DE10155188A1

DE10155188A1 - Einspannvorrichtung für Werkstücke oder Werkzeuge

Info

Publication number: DE10155188A1
Application number: DE2001155188
Authority: DE
Inventors: Rudolf Klosa
Original assignee: ERWIN QUARDER WERKZEUGBAU GmbH
Current assignee: ERWIN QUARDER WERKZEUGBAU GmbH
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2003-05-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Einspannen des Einspannendes von Werkstücken oder Werkzeugen, und es wird eine Mehrfach-Einspannvorrichtung vorgeschlagen, bei der an einer geraden Randseite einer Grundplatte zwei oder mehrere Eckwinkel-Spannkammern vorhanden sind, die randnah angeordnet sind und zur Randseite hin offen ausgebildet sind, wobei eine Vorleiste mit je einer Spannschraube für jede Spannkammer vor der geraden Randseite an der Grundplatte der Einspannvorrichtung einstellbar (justierbar) befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken oder Werkzeugen, die anschließend in einer Werkzeugmaschine bearbeitet werden oder zur Bearbeitung dienen.
Für die Hersteller von Werkzeugmaschinen, z. B. von Erodiermaschinen (Senkerodiermaschinen o. dergl.) ist es im Regelfall selbstverständlich, für das Einspannen eines Werkzeuges (z. B. einer Elektrode) eine Einspannvorrichtung mit einer umfangreichen Peripherie an Hilfs- und Meßvorrichtungen anzubieten, damit das Werkzeug mit einer hohen Positionsgenauigkeit, auch bei wiederholtem Aus- und Einspannen, in der Werkzeugmaschine plaziert werden kann.
Jedoch, bezüglich des Einspannens der Werkstücke verhalten sich die Hersteller von Werkzeugmaschinen relativ abweisend. Es wird im Regelfall lediglich der Maschinentisch als klassische Aufspannfläche (z. B. mit T-Nuten und/oder einem Bohrungsraster oder als Magnettisch) angeboten, und es bleibt dem Benutzer der Werkzeugmaschine überlassen, sich aus den üblichen modularen Spannelementen (Aufspannböcke, Klemmleisten etc.) eine Spannvorrichtung auf dem Maschinentisch "zusammenzubauen", was sehr zeitaufwendig ist und zudem einen Stillstand der Werkzeugmaschine bedingt.
Die vorliegende Erfindung befaßt sich deshalb in erster Linie mit einer Einspannvorrichtung für die Werkstücke, die jedoch auch als Einspannvorrichtung für die Werkzeuge einer Werkzeugmaschine geeignet sein soll. Hierauf wird im folgenden Text nicht stets erneut hingewiesen, gleichwohl es so gelten soll.
Eine bekannte Einspannvorrichtung für Werkstücke ist in der DE 36 18 521 C1 offenbart. Sie eignet sich für das Einspannende eines Werkstücks, das einen polygonalen Querschnitt aufweist. Dieses Einspannende wird in eine in Einsteckrichtung des Einspannendes offene Spannkammer eines Grundkörpers der Einspannvorrichtung eingesetzt und in der Spannkammer mittels einer Spannschraube festgeklemmt. Zu diesem Zweck besitzt die Spannkammer zwei benachbarte und miteinander einen Eckwinkel bildende Klemmwände, wobei das Einspannende des Werkstücks in diesem Eckwinkel positioniert wird. Mittels einer Spannschraube, deren Spannrichtung im wesentlichen in Richtung des Eckwinkels der Spannkammer ausgerichtet ist, wird das Einspannende des Werkstücks in der Spannkammer festgeklemmt.
Eine solche Einspannvorrichtung vermag nur ein Werkstück zu spannen, wobei die Spannkammer dem Einspannende des Werkstücks relativ genau angepaßt sein muß. Die Spannrichtung der Spannschraube ist direkt auf die Kante des Einspannendes des Werkstücks gerichtet, die dem Eckwinkel der Spannkammer gegenüberliegt. Diese Kante muß abgeflacht sein, damit der Kopf der Spannschraube nicht abrutscht.
Sollen andere Werkstücke mit anderen Einspannenden gespannt werden, muß die vorgenannte Einspannvorrichtung gegen eine entsprechend anders angepaßte Einspannvorrichtung gewechselt werden.
