Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Formspannbacken für eine Spannvorrichtung mit einem Grundkörper und einer am Grundkörper angeordneten, unter Anpassung- an die Ober¬ flächenkontur eines Werkstücks anpaßbaren Spannfläche, die aus einer Vielzahl von relativ zum Grundkörper un¬ abhängig voneinander verschiebbaren, mit je einem Spann¬ stößel in einer Schubführung des Grundkörpers geführten Druckstücken zusammengesetzt ist, welche Spannstößel je einen in einen Stößelzylinder des Grundkörpers eingrei¬ fenden Stößelkolben tragen und welche Stößelzylinder über einen gemeinsamen Hydraulikverteiler in Spannrich¬ tung mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagbar sind, wo¬ bei zwischen den einzelnen Stößelzylinder und dem Hy¬ draulikverteiler jeweils ein hydraulisch betätigbares Absperrventil zur Arretierung der einzelnen Spannstößel angeordnet ist.

Spannbacken sind Bestandteile von Spannvorrichtungen, wie sie beispielsweise in Schraub- oder Spannstöcken, Werkzeugmaschinen oder Bearbeitungszentren zum Festhal¬ ten von Werkstücken benötigt werden. Bei einem Form¬ spannbacken der eingangs angegebenen Art lassen sich die Druckstücke zunächst von einer Endstellung aus an eine beliebige Werkstückkontur anlegen. Nach dem Anpas¬ sen an die Werkstückkontur werden die einzelnen Stößel¬ kolben durch gemeinsame Betätigung der einzelnen Ab-

Sperrventile hydraulisch blockiert. Dadurch erhält man einen Formspannbacken, der wiederholt zur Einspannung gleichartiger Werkstücke verwendet werden kann. Bei ei¬ nem Konturwechsel des Werkstücks muß der vorstehend be¬ schriebene Vorgang für die Einstellung der neuen Kontur wiederholt werden.

Bei einem von der Anmelderin früher vorgeschlagenen Formspannbacken erfolgt die Betätigung der Spannstößel und der Absperrventile durch Anschluß eines externen Hydraulikaggregats mit Pumpe und Anschlußleitungen. Die Funktion des hydraulischen Formspannbackens ist dabei wie folgt: Zur Anpassung an eine Werkstückkontur werden die Druckstücke mit ihren Spannstößeln bei geöffneten Absperrventilen zunächst durch Beaufschlagen des ge¬ meinsamen Hydraulikverteilers mit Drucköl in ihre aus dem Druckstück ausgefahrene Ausgangsstellung verscho¬ ben. Beim anschließenden Spannvorgang wird der Form¬ spannbacken mit seinen Druckstücken gegen die einzu¬ spannende Oberfläche bewegt, wobei der Hydraulikvertei¬ ler bei geöffneten Absperrventilen zum Tank oder gegen eine elastischen Druckspeicher so geöffnet ist, daß Hy¬ draulikflüssigkeit aus den Spannzylindern verdrängt werden kann. Nach Erreichen der Spannstellung werden die hydraulischen Absperrventile gemeinsam in ihre Sperrstellung gebracht. Diese Betätigungsart ist nur mit einem externen Hydraulikaggregat ausführbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Form¬ spannbacken der eingangs angegebenen Art dahingehend

weiterzuentwickeln, daß eine hydraulische Ansteuerung auch ohne externes Hydraulikaggregat möglich und da¬ durch eine geringe Baugröße gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil¬ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß zur Anpas¬ sung der Druckstücke an die Kontur des einzuspannenden Werkstücks nur ein relativ geringer Druck erforderlich ist, der mit Hilfe eines relativ einfachen, von Hand oder maschinell betätigbaren Verdrängungsmechanismus für die Hydraulikflüssigkeit aufgebracht werden kann. Entsprechendes gilt für die hydraulische Betätigung des Absperrventils. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Hydraulikverteiler mit einem ersten, durch einen Verstellkolben begrenzten Druckraum eines hydraulischen Verstellzylinders kommu¬ niziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Stößelzylinder und der Verstellzylinder dop¬ peltwirkend ausgebildet, wobei die Stößelkolben an ih¬ rer dem Hydraulikverteiler gegenüberliegenden Kolben¬ fläche über einen zweiten gemeinsamen Hydraulikvertei¬ ler entgegen der Spannrichtung der Druckstücke mit Drucköl beaufschlagbar sind und der zweite Hydraulik¬ verteiler mit dem durch den Verstellkolben vom ersten

