tensioning cylinder 5 for the tensioning piston 3.
  • a locking device 14 Arranged on the side opposite the guide device is a locking device 14, which can act on the tensioning piston rod 2 with locking elements 15 in the form of cones divided in the exemplary embodiment, has a locking spring 16 and can be released by means of a release piston 17 which the tensioning piston rod 2 in a locking cylinder 24 surrounds as an annular piston.
  • the guide rod 10 contains a guide groove which has an axial section 18 and 19, respectively, on the tensioning piston side and on the guide piston side and in between, connecting the two, the screw helix 7.
  • the whole arrangement is such that when the tensioning piston rod 2 is retracted, the tensioning piston 3 and the guide piston 12 rest on the guide ring 11.
  • the tensioning piston rod 2 can be extended by actuation of the tensioning piston 3 by means of a corresponding pressure medium under guidance on the axial portion 18 of the guide groove on the guide piston side with the aid of the guide ball 8 without a rotary movement in a way which is indicated in FIG. 1 by a double arrow 20.
  • the release piston is pressurized and the locking elements 15 pushes back against the locking spring 16 in their release position. If the release piston 17 is not acted upon by pressure medium, the locking spring 16 presses the locking elements 15 into their locking position, in which they hold the tensioning piston rod 2 securely.
  • the guide piston 12 can be moved away from the guide ring 11 by a corresponding application of pressure medium, the tensioning piston rod 2 being rotated about its axis by interaction between the guide ball 8 and the helical helix 7 of the guide groove and imparting a corresponding pivoting movement to the tensioning arm 4. Subsequently, the tensioning piston rod 2 can be retracted by a portion of its stroke, the length of which is indicated in FIG. 1 by a double arrow 21, without a rotary movement under the guidance of the guide ball 8 on the tensioning piston-side axial section 19 of the guide groove when the release piston 17 is pressurized. This movement section is available for the actual clamping of the respective object.
  • the tensioning piston 3 In the starting position, the tensioning piston 3 is completely retracted and the guide piston 12 is extended against the guide ring 11 as far as it will go.
  • the guide rod 10 is connected to the guide piston 12 and is therefore also in the extended position.
  • Two guide balls 8 are installed in the tensioning piston 3, which roll in the guide groove on the guide rod 10 and guide the tensioning piston 3.
  • the guide rod 10 is secured against rotation by two further balls 22 installed in the guide ring 11, which roll on the axial section 18 of the guide groove of the guide rod 10.
  • the guide ring 11 is in turn secured against rotation by a pin 23, which sits halfway along its length in the housing 6 and in the guide ring 11.
  • the release piston 17, the tensioning piston 3 and the guide piston 12 are acted upon in a suitable sequence with pressure oil.
  • the release piston 17 releases the locking elements 15 from the tensioning piston rod 2.
  • the tensioning piston 3, guided through the axial section 18 of the guide groove of the guide rod 10 extends the tensioning piston rod 2 with the tensioning arm 4 without rotating movement to the full stroke.
  • the guide piston 12 is then acted upon by pressure oil; he goes characterized by the guide ring 11 away and assumes the guide rod 10 so that the guide groove passes with its screw spiral piece 7 in engagement with the guide balls 8 in the clamping piston 3 and this rotated 90 0 without axial movement.
  • the clamping piston rod is 2, and the clamp arm 4 at its free end undergoes a pivoting through 90 0 about the axis 9 of the clamping piston rod 2 as a pivot axis to the position shown in Fig. 1 pre-clamping position.
  • the tensioning piston 3 is pressurized with pressure oil on its side facing the tensioning arm 4, and it moves in until the tensioning arm 4 lies against the object to be clamped and clamps it.
  • the guide rod 10 remains in its position and secures the tensioning piston 3 guided along the axial section 19 of the guide groove against rotation.
  • the tensioning piston rod 2 can be mechanically secured against axial adjustment in any position by means of the locking device 14. This fuse is automatically activated in the event of a pressure failure in the hydraulic system. As soon as the oil pressure in the unlocking cylinder 24 for the release piston 17 drops, the locking spring 16 relaxes and presses the conically shaped locking elements 15 between the tensioning piston rod 2 and a cone ring 25; at the same time the release piston 17 is pushed back - to the left in the drawing. The frictional forces between the locking elements 15 and the tensioning piston rod 2 result in a reliable mechanical securing, which prevents any movement of the tensioning piston rod 2.
