DD224251A1 - Spannvorrichtung fuer duennwandige werkstuecke mit komplizierter geometrischer gestaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung fuer duennwandige Werkstuecke mit komplizierter geometrischer Gestaltung, die aus einem Grundkoerper mit einem darauf fest angeordneten zur Lageorientierung des Werkstueckes in der x- und y-Ebene dienenden Bestimmteil sowie einer in einer Fuehrung auf dem Grundkoerper beweglichen mit einem Spannelement versehenen Spanneinheit besteht. Im Bestimmteil sowie in der Spanneinheit sind entsprechend der geometrischen Gestaltung des Werkstueckes in Richtung des Werkstueckes bewegliche Unterstuetzungsbolzen zur Lagefixierung des Werkstueckes eingebracht. Ueber ein geschlossenes Druckmitteluebertragungssystem im Bestimmteil und in der Spanneinheit erfolgt die Lagefixierung der Unterstuetzungsbolzen. Die Gestaltung der Vorrichtung ermoeglicht ein sanftes und gleichfoermiges Spannen des Werkstueckes, so dass ein verformungssicheres Halten des Werkstueckes waehrend der Bearbeitung erreicht wird. Die Qualitaet der bearbeiteten Werkstuecke wird bei Verwirklichung hoher Toleranzanforderungen sowie verbesserter Oberflaechenguete unter einer hohen Arbeitssicherheit beim Einlegen und Spannen des Werkstueckes gegenueber konventionellen Spannvorrichtungen verbessert. Die Spannvorrichtung kann fuer automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse im feinmechanisch und wissenschaftlichen Geraetebau, der Kamera-, Bueromaschinen-, Messgeraete und Instrumentenindustrie sowie in der Labor- und Medizintechnik eingesetzt werden. Figur

Description

Titel der Erf indung;

Spannvorrichtung für dünnwandige Werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung·

Anwendungsgebiet der Erfindung;

Die Erfindung "betrifft eine Spannvorrichtung für dünnwandige Werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung· Einsatzgebiete sind vorrangig der feinmechanische und.wissenschaftliche Gerätebau, die Kamera-, Büromaschinen-, Meßgeräte und instrumentenindustrie, die Labor- und Medizin-IC technik·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Bekannt sind Spannvorrichtungen für dünnwandige Werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung, bei denen das Werkstück durch Bestimmungspunkte in zwei Ebenen lageorientiert und anschließend durch Foiiktspannung fixiert wird· Bei diesen Spannprinzipien muß stets ein Kompromiß eingegangen werden, da einerseits notwendige Spannkräfte zur lagesicheren Bearbeitung aufgebracht werden müssen, diese Spannkräfte aber andererseits dazu führen können, daß 7erformungen am werkstück auftreten bzw ο daß nach Entnahme des Werkstückes aus der spannvorrichtung ein Auffedern erfolgt und die geforderten Fertigungstoleranzen überschritten werden. Bei sehr dünnwandigen Werkstücken ist dieser Kompromiß nicht mehr möglich· Weiterhin weisen derartige Spannvorrichtungen den Nachteil auf, daß sie für einen automatisiert ablaufenden Fertigungsablauf ungeeignet sind, da das Einlegen der werkstücke in die vorrichtung auf Grund der komplizierten'Spannung von Hand ausgeführt werden muß·

Ziel der Erfindung:

Das ziel der Erfindung "besteht darin, mit einer spannvorrichtung für dünnwandige werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung die Qualität und die Gutausbeute der zu bearbeitenden werkstücke durch Verwirklichung höherer Toleranzanforderungen sowie verbesserter Oberflächengüte unter einer hohen Arbeitssicherheit beim Einlegen und Spannen der Werkstücke au verbessern und dabei gleichzeitig die Bearbeitungszeiten zu verringern·

Darlegung des Wesens der Erfindung s

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung für dünnwandige Werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung zu entwickeln, die einen automatisierten Fertigungsablauf ermöglicht und dabei ein verspannungsarme3 Aufnehmen sowie ein verformungssicheres Halten des Werkstückes in der Vorrichtung gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch eine spannvorrichtung, bestehend aus einem Grundkörper mit einem darauf fest angeordneten zur Lageorientierung des Werkstückes in der se- und y-lbene dienenden Bestimmteil sowie einer in einer Führung auf dem Grundkörper beweglich angeordneten Spanneinheit, wobei Bestimmteil und Spanneinheit Spannelemente aufweisen und die Spannung des Werkstückes durch Federelemente erfolgt, erfindungsgemäB dadurch gelöst, daS im Bestimmteil und in der Spanneinheit entsprechend der geometrischen Gestaltung des Werkstückes in Richtung des Werkstückes bewegliche Unterstützungsbolzen zur Lagefixierung des Werkstückes eingebracht sind, diese Unterstützungsbolzen mit in ihren Federkräften einstellbaren Druckfedern versehen sind, die La- gen der Unterstützungsbolzen durch seitlich auf ihre zylindrischen Flächen einwirkende und über ein gemeinsames Druckmittelübertragungssystem miteinander verbundene Haltekolben fixierbar sind, das Druckmittelübertragungssystem von eines im Bestimmteil eingebrachten und mit einem Druckhauptkolben versehenen, als Spannstation ausgebildeten,