Druckraum getrennten zweiten Druckraum des Verstellzy- linders kommuniziert.

Der Verstellkolben wird vorteilhafterweise mittels ei¬ nes von Hand oder maschinell betätigbaren, vorzugsweise als Versteilschraube ausgebildeten Verstellmechanismus relativ zum Verstellzylinder verschoben, wobei zweck¬ mäßig zwischen dem Verstellkolben und dem Verstellzy¬ linder ein Verdrehsicherungsglied angeordnet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß jedes Absperrventil einen Ventilkörper mit einem zweiseitig mit Drucköl beaufschlagbaren, in einem Steuerzylinder angeordneten Steuerkolben aufweist, daß die absperrventilseitigen Kolbenflächen der Stößel¬ kolben und der Steuerkolben mit Drucköl aus dem gemein¬ samen ersten Hydraulikverteiler beaufschlagbar sind, daß die Steuerkolben auf ihrer dem Absperrventil abge¬ wandten Seite über einen dritten gemeinsamen Hydraulik¬ verteiler in Schließrichtung der Absperrventile mit Drucköl beaufschlagbar sind und daß der dritte Hydrau¬ likverteiler mit einem durch einen Spannkolben begrenz¬ ten Druckraum eines hydraulischen Spannzylinders kommu¬ niziert. Der Spannzylinder ist dabei zweckmäßig in Spannrichtung einfachwirkend ausgebildet, wobei der Spannkolben mittels eines von Hand oder maschinell be¬ tätigbaren, vorzugsweise eine Verstellschraube aufwei¬ senden Verstell echanismus relativ zum Spannzylinder verschiebbar sein kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Verstellzylinder und der Spannzylin¬ der in einem gemeinsamen Stellzylinderblock angeordnet sind.

Eine sehr kompakte, fertigungs- und wartungsfreundliche Anordnung wird dadurch erzielt,

- daß die Stößelzylinder in einem gemeinsamen Stößelzy- linderblock angeordnet sind,

- daß die Absperrventile in einer gemeinsamen, mit dem Stößelzylinderblock verbundenen, vorzugsweise ver¬ schraubten Ventilplatte angeordnet sind,

- daß die Steuerzylinder in einem gemeinsamen, mit der Ventilplatte verbundenen, vorzugsweise verschraubten, auf der der Ventilplatte gegenüberliegenden Seite durch eine Grundplatte verschlossenen Steuerzylinder¬ platte angeordnet sind,

- daß zwischen Ventilplatte und Stößelzylinderblock ein den ersten Hydraulikverteiler bildender freier Zwi¬ schenraum angeordnet ist,

- daß zwischen dem Stößelzylinderblock und einer den Stößelzylinderblock druckstückseitig verschließenden, Durchbrüche für den Druchgriff der Spannstößel auf¬ weisenden Deckplatte ein den zweiten Hydraulivertei¬ ler bildender Zwischenraum angeordnet ist,

- daß zwischen der Ventilplatte und der Grundplatte ein den dritten Hydraulikverteiler bildender Zwischenraum angeordnet ist

- und daß der Stellzylinderblock an der mit Wanddurch¬ brüchen versehenen Grundplatte unter Herstellung ei¬ ner kommunizierenden Verbindung zwischen den Druck¬ räumen des Verstellzylinders und des Spannzylinders einerseits und den Hydraulikverteilern andererseits angekoppelt, vorzugsweise angeschraubt ist.