  • release piston 17 If the release piston 17 is then again pressurized with oil pressure, it presses the locking elements 15 against the locking spring 16 out of the conical ring 25 and thus releases the mechanical securing on the tensioning piston rod 2.
  • the locking spring 16 is compressed and thus pre-tensioned so that their security function is guaranteed.
  • Plugs 26 made of plastic installed in the tensioning piston rod 2 define driving positions which can be scanned in the housing 6 by means of proximity switches 27.
  • the feedback of the position reached in each case takes place as soon as a plug 26 of the tensioning piston rod 2 comes to the level of a proximity switch 27.
  • the desired number of driving positions can be monitored, whereby an electronic stroke feedback can be provided, the signals of which can then be included, for example, in an electronic control for a processing machine equipped with the swing clamp.
  • the swing clamp shown is characterized by a high level of operational reliability and flexibility, which is due to the fact that the various movements can be controlled independently and the second is to be further increased by the automatically effective shutdown in the event of a pressure failure and the possibility of electronic stroke monitoring above all, the dangers associated with unintentional loosening of the clamped object can be safely eliminated.
  • a swing clamp according to the invention in its preferred embodiment can be described as a device that can be used to fix, in particular, a workpiece or a tool in a fully or semiautomatically operated processing machine, with one of one being used to achieve independently executable axial and pivoting movements
  • Tensioning pistons that can be actuated via a tensioning piston rod in the course of a guide groove on a non-rotatably held guide rod are provided in sequence with a first axial section, a helical coil piece and a second axial section, which interact in succession with at least one guide ball in the tensioning piston or in the tensioning piston rod and thereby first for the tensioning process a purely axial extension stroke of the tensioning piston rod and tensioning arm without rotary movement, then a pure rotation of the tensioning piston rod while pivoting the tensioning arm about the axis of the tensioning piston rod and sc finally trigger a purely axial clamping stroke in the retracting direction of the tensioning piston rod, a locking device to be released before the start of the

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Abstract

Gemäß der Erfindung sind bei einem Schwenkspanner, der zum Festlegen insbesondere eines Werkstücks oder eines Werkzeugs bei einer Bearbeitungsmaschine dienen kann, zur Erzielung voneinander unabhängig ausführbarer Axial- und Schwenkbewegungen eines von einem Spannkolben (3) über eine Spannkolbenstange (2) betätigbaren Spannarmes (4) im Verlaufe einer Führungsnut an einer Führungsstange (10) der Reihe nach ein erster Axialabschnitt (18), ein Schraubenwendelstück (7) und ein zweiter Axialabschnitt (19) vorgesehen, die nacheinander mit wenigstens einer Führungskugel (8) im Spannkolben (3) zusammenwirken und dabei zuerst einen rein axialen Ausfahrhub von Spannkolbenstange (2) und Spannarm (4) ohne Drehbewegung, dann eine reine Verdrehung der Spannkolbenstange (2) unter Schwenkung des Spannarmes (4) um die Achse der Spannkolbenstange (2) und schließlich einen wieder rein axialen Spannhub in Einfahrrichtung der Spannkolbenstange (2) auslösen. Eine vor dem Beginn des Spannvorganges zu lösende Arretiereinrichtung (14) sorgt für eine automatische Festlegung von Spannkolbenstange (2) und Spannarm (4) bei einem Absinken des Druckmitteldruckes, während längs des Weges der Spannkolbenstange (2) angeordnete Näherungsschalter (27) eine elektronische Hubrückmeldung ermöglichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schwenkspanner zum Festlegen eines Objekts an einem Träger und insbesondere zum Festspannen eines Werkstücks oder eines Werkzeugs an einer Bearbeitungsmaschine mit einem Spannzylinder, in dem auf einer drehfest gehaltenen Führungsstange ein mit einem Druckmittel beaufschlagbarer Spannkolben axial verschiebbar geführt ist, mit dem eine Spannkolbenstange fest verbunden ist, die an ihrem aus dem Spannzylinder herausragenden freien Ende einen Spannarm trägt und im Zuge der Verschiebung des Spannkolbens entlang der diesen unter Eintreten in einen Hohlraum in der Spannkolbenstange durchsetzenden Führungsstange außer einer Axialverstellung gemeinsam mit dem Spannkolben und dem Spannarm auch eine durch eine Schraubenwendel an der Führungsstange bestimmte Drehbewegung un ihre Achse erfährt, die den Spannarm um diese Achse schwenken läßt.