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Druckmittelzylinder ausgeht, der Druckmittelzylinder mit einem weiteren, im Bestimmteil eingebrachten, Zylinder, in dem ein einseitig als Hilfskolben ausgebildeter Bolzen geführt wird, verbunden ist, der Druckhauptkolben durch eine Gewindespindel betätigbar ist, in der Führung der Spanneinheit ein mit einem gegen eine Feder wirkenden Zusatzkolben versehener Druckmittelzylinder eingebracht ist, am Zusatzkolben sich eine Stange mit einer den Druckmitteldruck ablesbaren Markierung befindet, das Druckmittelübertragungssystem eine in sich geschlossene Einheit bildet, wobei die Verbindung zwischen dem feststehenden Bestimmteil und der verschiebbaren Spanneinheit über eine mit dem Bestimmteil fest verbundene, als Druckmittelkanal dienende Hohlwelle hergestellt ist·

Als vorteilhaft erweist sich, als Druckmittel eine Rydraulikflüssigkeit zu verwenden· weiterhin ist es von Torteil, daß die Bestimmpunkte zur Lageorientierung des Werkstückes justierbar sind wobei der Bestimmpunkt zur Orientierung des Werkstückes in der y-Ebene so ausgebildet sein kann, daS er

2q sich bei entsprechender geometrischen Gestaltung des Werkstückes in das werkstück einführen und anschließend arretieren IaBt ·

Mit der Spannvorrichtung kennen werkstücke gespannt werden, die sehr komplizierte geometrische Formen besitzen, unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit aufweisen sowie mit Kontaktflächen versehen sind, die eben, zylindrisch, gekrümmt oder räumlich gekrümmt sein können· Die Unterstützungspunkte sind in der spannvorrichtung an den gefährdeten Stellen des au spanenden Werkstückes angeordnet, das heißt an den Stellen, wo durch den Bearbeitungsvorgang größere Kräfte am Werkstück auftreten, die auf Grund der an diesen stellen auftretenden erhöhten Beanspruchungen normalerweise zu Verformungen bzw· zu Veränderungen des Werkstückes führen können oder wo durch auftretende Schwingungen eine mangelhafte Oberflächengüte zu erwarten ist.

Das Werkstück wird durch die Unterstützungspunkte in seiner idealen Form und Lage nicht verändert· Das Halten des werk-

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Stückes erfolgt, in dem zunächst "beim Einlegen des Werkstückes die TJnterstützungspunkte durch, eine leichte federkraft am Werkstück zur Anlage kommen und erst nach dem Spannvorgang diese Punkte mit der erforderlichen Kraft unveränderlich in ihrer eingenommenen Lage durch, die Haltekolben fixiert werden*

Die Haltekraft wird mit Hilfe des durch die Gewindespindel bewegten Druckhauptkolbens erzeugt, wobei nicht nur die Haltekolben zur "Fixierung der ijaterstützungspunkte mit dem

Ί0 Druckmittel versorgt werden, sondern gleichzeitig durch.

das geschlossene Druckmittelübertragungssystem der zum Verschieben der Spanneinlieit für den Einlege- und Entnahmevorgang des Werkstückes dienendes im Bestimmteil als Hilfskolben ausgebildete, Druckkolben bewegt yird und zu finer Verstärkung der, durch, die an der Spanneinheit sowie am Bestimmteil befestigte Zugfeder erzeugte, Spannkraft zum Halten des Werkstückes führt· Dabei wird die vorher eingenommene Lage des Werkstückes nicht beeinflußt« Der durch den Druckhauptkolben erzeugte Druckmitteldruck im geschlossenen Druckmittelübertragungssystem ist durch Begrenzung des Druckhauptkolbenhubes einstellbar· Bedingt durch den in der Spanneinheit angeordneten und bei Betätigung des Druckhauptkolbens gegen die Kraft einer Druckfeder wirkenden Zusatzkolben wird der Druck im Druckmittelübertragungssystem sanft und gleichförmig auf- und abgebaut· Schläge und Stöße im Druckmittelübertragungssystem, die eventuell eine geringfügige Lageveränderung des Werkstückes bewirken könnten, werden somit vermieden· Die Höhe des Druckes im Druckmittelübertragungssystem und damit die Funktion der Haltekraft *ist durch die Markierung auf der am Zusatzkolben befestigten und aus der Spanneinheit herausragenden Stange ablesbar· Da das Einlegen, Bestimmen, Spannen, Entspannen und Entnehmen des Werkstückes unter einmal eingestellten optimalen Bedingungen frei von jedem manuellen Einfluß erfolgt, ist die Spanneinrichtung für einen automatisiert ablaufenden Bearbeitungsprozeß geeignet· Es wird eine gleichbleibende hohe Qualität der

