DE102011017425B9

DE102011017425B9 - Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken

Info

Publication number: DE102011017425B9
Application number: DE102011017425.7A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2016-03-31
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: DE202011110848U1; DE102011017425B4; DE102011017425A1

Abstract

Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken, mit einem Spannelement (2), welches zwischen einer Grundstellung und einer Spannstellung verstellbar ist, mit einem druckbeaufschlagten Kolben (3), welcher dafür vorgesehen ist, das Spannelement (2) zu verstellen, welches auf das Werkstück (9) drückt und einem Gehäuse (1), in welchem der druckbeaufschlagte Kolben (3) geführt wird, der dafür sorgt, das Spannelement (2) zu bewegen, welches um eine Achse (4) im Gehäuse (1) drehbar gelagert ist und bei seiner Bewegung zwischen der Grundstellung und der Spannstellung geschwenkt wird, damit eine Einlegefreiheit für die Werkstücke (9) gegeben ist, wobei der Kolben (3) eine Kontur aufweist die in das Spannelement (2) eingreift, so dass sich eine Zwangsführung des Spannelement (2) bei der Verstellung desselben durch den Kolben (3) ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur an dem Kolben (3) in der Spannstellung des Spannelement (2) nicht mit dem Spannelement (2) in Verbindung steht und die Kraft des Kolben (3) in der Spannstellung direkt über eine Fläche des Kolbens (3) auf das Spannelement (2) übertragen wird, wobei die Fläche rechtwinklig zur Achse des Kolben (3) angeordnet ist, so dass der Kolben (3) das Spannelement (2) in Richtung seiner Achse belastet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken mit einem Spannelement, welches zwischen einer Grundstellung und einer Spannstellung verstellbar ist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung ist aus der DE 35 28 337 C2 bekannt. Dabei weist das Spannelement eine Nut auf, in die ein mit dem Kolben verbundener Rollnocken eingreift. Aufgrund dieser Verbindung kann durch Beaufschlagung des Kolbens das Spannelement zwischen einer Grundstellung und einer Spannstellung geschwenkt werden, wobei jeweils eine Zwangsführung des Spannelements gegeben ist.
Bei dieser Lösung ist jedoch besonders problematisch, dass bei der spanenden Bearbeitung des eingespannten Werkstücks Späne in den Bereich der Nut gelangen können und so die Bewegung des Spannelements blockiert wird. Durch die dort vorhandene Zwangsführung wird diese Problematik noch verstärkt.
Die DE 33 34 401 C2 beschreibt eine Stütz- und Spanneinheit zum Unterstützen und Spannen von Werkstücken auf Werkzeugmaschinen oder Vorrichtungen. Prinzipiell handelt es sich hierbei weniger um ein Spann- als mehr um ein so genanntes Beruhigungselement, das nur sehr geringe Kräfte auf das Werkstück aufzubringen vermag. Ein weiterer Nachteil dieser Einheit ist, insbesondere wenn mehrere solcher Einheiten zum Spannen eines einzigen Werkstückes vorgesehen sind, dass dieses nur in aufwendiger Art und Weise eingelegt werden kann.
Die DE 197 57 947 A1 beschreibt eine Spannvorrichtung, bei welcher ein Spannelement gegenüber einem Grundkörper schwenkbar gelagert ist.
Aus der DE 30 31 368 A1 , der DE 29 09 464 C2 und der DE 34 38 972 A1 sind weitere so genannte Schwenkspanner bekannt, die dafür verwendet werden, Werkstücke auf einem Maschinentisch einer Werkzeugmaschine oder dergleichen Festzuspannen.
Um eine Einlegefreiheit für das einzulegende Werkstück zu erreichen, d. h. um zu vermeiden, dass das Werkstück unter die einzelnen Spannelemente solcher Schwenkspanner „eingefädelt” werden muss, ist eine Zwangsführung dieser Spannelemente erforderlich, die dafür sorgt, dass dieselben im gespannten Zustand über dem Werkstück stehen und im ungespannten Zustand sich in einem Bereich befinden, der ein problemloses Herausnehmen des Werkstücks ermöglicht. Diese Konstruktionen sind mechanisch sehr aufwendig und daher anfällig.