  • Ein Schwenkspanner dieser Art ist bekannt aus der DE-PS 29 09 464. Bei diesem bekannten Schwenkspanner ist die Führungsstange in Form eines mit dem Boden des Spannzylinders fest verbundenen Schwenkstabes ausgebildet, der quadratischen Querschnitt aufweist und an seinem freien oberen Ende zu einer Schraubenwendel verdrillt ist. An dem verdrillten Ende kommt der Schwenkstab in Eingriff mit einer an einer Innenschulter in der hohlen Spannkolbenstange anliegenden Führungsscheibe, die bei ihrem Entlanggleiten auf dem Schwenkstab im Zuge der Spannbewegung von Spannkolben, Spannkolbenstange und Spannarm diesen zunächst eine kombinierte Schwenk- und Axialbewegung ausführen läßt, auf die dann eine mehr oder weniger ausgedehnte reine Axialbewegung folgen kann. Die verschiedenen Spannbewegungsphasen sind dabei nicht voneinander getrennt und laufen unter einem einheitlichen Antriebsschub auf den Spannkolben ab. Eine derartige kombinierte Spannbewegung erweist sich jedoch in der Praxis bei modernen Bearbeitungsstation vielfach als störend und unbequem vor allem für einen voll- oder halbautomatischen Arbeitsablauf.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkspanner der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sich die Spannbewegung in ihren einzelnen Phasen gesondert steuern läßt, wobei insbesondere dafür gesorgt werden soll, daß die Spannkolbenstange zunächst ohne Drehbewegung und damit ohne Schwenkbewegung des Spannarmes um ein Teilstück ihrer Länge ausgefahren werden kann, daß danach über eine Drehbewegung der Spannkolbenstange ohne deren weiteres Ausfahren die Schwenkbewegung des Spannarmes ausgelöst werden kann und daß schließlich bei ausgeschwenktem Spannarm ein Rückhub der Spannkolbenstange als eigentliche Spannbewegung ausgeführt werden kann, um das jeweilige Objekt festzulegen.
  • Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Führungsstange eine Führungsnut mit einem ersten Axialabschnitt und einem zweiten Axialabschnitt sowie einem diese verbindenden Schraubenwendelstück aufweist, auf denen wenigstens eine im Spannkolben oder in der Spannkolbenstange gehaltene Führungskugel abrollt, und daß die Führungsstange ihrerseits unter Antrieb durch einen unabhängig vom Spannkolben mit Druckmittel beaufschlagbaren Führungskolben relativ zum Spannkolben und zur Spannkolbenstange im Spannzylinder in axialer Richtung verstellbar ist.
  • Mit der erfindungsgemäß gewählten Ausbildung für einen Schwenkspanner kann konstruktiv und funktionell einfach erreicht werden, daß die Spannkolbenstange eine Drehung um ihre Achse ausführen und dabei dem Spannarm eine Schwenkbewegung aufprägen kann, ohne daß dabei die Spannkolbenstange weiter ausfährt. Umgekehrt vollziehen sich die Axialbewegungen von Spannkolben, Spannkolbenstange und Spannarm unabhängig von der erwähnten Dreh- bzw. Schwenkbewegung. Axial- und Dreh- bzw. Schwenkbewegungen sind also völlig voneinander entkoppelt und einzeln steuerbar.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich im einzelnen aus den Unteransprüchen; dabei sind insbesondere die Möglichkeit einer zuverlässigen Spannarmarretierung beispielsweise bei Druckausfall im Druckmittelsystem und einer abgestuften Bewegungsüberwachung mit elektronischer Hubrückmeldung über Näherungsschalter als bedeutsam hervorzuheben.