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fertig bearbeiteten Werkstücke erreicht* Die durch das Herstellungsverfahren, beispielsweise durch Druckguß hergestellten Werkstückrohlinge weisen oftmals in ihren geometrischen Abmessungen Unterschiede auf· Diese Unterschiede können durch die spannvorrichtung so ausgeglichen werden, daß beim Bearbeitungsprozeß Werkstücke mit untereinander gleichen Maßen in der idealen Lage zueinander erreicht werden·

Ausführungsbeispiel;

12- einem nachstehenden Ausführungs"beispiel soll die erfindungsgemäße Spannvorrichtung näher erläutert werden· Die dazugehörende Figur zeigt einen Grundkörper 1 mit einem darauf befestigten Bestimmteil 2· über eine Führung 3 ist eine Spanneinheit 4 parallel zum Grundkörper 1 verschiebbar

^5 angeordnet* Das Bestimmteil 2 und die Spanneinheit 4 sind mit einer Zugfeder 5 zum spannen eines eingelegten Werkstückes 6 und rait.einem Bolzen 7 zum Spreizen der Spannvorrichtung miteinander verbunden· im Bestimmteil 2 sind zur Bestimmung der Lage des Werkstückes 6 in der z-sbene Bestimmpunkte 3 und 9» die Qe nach Erfordernis fest oder justierbar gestaltet sein können, angeordnet· Durch ein in das Werkstück 6 einführ- und zurückziehbaren Bolzen 10 wird die Lage des Werkstückes 6 in der y-Sbene fixiert· Entsprechend der geometrischen Gestaltung des werk-Stückes 6 sind im Bestimmteil 2 drei Unterstutzungsbölzen 11, 12 und 13 so angeordnet, daß sie beim Spannen des Werkstückes 6 gegen die Druckfedern 14, 15 und 16 bewegt werden· Die Unterstützungsbolzen 11, 12 und 13 werden durch auf ihre zylindrischen Flächen einwirkende, über ein gemeinsames Hydrauliksystem 17 miteinander verbundene Haltekolben 18, 19 und 20 arritiert· in der Spanneinheit 4 sind ebenfalls entsprechend der geometrischen Gestaltung des Werkstückes 6 drei Unterstützungsbolzen mit den die Funktion erfüllenden Druckfedern 24, 25, 26 sowie Haltekolben 27, 28 und 29 angeordnet und mit dem Hydrauliksystem 17 verbunden· Das Eydrauliksystem 17 geht von einem im Bestimmanteil 2 einge-

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brachten, mit einem Druckhauptkolben 30 versehenen, sowie als Spannstation ausgebildeten, &ydraulikflüssigkeits~ zylinder 31 aus· Der Hydraulikflüssigkeitszylinder 31 ist mit einem, ebenfalls im Bestimmteil 2 eingebrachten Zylinder 32, in dem ein einseitig als Hilfskolben 33 ausgebildeter Bolzen 7 geführt wird, verbunden. Der Druckhauptkolben 30 kann über eine Gewindespindel 3^ betätigt werden· m der !Führung 3 der Spanneinheit 4 befindet sich ein Hydraulikflüssigkeitszylinder 35 sit gegen eine Druckfeder 36 wirkenden Zusatzkolben 37· Der zusatzkolben 37 ist mit einer aus der Spanneinheit 4 herausragenden Stange 3⁸ verbunden· A¹Of der Stange 38 befindet sich eine zum Ablesen des Öldruckes dienende Markierung 39· Das Hydrauliksystem 17 bildet eine in sich geschlossene Einheit, wobei die Yerbindung zwischen dem feststehenden Bestimmteil 2 und der verschiebbaren Spanneinheit 4 über eine mit dem Bestimmteil 2 fest verbundene, als Hydraulikflüssigkeitskanal dienende Hohlwelle 40, hergestellt ist· Das Werkstück 6 wird dabei, nach dem es mittels bekannter Handhabetechniken zugeführt wird, wie folgt gespannt j