Sollen mehrere Werkstücke der gleichen Art für die gleichzeitige Bearbeitung in einer Werkzeugmaschine eingespannt werden, dann erfordert die vorgenannte Einzel-Einspannvorrichtung die Anordnung mehrerer dieser Einzel-Einspannvorrichtungen auf dem Maschinentisch der Werkzeugmaschine. Entsprechend zeitaufwendig und schwierig ist die Positionsgenauigkeit mehrerer solcher Einzel-Einspannvorrichtungen einzurichten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand deshalb darin, eine neue Einspannvorrichtung zu entwickeln, die hinsichtlich der Verschiedenheit der Einspannenden von Werkstücken und hinsichtlich der Möglichkeit, mehrere Werkstücke gleichzeitig einzuspannen, flexibler gehandhabt werden kann und die insbesondere Rüst- und Einspannzeiten spart, so daß mittels der neuen Einspannvorrichtung auch die Arbeitsabläufe in einer Werkzeugmaschine aus dem engen Bereich der Einzelfertigung in Richtung einer Kleinserienfertigung oder einer richtigen Serienfertigung verändert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Grundkörper der Einspannvorrichtung die Form einer Grundplatte mit mindestens einer geraden Randseite besitzt und daß in der Grundplatte und randnah zu der geraden Randseite zwei oder mehrere Eckwinkel-Spannkammern vorhanden sind, die zur Randseite hin offen ausgebildet sind. Vor der geraden Randseite ist eine Vorleiste angeordnet, die an der Grundplatte befestigt ist und deren Position zumindest in Richtung der Längserstreckung der geraden Randseite einstellbar (justierbar) ist, wobei für jede Eckwinkel-Spannkammer in der Vorleiste eine Spannschraube vorhanden ist, deren Kopf das in den Eckwinkel der Spannkammer eingesetzte Einspannende des Werkstücks oder des Werkzeugs festklemmt.
Bevorzugt ist nach Anspruch 4 oder Anspruch 5 der Kopf der Spannschraube als Greifkopf mit einer winkelförmigen Aufnahme ausgebildet, wobei der Kopf nach Anspruch 4 relativ zur Achse der Spannschraube rotierbar sein soll oder nach Anspruch 5 mittels eines Kugelgelenkes mit dem Schaft der Spannschraube verbunden sein soll.
Gemäß der Lehre der Erfindung ersetzt die Grundplatte der neuen Mehrfach-Einspannvorrichtung mit ihrer Vielzahl von Spannkammern die Notwendigkeit, daß sich der Benutzer einer Werkzeugmaschine, der mehrere Werkstücke gleicher Art gleichzeitig in einer Werkzeugmaschine bearbeiten will, ein dafür geeignetes Vielfach-Befestigungssystem aus den üblichen Einzelelementen auf dem Maschinentisch der Werkzeugmaschine zusammenbauen muß. Die Grundplatte der neuen Mehrfach-Einspannvorrichtung kann außerhalb der Werkzeugmaschine mit der gewünschten Anzahl der Werkstücke "bestückt" werden und wird sodann als Ganzes auf dem Maschinentisch befestigt, so daß die Stillstandszeiten der Werkzeugmaschine erheblich minimiert sind.
In die Spannkammern der Grundplatte können die Einspannenden von Werkstücken oder Werkzeugen eingesetzt werden, deren Querschnittsformen und Querschnittsabmessungen sehr verschieden voneinander sein können. Es sind sowohl runde als auch polygonale Querschnittsformen, aber auch beliebig geformte Einspannenden der Werkstücke oder Werkzeuge in die Kammern einsetzbar, da nach der Lehre der Erfindung die Klemmkonfigurationen, die sich aus der Zuordnung der Spannschrauben zu den Eckwinkel-Klemmkammern ergeben, sehr leicht verändert und anderen Querschnittsformen und -abmessungen angepaßt werden können. Zu diesem Zweck sieht die Lehre der Erfindung vor, daß in der Grundplatte randnahe und zur Randseite hin offene Spannkammern gebildet sind, die mit einer vor der geraden Randseite der Grundplatte vorgesetzten Vorleiste kombiniert sind, die an der Grundplatte befestigt ist und deren Position zumindest in Richtung der Längserstreckung der geraden Randseite einstellbar (justierbar) ist. Durch eine Verschiebung dieser Vorleiste in Richtung der Längserstreckung der geraden Randseite der Grundplatte (und/oder ggfs. auch senkrecht dazu) wird die Klemmposition des Kopfes der jeweiligen Spannschraube relativ zu der Eckwinkel- Spannkammer auf die jeweilige Querschnittsform und Querschnittsabmessung des Einspannendes eines Werkstückes eingestellt.
In diesem Zusammenhang sieht eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung gemäß Anspruch 6 vor, daß die Eckwinkel-Spannkammern jeweils eine parallel zur geraden Randseite der Grundplatte verlaufende Rückwand und eine rechtwinkelig dazu verlaufende Seitenwand aufweisen, die miteinander den Eckwinkel bilden, und daß diese Rückwand in Richtung der Längserstreckung der geraden Randseite der Grundplatte gemessen und/oder die Seitenwand quer dazu gemessen jeweils eine Breite der Anlageflächen für das Einspannende eines Werkstückes oder eines Werkzeuges anbieten, die es erlauben, eine Vielzahl von in ihren Querschnittsformen und/oder Querschnittsabmessungen verschiedenen Einspannenden von Werkstücken oder Werkzeugen in derselben Eckwinkel-Spannkammer festzuklemmen. Die nachfolgende Figurenbeschreibung zeigt das genauer.