  • Zusammenfassend läßt sich der erfindungsgemäß ausgebildete Schwenkspanner als eine Vorrichtung zum Spannen eines Objekts und insbesondere eines Werkstücks oder eines Werkzeugs beschreiben, die eine doppelt wirkende Spannzylinderanordnung mit einem Spannkolben, einer damit verbundenen Spannkolbenstange und einem an deren freiem Ende sitzenden Spannarm aufweist. Dabei ist die Spannkolbenstange aus einem auch den Spannzylinder mit dem Spannkolben aufnehmenden Gehäuse ein- und ausfahrbar und unter Steuerung durch eine Führungseinrichtung mit zumindest einer in einer Schraubenwendelnut laufenden Führungskugel zusammen mit dem dabei schwenkenden Spannarm um ihre Achse drehbar. Die Führungseinrichtung weist eine Führungsstange auf, die axial durch den Spannkolben hindurchgeht und in einen Hohlraum in der Spannkolbenstange mehr oder weniger weit einfahrbar ist. Die Führungsstange ist in einem Führungsring drehfest geführt, der den Spannzylinder abschließt, und trägt kopfseitig einen Führungskolben, der in einem Führungszylinder arbeitet, der an den Führungsring anschließt. Rund um die Spannkolbenstange ist auf der der Führungseinrichtung abgewandten Seite eine Arretiereinrichtung angeordnet, die mit Arretierelementen in Form von Keilen oder Konen auf die Spannkolbenstange einwirken kann, eine Arretierfeder enthält und mittels eines Lösekolbens lösbar ist, der die Spannkolbenstange in Form eines Ringkolbens umschließt. Die Führungsstange weist weiter eine Führungsnut auf, die spannkolbenseitig und führungskolbenseitig je einen Axialabschnitt und dazwischen, beide miteinander verbindend ein Schraubenwendelstück aufweist. Im eingefahrenen Zustand der Spannkolbenstange liegen der Spannkolben und der Führungskolben an dem Führungsring an. Die Spannkolbenstange ist bei Betätigung des Spannkolbens unter Führung an dem führungskolbenseitigen Axialabschnitt der Führungsnut ohne Drehung ausfahrbar, wenn der Lösekolben beaufschlagt ist. Weiter ist bei beaufschlagtem Lösekolben der Führungskolben durch entsprechende Druckmittelzufuhr von dem Führungsring weg bewegbar, wobei die Spannkolbenstange durch die Wechselwirkung zwischen der Führungskugel und dem Schraubenwendelstück der Führungsnut um ihre Achse gedreht wird und damit den Spannarm schwenken läßt. Schließlich ist bei beaufschlagtem Lösekolben die Spannkolbenstange unter Führung an dem spannkolbenseitigen Axialabschnitt der Führungsnut um ein Teilstück ihrer Ausfahrbewegung wieder einfahrbar und dabei gegen das jeweilige Objekt spannbar.
  • Für die weitere Erläuterung der Erfindung wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für einen Schwenkspanner gemäß der Erfindung veranschaulicht ist. Dabei zeigen in der Zeichnung:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schwenkspanner,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch die Darstellung von Fig. 1 entlang der Schnittlinie A - A in Fig. 1,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch die Darstellung von Fig. 1 entlang der Schnittlinie B - B in Fig. 1 und
    • Fig. 4 einen Schnitt durch die Darstellung von Fig. 1 entlang der Schnittlinie C - C in Fig. 1.
  • Der in der Zeichnung dargestellte Schwenkspanner eignet sich zum Festlegen eines Objekts auf einem Träger und insbesondere zum Festspannen eines Werkstücks oder eines Werkzeugs bei einer Bearbeitungsmaschine, die auf einen voll- oder halbautomatischen Arbeitsablauf eingerichtet sein kann.
  • Grundbauteile des gezeigten Schwenkspanners sind eine doppelt wirkende Spannzylinderanordnung 1, ein Spannkolben 3 mit einer angesetzten Spannkolbenstange 2 und ein mit der Spannkolbenstange 2 verbundener Spannarm 4.
  • Die Spannkolbenstange 2 ist aus einem auch einen den Spannkolben 3 aufnehmenden Spannzylinder 5 enthaltenden Gehäuse 6 ein- und ausfahrbar und mit Hilfe einer Führungseinrichtung, die zumindest eine in einer Führungsnut mit einem Schraubenwendelstück 7 laufende Führungskugel 8 aufweist, zusammen mit dem dabei schwenkenden Spannarm 4 um ihre Achse 9 drehbar.