Das Werkstück wird an die Bestimmpunkte 8 und 9 (Bestimmung in der x-sbene), an die Onterstützungsbolzen 11, 12 und 13 sowie an ein am Bestimmteil 2 angeordnetes sparmelement 41 angelegt· Dabei wirken die unterStützungsbolzen 11, 12 und 13 gegen die Druckfedern 14, 15 und 16· Anschließend erfolgt die Bestimmung des Werkstückes 6 in der y-Ebene· Dazu wird der Bolzen 7 betätigt und in das Werkstück 6 eingeführt. Durch Freigabe des Hilfskolbens 33 sowie durch die Wirkung der Zugfeder 5 wird die Spanneinheit 4 an das Werkstück 6 herangefahren· Ein in der Spanneinheit 4 angeordnetes spannelement 42 bringt das werkstück 6 in seine ideale, für den Bearbeitungsvorgang erforderlich Lage· Gleichzeitig wirken, bedingt durch die Bewegung der Spanneinrieit 4 in Richtung des Werkstückes 5, die Unterstützungsbolzen 21, 22 und 23 nach Anlage am Werkstück S gegen die Druckfedern 24, 25 und 26· Durch Betätigung der Gewindespindel 34 sowie der

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Wirkung des sich gleichzeitig gegen die Kraft der Druckfeder 36 "bewegenden Zusatzkolbens 37 steigt der Öldruck im Hydrauliksystem 17 sanft und gleichförmig bis zu einem gewünschten, an der Markierung 39 ablesbaren, ölenddruck an· Beim Erreichen des ölenddruckes sind die Unterstützungsbolzen 11, 12, 13, 21, 22 und 23 infolge der auf sie einwirkenden Haltekolben 17, 18, 19, 27, 28 und 29 fixiert« Gleichzeitig wurde bei Betätigung der Gewindespindel 34- der als Hilfskolben 33 ausgebildete Bolzen 7 mit Drucköl so beaufschlagt, daß es zu einer Erhöhung der durch die zugfeder 3 bewirkenden Spannkraft kommt, ohne dabei die bereits beim Bestimm- und Spannvorgang hergestellte Lage des Werkstückes 6 in der Spannvorrichtung zu verändern. Die beim Bearbeitungsprozeß auftretenden Kräfte haben infolge der fixierten Unterstützungsbolzen 11, 12, 13» 21, 22 und 23 keinen Einfluß auf die Lage und die porm des Werkstückes 6·

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Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1· Spannvorrichtung für dünnwandige werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung, bestehend aus einem Grundkörper, einem darauf fest angeordneten zur Lageorientierung des Werkstückes in der x- und y-sbene dienenden Bestimmteil sowie einer in einer Führung auf dem Grundkörper beweglich angeordneten spanneinheit, wobei Bestimmteil und Spanneinheit Spannelemente aufweisen und die spannung des Werkstückes durch Federelemente erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daS im Bestimmten und in der Spanneinheit entsprechend der geometrischen Gestaltung des Werkstückes in Richtung des Werkstückes bewegliche tJnterstützungsbolzen zur Lagefixierung des Werkstückes eingebracht sind, diese TJnterstützungsbolzen mit in ihren Federkräften einstellbaren Druckfedern versehen sind, die Lagen der Tjnterstützungsbolzen durch seitlich auf ihre zylindrischen Flächen einwirkende und über ein gemeinsames Druckmittelübertragungssystem miteinander verbundene Haltekolben fixLerbar sind, das Druckiaittelübertragungssystem von einem im Bestimmteil eingebrachten und mit einem Druckhauptkolben versehenen, als Spannstation ausgebildeten, Druckmittelzylinder ausgeht, der Druckmittelzylinder mit einem weiteren, im Bestimmteil eingebrachten, Zylinder, in dem ein einseitig als Hilfskolben ausgebildeter Bolzen geführt wird, verbunden ist, der Druckhauptkolben durch eine Gewindespindel betätigbar ist, in der Führung der Spanneinheit ein mit einem 'gegen'eine Feder wirkenden Zusatzkolben versehener Druckmittelzylinder eingebracht ist, am Zusatzkolben sich eine Stange mit einer den Druckmitteldruck ablesbaren Markierung befindet, das Druckmittelübertragungssystem eine in sich geschlossene Einheit bildet, wobei die Terbindung zwischen dem feststehenden Bestimmteil und der verschiebbaren Spanneinheit über eine mit dem Bestimmteil fest verbundene, als Druckmittelkanal dienende Hohlwelle hergestellt ist»

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   Spannvorrichtung für dünnwandige werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel eine Hydraulikflüssigkeit ist·

   Spannvorrichtung für dünnwandige werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestiinmpunkte zur Lageorientierung des Werkstückes justierbar sind·

   Spannvorrichtung für dünnwandige werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Werkstückes in der y-3bene ein Bestimmpunkt in das werkstück einführ- und arretierbar ausgebildet ist·

   Hierzu eine Seite Zeichnung

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