Bei der Anpassung der Spannfläche des Formspannbackens an die Oberfläche eines einzuspannenden Werkstückes werden zunächst der Grundkörper und das Werkstück im Abstand voneinander positioniert und in diesen Positio¬ nen festgehalten. Anschließend werden die Druckstücke von ihrer eingefahrenen Position aus relativ zum Grund¬ körper bis zum jeweiligen Anschlag gegen die Werkstück¬ oberfläche verschoben und sodann gemeinsam am Grundkör¬ per arretiert. Ein auf diese Weise eingestellter Form¬ spannbacken kann zum Einspannen einer Vielzahl gleich¬ artiger Werkstücke verwendet werden. Erst bei einem Werkstückwechsel muß der Anpassungsvorgang neu einge¬ leitet werden, wozu zunächst die Druckstücke weiter in ihre eingefahrene Position als Ausgangslage verschoben werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh-

rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Formspannbackens mit hydraulisch betätigbaren Spannstößeln;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Formspannbackens nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV der Fig. 1;

Fig. 5 eine Stirnseitenansicht des Formspannbackens nach Fig. 1;

Fig. 6 einen Ausschnitt aus Fig. 2 in vergrößerter ge¬ schnittener Darstellung.

Der in der Zeichnung dargestellte Formspannbacken 10 besteht im wesentlichen aus einem Grundkörper 12 und einer Spannfläche 14, die aus einer Vielzahl von unab¬ hängig voneinander relativ zum Grundkörper 12 verschieb¬ baren Druckstücken 16 aus elastomerem Material zusam¬ mengesetzt ist. Die Druckstücke 16 sind am Ende je ei¬ nes Spannstößels 18 angeordnet, der in einer Schubfüh¬ rung 20 des Grundkörpers in Hubrichtung verschiebbar gelagert ist. Die Spannstößel 18 greifen mit einem an ihrem rückwärtigen Ende angeordneten Stößelkolben 72 in

einen Stößelzylinder 74 innerhalb des Grundkörpers 12 ein, der bodenseitig über einen ersten Hydraulikvertei¬ ler 76 und die durch den konischen Sitz 78 eines Ab¬ sperrventils 70 begrenzte Ventilöffnung 80 mit Drucköl beaufschlagbar ist. An ihrem stangenseitigen Ende sind die Stößelzylinder 74 über einen zweiten Hydraulikver¬ teiler 82 mit Drucköl in der Gegenrichtung beaufschlag¬ bar. Der Ventilkörper 84 des Absperrventils 70 wird über einen in einem Steuerzylinder 86 geführten, zwei¬ seitig mit Drucköl aus dem ersten Hydraulikverteiler 76 und einem dritten Hydraulikverteiler 88 beaufschlagba¬ ren Steuerkolben 90 betätigt.

Der Grundkörper 12 ist aus mehreren block- oder schei¬ benförmigen Bauteilen zusammengesetzt, die durch mehre¬ re über den Umfang verteilt angeordnete Spannschrauben 50 miteinander verbunden sind. Die Stößelzylinder 74 befinden sich dabei in einem gemeinsamen Zylinderblock 92, der stangenseitig durch eine die Schubführungen 20 für die Stößel 18 enthaltende Deckplatte 94 und eine den zweiten Hydraulikverteiler 82 begrenzende Zwischen¬ platte 96 verschlossen ist. An der bodenseitigen Breit¬ seitenfläche des Zylinderblocks 92 befindet sich eine Ventilplatte 98 mit den Ventilsitzen 78 und den Ventil¬ öffnungen 80. Auf der dem Zylinderblock 92 gegenüberlie¬ genden Seite der Ventilplatte 98 befindet sich eine Zy¬ linderplatte 102 mit den Steuerzylindern 86 zur Aufnah¬ me der Steuerkolben 90, die zusätzlich mit stirnseiti¬ gen Ausnehmungen zur Bildung des ersten und des dritten Hydraulikverteilers 76,88 versehen und außenseitig