  • Die Führungseinrichtung weist eine Führungsstange 10 auf, die axial durch den Spannkolben 3 hindurchgeht und in die Spannkolbenstange 2 ein- und ausfahrbar ist. Die Führungsstange 10 ist in einem Führungsring 11 drehfest geführt und trägt kopfseitig einen Führungskolben 12, der in einem Führungszylinder 13 arbeitet, der an den Führungsring 11 - in der Zeichnung nach rechts hin - anschließt. Der Führungsring 11 schließt auf diese Weise den Spannzylinder 5 für den Spannkolben 3 ab.
  • Auf der der Führungseinrichtung gegenüberliegenden Seite ist eine Arretiereinrichtung 14 angeordnet, die mit Arretierelementen 15 in Form von im Ausführungsbeispiel geteilten Konen auf die Spannkolbenstange 2 einwirken kann, eine Arretierfeder 16 aufweist und mittels eines Lösekolbens 17 lösbar ist, der die Spannkolbenstange 2 in einem Entarretierzylinder 24 als Ringkolben umgibt.
  • Die Führungsstange 10 enthält eine Führungsnut, die spannkolbenseitig und führungskolbenseitig je einen Axialabschnitt 18 bzw. 19 und dazwischen, beide miteinander verbindend, das Schraubenwendelstück 7 aufweist.
  • Die ganze Anordnung ist so getroffen, daß bei eingefahrenem Zustand der Spannkolbenstange 2 der Spannkolben 3 und der Führungskolben 12 an dem Führungsring 11 anliegen. Die Spannkolbenstange 2 ist durch Betätigung des Spannkolbens 3 mittels entsprechender Druckmittelbeaufschlagung unter Führung an dem führungskolbenseitigen Axialabschnitt 18 der Führungsnut mit Hilfe der Führungskugel 8 ohne Drehbewegung über einen Weg ausfahrbar, der in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 20 angedeutet ist. Es versteht sich, daß dabei der Lösekolben mit Druckmittel beaufschlagt ist und die Arretierelemente 15 entgegen der Arretierfeder 16 in ihre Lösestellung zurückdrückt. Ist der Lösekolben 17 nicht mit Druckmittel beaufschlagt, so drückt die Arretierfeder 16 die Arretierelemente 15 in ihre Arretierstellung, in der sie die Spannkolbenstange 2 sicher festhalten. Der Führungskolben 12 kann durch entsprechende Druckmittelbeaufschlagung von dem Führungsring 11 weg bewegt werden, wobei die Spannkolbenstange 2 durch Wechselwirkung zwischen der Führungskugel 8 und dem Schraubenwendelstück 7 der Führungsnut um ihre Achse gedreht wird und dem Spannarm 4 eine entsprechende Schwenkbewegung aufprägt. Anschlie-Bend kann die Spannkolbenstange 2 bei druckmittelbeaufschlagtem Lösekolben 17 ohne Drehbewegung unter Führung der Führungskugel 8 an dem spannkolbenseitigen Axialabschnitt 19 der Führungsnut wieder um ein Teilstück ihres Hubes eingefahren werden, dessen Länge in Fig. 1 durch einen Doppelpfeil 21 angedeutet ist. Dieser Bewegungsabschnitt steht für das eigentliche Festspannen des jeweiligen Objekts zur Verfügung.
  • Es versteht sich, daß im Gehäuse 6 Bohrungen und Kanäle vorgesehen sind, durch die hindurch das Druckmittel für die Beaufschlagung der verschiedenen Kolben, nämlich des Spannkolbens 3, des Führungskolbens 12 und des Lösekolbens 17 zu den jeweiligen Zylindern 5, 13 und 24 hin und davon weg strömen kann. Dies ist jedoch konventionelle Technik und bedarf daher hier keiner ins einzelne gehenden Erläuterung.
  • Im Ergebnis werden die voneinander unabhängigen Axial- und Drehbewegungen der Spannkolbenstange 2 mit Hilfe dreier getrennter Druckmittelströme erzielt, die in einer festgelegten und bestimmten Reihenfolge auf die entsprechenden Kolben 3, 12 und 17 zur Einwirkung kommen. Als Druckmittel ist dabei Hydrauliköl bevorzugt, das von einer Pumpe über Ventile mit dem jeweils geeigneten Druck und zu passendem Zeitpunkt geliefert wird.