Eine wesentliche Verbesserung der erfindungsgemäßen Mehrfach-Einspannvorrichtung läßt sich durch eine Ausführungsform erreichen, bei der die Spannrichtung der in der justierbaren Vorleiste geführten Spannschrauben winkelmäßig verändert werden kann. Zu diesem Zweck sieht Anspruch 2 vor, daß jede Spannschraube in einem Gewindestück gelagert ist, das in einem Richtungszylinder eingeschnitten ist, der in die Vorleiste eingebaut ist derart, daß seine Zylinderachse parallel zur Einsteckrichtung des Einsteckendes des Werkstückes oder des Werkzeuges verläuft und der Richtungszylinder um seine Zylinderachse drehbar ist, wobei gemäß Anspruch 3 zusätzlich vorgesehen sein kann, daß die jeweils gewünschte Drehposition des Richtungszylinders mittels einer Fixierschraube fixierbar ist.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Draufsicht auf eine erste Ausführungsform der neuen Mehrfach-Einspannvorrichtung,
Fig. 2 die Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der neuen Mehrfach-Einspannvorrichtung.
Fig. 1 zeigt die Grundplatte 10 der neuen Mehrfach-Einspannvorrichtung mit der Vorleiste 11 und insgesamt vier Eckwinkel-Spannkammern 12, 13, 14 und 15. Die Anzahl der Spannkammern ist beliebig wählbar (z. B. 8-fach oder 16-fach) und nur in diesem Ausführungsbeispiel aus Gründen der besseren Übersicht auf vier Spannkammern beschränkt. Auch können die Spannkammern an einander gegenüberliegenden Randseiten der Grundplatte (oder an drei oder allen vier Randseiten) verteilt angeordnet sein, denn die beanspruchte Lehre der Erfindung läßt auch diese Bauformen zu.
Jede in Fig. 1 dargestellte Spannkammer 12 bis 15 ist in der Grundplatte 10 randnah angeordnet und zur Randseite hin offen ausgebildet.
In Fig. 1 ist der Eckwinkel der Spannkammern jeweils linksseitig dargestellt und jeweils aus der Rückwand 16 und der benachbarten Seitenwand 17 gebildet (siehe bei der Einspannkammer 13). Die Rückwand und die Seitenwand besitzen jeweils eine solche Breite ihrer Anlageflächen für das Einspannende eines Werkstücks, daß eine Vielzahl von in ihren Querschnittsformen und/oder Querschnittsabmessungen verschiedene Einspannenden in die Eckwinkel- Spannkammern eingesetzt werden können. Die Darstellung in Fig. 1 zeigt als Beispiel der Verschiedenheit die Querschnitte 18, 19, 20 und 21 von Einspannenden eines Werkstücks.
Natürlich wäre in der Praxis die Darstellung in Fig. 1 nur ein machbarer Sonderfall, daß nämlich in ein- und derselben Spannvorrichtung alle diese verschiedenen Querschnitte 18 bis 21 von Einspannenden eingesetzt sind. Der Normalfall wird sein, daß in einer erfindungsgemäßen Mehrfach-Einspannvorrichtung Werkstücke gleicher Art, d. h. mit gleichartigen Einspannenden eingesetzt sind.
Die Vorleiste 11 ist mit zwei Befestigungsschrauben 22 und 23, die jeweils durch ein (in der Zeichungsebene der Darstellung der Fig. 1 sich erstreckendes) Langloch 24 und 25 hindurchgezogen sind, an der Grundplatte 10 der Einspannvorrichtung befestigt. Die Vorleiste kann bei nicht-angezogenen Befestigungsschrauben in Richtung der Längserstreckung der geraden Randseite 26 der Grundplatte verschoben bzw. eingestellt (justiert) werden, so daß es sehr einfach ist, die Anordnungsposition der in der Vorleiste gelagerten und geführten Spannschrauben 27 bis 30 auf die jeweils zu klemmende Querschnittsform und Querschnittsabmessung 18 bis 21 der Einspannenden eines Werkstücks einzustellen.