durch eine Grundplatte 106 verschlossen ist. An der Außenseite der Grundplatte ist ein Stellblock 110 ange¬ schlossen, in welchem ein doppeltwirkender Verstellzy- linder 112 für die hydraulische Betätigung der Spann¬ stößel 18 und ein Spannzylinder 114 für die Betätigung der Steuerkolben 90 in Schließrichtung angeordnet sind. Der Verstellzylinder 112 weist zwei durch einen Ver¬ stellkolben 116 voneinander getrennte Druckräume 118, 120 auf, die über die Kanäle 122,122-' ,122" ' mit dem er¬ sten Hydraulikverteiler 76 und über die Kanäle 124,124', 124' ' mit dem zweiten Hydraulikverteiler 82 kommunizie¬ ren. Die Betätigung des Verstellkolbens 116 erfolgt über eine mit ihrem Kopf 126 verschiebefest im Stell¬ block 110 gelagerte Verstellschraube 128, die mit ihrem Gewinde in eine dreh- und verschiebefeεt mit dem Ver¬ stellkolben 116 verbundene Gewindehülse 130 eingreift. Ein mit seinem einen Ende im Verstellblock 110 veran¬ kerter und mit seinem anderen Ende in einen Führungszy¬ linder 132 des Verstellkolbens eingreifender Führungs¬ stift 134 sorgt für eine Verdrehsicherung des Verstell¬ kolbens 116 innerhalb des Verstellzylinders 112.

In dem Spannzylinder 114 ist ein Spannkolben 136 ange¬ ordnet, der über einen Schraubmechanismus im Schraubzy¬ linder verschiebbar ist. Der Schraubmechanismus umfaßt einen mit seinem Kopf 138 im Stellblock 110 drehbar und verschiebefest gelagerten Vierkantbolzen 140, der in eine Vierkantöffnung 142 eines mit dem Spannkolben 136 starr verbundenen und in einer Gewindebohrung 144 des Stellblocks 110 geführten Gewindestößels 146 eingreift.

Der mit Drucköl gefüllte bodenseitige Druckraum 148 des Spannzylinders 114 kommuniziert über den Kanal 150 mit dem dritten Hydraulikverteiler 88 und den Steuerzylin¬ dern 86. Auf der Stangenseite ist der Spannzylinder 114 über eine Querbohrung 152 zur Atmosphäre hin ent¬ lüftet.

In Fig. 4 ist der Verstellkolben 116 in seiner Endstel¬ lung dargestellt, in der das Drucköl aus dem bodensei- tigen Druckraum 118 vollständig über den ersten Hydrau¬ likverteiler 76 in Vorschubrichtung in die Stößelzylin¬ der 74 verdrängt ist. Dementsprechend befinden sich in dieser Stellung die Spannstößel 18 in ihrer aus dem Grundkörper herausgeschobenen Endstellung (vgl. Fig. 2 und 6) . Das auf der Seite des zweiten Hydraulikvertei¬ lers 82 befindliche Drucköl sammelt sich in dieser End¬ stellung im stangenseitigen Druckraum 120 des Verstell- zylinders 112.

Auch der Spannkolben 136 des Spannzylinders 114 ist in Fig. 4 in seiner Endstellung dargestellt, in welcher das Drucköl aus dem bodenseitigen Druckraum 148 über den dritten Hydraulikverteiler 88 in die Steuerzylinder 86 verdrängt ist, so daß die Ventilkörper 84 gegen ihre Sitze 78 angepreßt werden und die Ventilöffnungen 80 vom ersten Hydraulikverteiler 76 zu den Stoßelzylindern 74 verschließen.