  • Der Betrieb des dargestellten Schwenkspanners gestaltet sich dann in folgender Weise.
  • In der Ausgangsstellung ist der Spannkolben 3 vollkommen eingefahren, und der Führungskolben 12 ist auf Anschlag gegen den Führungsring 11 ausgefahren. Die Führungsstange 10 ist mit dem Führungskolben 12 verbunden und befindet sich somit auch in ausgefahrener Stellung. In den Spannkolben 3 sind zwei Führungskugeln 8 eingebaut, die in der Führungsnut auf der Führungsstange 10 abrollen und den Spannkolben 3 führen. Die Führungsstange 10 wird gegen Verdrehung gesichert durch zwei weitere, im Führungsring 11 eingebaute Kugeln 22, die an dem Axialabschnitt 18 der Führungsnut der Führungsstange 10 abrollen. Der Führungsring 11 ist seinerseits gegen Verdrehung gesichert durch einen Stift 23, der je zur Hälfte seiner Länge im Gehäuse 6 und im Führungsring 11 sitzt.
  • Für den Betrieb werden der Lösekolben 17, der Spannkolben 3 und der Führungskolben 12 in geeigneter Reihenfolge mit Drucköl beaufschlagt. Dabei löst zunächst der Lösekolben 17 die Arretierelemente 15 von der Spannkolbenstange 2. Dann fährt der Spannkolben 3 geführt durch den Axialabschnitt 18 der Führungsnut der Führungsstange 10 die Spannkolbenstange 2 mit dem Spannarm 4 ohne Drehbewegung zum vollen Hub aus. In der ausgefahrenen Stellung des Spannkolbens 3 wird sodann der Führungskolben 12 mit Drucköl beaufschlagt; er fährt dadurch vom Führungsring 11 weg und nimmt dabei die Führungsstange 10 mit, so daß deren Führungsnut mit ihrem Schraubenwendelstück 7 in Eingriff mit den Führungskugeln 8 im Spannkolben 3 tritt und diesen ohne axiale Bewegung um 900 verdreht. Bei dieser Drehbewegung des Spannkolbens 3 geht die Spannkolbenstange 2 mit, und der Spannarm 4 an deren freiem Ende erfährt eine Schwenkung um 900 um die Achse 9 der Spannkolbenstange 2 als Schwenkachse bis in die in Fig. 1 gezeigte Vor-Spannstellung. Nunmehr wird der Spannkolben 3 auf seiner dem Spannarm 4 zugewandten Seite mit Drucköl beaufschlagt, und er fährt ein, bis der Spannarm 4 an dem einzuspannenden Objekt anliegt und dieses festspannt. Bei dieser abschließenden Bewegung bleibt die Führungsstange 10 in ihrer Stellung und sichert den entlang des Axialabschnitts 19 der Führungsnut geführten Spannkolben 3 gegen Verdrehung.
  • Damit ist der Spannvorgang beendet; das Entspannen und Rückfahren in die Ausgangsposition vollzieht sich in umgekehrter Reihenfolge.
  • Die Spannkolbenstange 2 kann mit Hilfe der Arretiereinrichtung 14 in jeder Stellung mechanisch gegen eine Axialverstellung gesichert werden. Diese Sicherung wird bei einem Druckausfall im Hydrauliksystem automatisch wirksam. Sobald nämlich der Öldruck im Entarretierzylinder 24 für den Lösekolben 17 abfällt, entspannt sich die Arretierfeder 16 und drückt die konisch geformten Arretierelemente 15 zwischen die Spannkolbenstange 2 und einen Konusring 25; gleichzeitig wird der Lösekolben 17 - in der Zeichnung nach links - zurückgedrückt. Die Reibungskräfte zwischen den Arretierelementen 15 und der Spannkolbenstange 2 ergeben eine zuverlässige mechanische Sicherung, die jede Bewegung der Spannkolbenstange 2 verhindert. Wird der Lösekolben 17 dann wieder mit Öldruck beaufschlagt, so drückt er die Arretierelemente 15 entgegen der Arretierfeder 16 wieder aus dem Konusring 25 heraus und löst damit die mechanische Sicherung an der Spannkolbenstange 2. Dabei wird die Arretierfeder 16 zusammengedrückt und so wieder vorgespannt, so daß ihre Sicherungsfunktion gewährleistet ist.