Die Spannrichtung der Spannschrauben 27 bis 30 ist jeweils mittels eines Richtungszylinders 31 (siehe bei der Spannkammer 13) veränderbar, der in der Vorleiste eingebaut ist derart, daß seine Zylinderachse senkrecht zur Zeichnungsebene der Darstellung in Fig. 1 verläuft und der Richtungszylinder um seine Zylinderachse drehbar ist. Der Richtungszylinder ist in der jeweils gewünschten Drehposition mittels einer Fixierschraube fixierbar, deren Einschraubgewinde in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist (siehe Bezugsziffer 32 bei der Spannkammer 13).
Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 liegt der Kopf der Spannschraube als Greifkopf 33 (siehe bei der Spannkammer 13) mit einer winkelförmigen Aufnahme an der Kante des jeweiligen Einspannendes des Werkstückes an, wobei der Greifkopf koaxial an dem Ende der Spannschraube befestigt ist, jedoch relativ zur Achse der Spannschraube rotierbar ist, um die Einschraubrotation der Spannschraube auszugleichen.
Fig. 2 zeigt in der Draufsicht ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Mehrfach-Einspannvorrichtung, die konstruktiv etwas einfacher (und damit kostengünstiger)ausgeführt ist als das erste Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
In Fig. 2 sind die Spannschrauben 34 bis 37 mit starrer Ausrichtung in der Vorleiste 38 gelagert und geführt. Es fehlt der in Fig. 1 vorhandene drehbare Richtungszylinder und statt dessen sind die Greifköpfe 39 mittels eines Kugelgelenkes 40 mit dem Schaft der Spannschrauben verbunden.
Ansonsten ist der Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Mehrfach-Spannvorrichtung mit dem Aufbau der Spannvorrichtung in Fig. 1 vergleichbar, so daß eine nochmalige Beschreibung entfallen kann.

Claims

1. Einspannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken oder Werkzeugen,
die jeweils ein Einspannende aufweisen, das in eine in Einsteckrichtung der Einspannenden offene Spannkammer eines Grundkörpers der Einspannvorrichtung einsetzbar ist und das in der Spannkammer mittels einer Spannschraube festklemmbar ist derart,
daß die Spannkammer zwei benachbarte und miteinander einen Eckwinkel bildende Kammerwände besitzt,
daß das Einspannende des Werkstücks oder des Werkzeugs in diesem Eckwinkel positionierbar ist
und daß die Spannrichtung der Spannschraube im wesentlichen in Richtung des Eckwinkels der Spannkammer ausgerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper der Einspannvorrichtung die Form einer Grundplatte (10) mit mindestens einer geraden Randseite (26) besitzt,
daß in der Grundplatte und randnah zu der geraden Randseite zwei oder mehrere Eckwinkel- Spannkammern (12 bis 15) vorhanden sind, die zur Randseite hin offen ausgebildet sind,
daß vor der geraden Randseite eine Vorleiste (11, 38) angeordnet ist, die an der Grundplatte befestigt ist und deren Position zumindest in Richtung der Längserstreckung der geraden Randseite einstellbar (justierbar) ist,
und daß für jede Eckwinkel-Spannkammer in der Vorleiste eine Spannschraube (27 bis 30; 34 bis 37) vorhanden ist, deren Kopf das in den Eckwinkel der Spannkammer eingesetzte Einspannende des Werkstücks oder des Werkzeugs festklemmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jede Spannschraube in einem Gewindestück gelagert ist, das in einen Richtungszylinder (31) eingeschnitten ist, der in die Vorleiste (11) eingebaut ist derart, daß seine Zylinderachse parallel zur Einsteckrichtung des Einspannendes des Werkstückes oder Werkzeuges verläuft
und daß der Richtungszylinder um seine Zylinderachse drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehposition des Richtungszylinders (31) mittels einer Fixierschraube (32) fixierbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf der Spannschraube als Greifkopf (33) mit einer winkelförmigen Aufnahme ausgebildet ist, der um die Achse der Spannschraube (28) rotierbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf der Spannschraube als Greifkopf (39) mit einer winkelförmigen Aufnahme ausgebildet ist, der mittels eines Kugelgelenkes (40) mit dem Schaft der Spannschaube (35) verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Eckwinkel-Spannkammern jeweils eine parallel zur geraden Randseite der Grundplatte verlaufende Rückwand (16) und eine rechtwinkelig dazu verlaufende Seitenwand (17) aufweisen, die miteinander den Eckwinkel bilden,
und daß diese Rückwand in Richtung der Längserstreckung der geraden Randseite der Grundplatte gemessen und/oder die Seitenwand quer dazu gemessen jeweils Anlageflächen für das Einspannende eines Werkstückes oder eines Werkzeuges anbieten, die es erlauben, eine Vielzahl von in ihren Querschnittsformen und/oder Querschnittsabmessungen (18 bis 21) verschiedene Einspannenden von Werkstücken oder Werkzeugen in derselben Eckwinkel- Spannkammer festzuklemmen.