Zum Anpassen der Spannfläche 14 an eine einzuspannende Werkstückoberfläche müssen zunächst die Druckstücke 16

mit ihren Spannstößeln 18 in ihre eingezogene Ausgangs¬ lage zurückverschoben werden. Hierzu sind die Ventilöff¬ nungen 80 durch Abheben der Ventilkörper 84 von den Ventilsitzen 78 zu öffnen, indem der Spannkolben 136 durch Betätigen des Schraubmechanismus 138,144,146 von seiner in Fig. 4 gezeigten Endstellung zurückgezogen wird. Dadurch wird Drucköl über den dritten Hydraulik¬ verteiler 88 und den Kanal 150 in den Druckraum 148 angesaugt. Erst jetzt können die Spannstößel 18 durch Betäti-gen der Versteilschraube 128 des Verstellzylin- ders 112 von der in Fig. 4 gezeigten Endstellung in die nach innen zurückgezogene Endstellung des Verstellkol¬ bens 116 eingezogen werden. Dabei gelangt Drucköl aus dem stangenseitigen Druckraum 120 über den zweiten Hy¬ draulikverteiler 82 in die Stößelzylinder 74, während auf der gegenüberliegenden Seite der Stößelkolben 72 das Drucköl aus den Stoßelzylindern 74 über die Ventil¬ öffnung 80 und den Hydraulikverteiler 76 in den boden- seitigen Druckraum 118 des Verstellzylinders 112 ver¬ drängt wird.

Der Formspannbacken 10 mit vollständig in den Grundkör¬ per 12 zurückgezogenen Spannstößeln 18 wird sodann in der Nähe des einzuspannenden Werkstücks positioniert und relativ zu diesem festgespannt. Durch Betätigen der Versteilschraube 128 können nun die Spannstößel 18 aus ihrer zurückgezogenen Endstellung in Richtung Werkstück unter geringem Druckaufwand verschoben werden, bis die Druckstücke 16 einzeln gegen die Werkstückoberfläche anschlagen. Der Druckausgleich innerhalb der Hydraulik-

Verteiler 76,82 sorgt dafür, daß trotz Anschlagens ein¬ zelner Stößel die übrigen Stößel in Richtung Werkstück¬ oberfläche weiterbewegt werden können, bis schließlich auch der letzte Stößel an dieser anschlägt. Dieser Zu¬ stand ist an einer abrupten Drehmomenterhöhung beim Verdrehen der Verstellschraube 128 erkennbar. Dement¬ sprechend kann der Anpassungsvorgang bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments gegebenenfalls selbsttä¬ tig beendet werden. Um die dabei eingestellte Spannflä¬ che zu arretieren, werden im Anschluß daran die Absperr¬ ventile 70 über den Spannzylinder 114 geschlossen. Die Anpassung der Spannfläche 14 wird zweckmäßig unmittel¬ bar in einer SpannVorrichtung vorgenommen, in der im Anschluß daran das Werkstück eingespannt werden soll. Mit der einmal angepaßten Spannfläche können beliebig viele Werkstücke gleicher Art gespannt werden. Erst wenn ein Werkstückwechsel erfolgt, ist das vorstehend beschriebene Verfahren zur Anpassung der Spannfläche an das neue Werkstück zu wiederholen.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin¬ dung bezieht sich auf einen Formspannbacken für eine Spannvorrichtung mit einem Grundkörper 12 und einer am Grundkörper angeordneten, an die Oberflächenkontur ei¬ nes Werkstücks anpaßbaren Spannfläche 14. Um mit ein¬ fachen Mitteln eine Anpassung der Spannfläche 14 des Formspannbackens 10 an die Oberflächenkontur des Werk¬ stücks zu ermöglichen, ist die Spannfläche 14 aus einer Vielzahl von relativ zum Grundkörper 12 mit hydrauli¬ schen Mitteln verschiebbaren und an diesem in einer

Spannstellung hydraulisch arretierbaren Druckstücken 16 zusammengesetzt.