  • Durch in der Spannkolbenstange 2 eingebaute Stopfen 26 aus Kunststoff sind Fahrpositionen festgelegt, die mittels Näherungsschaltern 27 im Gehäuse 6 abgetastet werden können. Die Rückmeldung der jeweils erreichten Position erfolgt, sobald ein Stopfen 26 der Spannkolbenstange 2 auf die Höhe eines Näherungsschalters 27 kommt. Durch den Einbau entsprechend vieler Stopfen 26 und Näherungsschalter 27 läßt sich die jeweils gewünschte Anzahl von Fahrpositionen überwachen, wobei jeweils eine elektronische Hubrückmeldung vorgesehen werden kann, deren Signale dann beispielsweise in eine elektronische Steuerung für eine mit dem Schwenkspanner ausgestattete Bearbeitungsmaschine einbezogen werden können.
  • Insgesamt zeichnet sich der dargestellte Schwenkspanner durch hohe Betriebszuverlässigkeit und Flexibilität aus, die zum ersten ihre Ursache in dem unabhängig steuerbaren Ablauf der verschiedenen Bewegungen haben und zum zweiten durch die automatisch wirksam werdende Stillsetzung bei Druckausfall und die Möglichkeit elektronischer Hubüberwachung noch weiter gesteigert werden, wobei vor allem auch die mit einem ungewollten Lösen des festgespannten Objekts verbundenen Gefahren mit Sicherheit ausgeschaltet werden.
  • Zusammenfassend läßt sich ein Schwenkspanner gemäß der Erfindung in seiner bevorzugten Ausführungsform beschreiben als eine Vorrichtung, die zum Festlegen insbesondere eines Werkstücks oder eines Werkzeugs bei einer voll- oder halbautomatisch betreibbaren Bearbeitungsmaschine dienen kann, wobei zur Erzielung voneinander unabhängig ausführbarer Axial- und Schwenkbewegungen eines von einem Spannkolben über eine Spannkolbenstange betätigbaren Spannarmes im Verlaufe einer Führungsnut an einer drehfest gehaltenen Führungsstange der Reihe nach ein erster Axialabschnitt, ein Schraubenwendelstück und ein zweiter Axialabschnitt vorgesehen sind, die nacheinander mit wenigstens einer Führungskugel im Spannkolben oder in der Spannkolbenstange zusammenwirken und dabei für den Spannvorgang zuerst einen rein axialen Ausfahrhub von Spannkolbenstange und Spannarm ohne Drehbewegung, dann eine reine Verdrehung der Spannkolbenstange unter Schwenkung des Spannarmes um die Achse der Spannkolbenstange und schließlich einen wieder rein axialen Spannhub in der Einfahrrichtung der Spannkolbenstange auslösen, eine vor dem Beginn des Spannvorganges zu lösende Arretiereinrichtung mit einem gegen eine Arretierfeder arbeitenden Lösekolben für eine automatische Festlegung von Spannkolbenstange und Spannarm und damit für ein Festhalten des eingespannten Objekts auch bei einem Absinken des Druckmitteldruckes in der Betätigungshydraulik sorgt und längs des Weges der Spannkolbenstange angeordnete Näherungsschalter eine elektronische Eubrückmeldung für die Steuerung der Bearbeitungsmaschine ermöglichen.

Claims (10)

1. Schwenkspanner zum Festlegen eines Objekts an einem Träger und insbesondere zum Festspannen eines Werkstücks oder eines Werkzeugs an einer Bearbeitungsmaschine mit einem Spannzylinder, in dem auf einer drehfest gehaltenen Führungsstange ein mit einem Druckmittel beaufschlagbarer Spannkolben axial verschiebbar geführt ist, mit dem eine Spannkolbenstange fest verbunden ist, die an ihrem aus dem Spannzylinder herausragenden freien Ende einen Spannarm trägt und im Zuge der Verschiebung des Spannkolbens entlang der diesen unter Eintreten in einen Hohlraum in der Spannkolbenstange durchsetzenden Führungsstange außer einer Axialverstellung gemeinsam mit dem Spannkolben und dem Spannarm auch eine durch eine Schraubenwendel an der Führungsstange bestimmte Drehbewegung um ihre Achse erfährt, die den Spannarm um diese Achse schwenken läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (10) eine Führungsnut mit einem ersten Axialabschnitt (18) und einem zweiten Axialabschnitt (19) sowie einem diese verbindenden Schraubenwendelstück (7) aufweist, auf denen wenigstens eine im Spannkolben (3) oder in der Spannkolbenstange (2) gehaltene Führungskugel (8) abrollt, und daß die Führungsstange (10) ihrerseits unter Antrieb durch einen unabhängig vom Spannkolben (3) mit Druckmittel beaufschlagbaren Führungskolben (12) relativ zum Spannkolben (3) und zur Spannkolbenstange (2) in axialer Richtung verstellbar ist.
2. Schwenkspanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (10) in einem den Spannzylinder (5) von einem den Führungskolben (12) aufnehmenden Führungszylinder (13) trennenden Führungsring (11) drehfest geführt ist, der seinerseits in einem den Spannzylinder (5) und den Führungszylinder (13) in gegenseitiger axialer Verlängerung enthaltenden Gehäuse (6) festgelegt ist.
3. Schwenkspanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (10) im Führungsring (11) über darin vorgesehene und in den ersten Axialabschnitt (18) der Führungsnut an der Führungsstange (10) eingreifende Kugeln (22) gesichert ist.
4. Schwenkspanner nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei voll eingefahrener Spannkolbenstange (2) der Spannkolben (3) und der Führungskolben (12) von entgegengesetzten Seiten her an dem Führungsring (11) anliegen und sowohl die Führungskugel (8) im Spannkolben (3) als auch die Kugeln (22) im Führungsring (11) in den ersten Axialabschnitt (18) der Führungsnut an der Führungsstange (10) eingreifen.
5. Schwenkspanner nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Axialverstellung der Führungsstange (10) durch den Führungskolben (12) gegenüber dem Spannkolben (3) die Führungskugel (8) mit dem Schraubenwendelstück (7) der Führungsnut an der Führungsstange (10) in Eingriff tritt, während die Kugeln (22) im Führungsring (11) im Eingriff mit dem ersten Axialabschnitt (18) der Führungsnut an der Führungsstange (10) verbleiben.
6. Schwenkspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkolbenstange (2) außer mit der Führungsstange (10) mit einer sie umgreifenden Arretiereinrichtung (14) gekoppelt ist, die eine Bewegung des Spannkolbens (3) im Spannzylinder (5) erst nach ihrem Lösen durch einen Lösekolben (17) entgegen der Wirkung einer Arretierfeder (16) zuläßt.
7. Schwenkspanner nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretiereinrichtung (14) die Spannkolbenstange (2) außen umgebende und von der Arretierfeder (16) darauf aufpreßbare, durch den Lösekolben (17) jedoch wieder davon trennbare Arretierelemente (15) von konischer oder keilförmiger Ausbildung aufweist, die mit einem die Spannkolbenstange (2) mit Abstand umschließenden Konusring (25) zusammenarbeiten.
8. Schwenkspanner nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lösekolben (17) die Spannkolbenstange (2) in einem auf der dem Führungsring (11) abgewandten Seite des Spannkolbens (3) im Gehäuse (6) vorgesehenen Entarretierzylinder (24) in Form eines Ringkolbens umgibt.
9. Schwenkspanner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spannkolbenstange (2) wenigstens ein Stopfen (26) aus Kunststoff angeordnet ist, der mit wenigstens einem Näherungsschalter (27) in dem die Spannkolbenstange (2) aufnehmenden Gehäuse (6) für eine elektronische Eubrückmeldung zusammenwirkt.
10. Schwenkspanner nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Entarretierzylinder (24), der Spannzylinder (5) und der Führungszylinder (13) derart an die Druckmittelversorgung anschließbar sind, daß für den Spannvorgang zunächst der Lösekolben (17), sodann der Spannkolben (3) in der Ausfahrrichtung der Spannkolbenstange (2), dann der Führungskolben (12) in der Ausfahrrichtung der Führungsstange (10) und schließlich der Spannkolben (3) iri der Einfahrrichtung der Spannkolbenstange (2) mit Druckmittel beaufschlagbar sind, wobei der Lösekolben (17) während der gesamten Zeitdauer der Speisung des Spannzylinders (5) und des Führungszylinders (13) mit Druckmittel druckmittelbeaufschlagt bleibt.
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