Die DE 10 2004 004 413 A1 beschreibt eine Spannvorrichtung, bei der das Spannelement eine Dreh- und Verschiebebewegung ausführt. Problematisch ist bei dieser Ausführung, dass durch Verschmutzung die Verschiebebewegung des Spannelements blockiert wird.
Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung ist aus der DE 101 37 887 B4 bekannt. Dabei weist das Spannelement eine Kontur auf, mittels welcher dieses durch den Kolben bei Druckbeaufschlagung in die Spannstellung geschwenkt wird.
Um das Spannelement in die Grundstellung zurückzustellen, wird eine Feder benötigt, welche einen großen Einbauraum benötigt, wodurch das Gehäuse sowie das Spannelement stark geschwächt werden. Durch die Rückstellung des Spannelements mittels einer Feder ergibt sich eine Beeinträchtigung der Funktionssicherheit, da sich das Spannelement durch Verschmutzung gegen das Gehäuse verklemmen kann und nicht in die Grundstellung zurückkehrt.
Aus der US 2002/0 093 131 A1 ist eine Spannvorrichtung bekannt, bei der eine Kontur an dem Kolben in das Spannelement eingreift und sich eine Zwangsführung des Spannelement bei der Verstellung desselben durch den Kolben ergibt. Nachteilig ist bei dieser Ausführung, dass in der Spannstellung der Kolben seitlich gegen das Spannelement drückt. Um diese Belastung des Kolbens abzustützen wird eine entsprechend stabile Führung des Kolbens benötigt die zusätzlichen Bauraum benötigt. Des Weiteren ist diese Führung, besonders bei auftretender Verschmutzung, sehr verschleißanfällig.
Die DE 40 07 590 A1 beschreibt einen Werkstückspanner, in dessen Spannhebel eine Rolle eingebracht und ein Langloch eingebracht sind. In dem Grundkörper sind Rollen untergebracht die in das Langloch des Spannhebel eingreifen. Über die Rollen und das Langloch in dem Spannhebel wird eine Schub-Kippführung für den Spannhebel realisiert. Problematisch ist bei der dargestellten Ausführung, dass die Rollen und das Langloch, welche die Bewegung des Spannhebels bestimmen, auch die zu übertragenden Spannkräfte aufnehmen müssen, und somit die übertragbaren Spannkräfte begrenzt sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken zu schaffen, mit der völlig unterschiedlich geformte Werkstücke einfach und sicher gespannt werden können, wobei in der Grundstellung des Spannelements eine Einlegefreiheit für das Werkstück gegeben sein soll. Die Spannvorrichtung soll eine möglichst einfache und sichere Funktion aufweisen, so dass sie nicht durch Verschmutzungen beeinträchtigt werden kann. Des Weiteren soll die Spannvorrichtung eine möglichst kompakte und stabile Form aufweisen, sodass möglichst große Kräfte auf das Spannelement und das zu spannende Werkstück eingeleitet werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Spannelement mit dem Kolben gekoppelt ist, ein Zurückstellen des Spannelements beim Ausspannen des Werkstücks sich dadurch ergibt, dass der Kolben mittels eines Federelementes, welches gegen die Kraft des druckbeaufschlagten Kolbens wirkt, in seine Grundstellung zurückkehrt, wodurch das Spannelement, über die Kopplung mit dem Kolben, in seine Grundstellung geschwenkt wird.
Eine Unterstützung der Rückstellwirkung, durch das oben beschriebene Federelement, kann sich ergeben, wenn der druckbeaufschlagte Kolben in einer Bohrung des Gehäuses angeordnet ist, wobei in dem Gehäuse ein gegen die Kraft des druckbeaufschlagten Kolbens wirkendes Federelement angeordnet ist.
In einer weiteren Ausführung kann die Rückstellwirkung dadurch erreicht werden, dass der Kolben entgegen der Spannrichtung mit Druck beaufschlagt wird.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Kolben über eine Kontur mit dem Spannhebel verbunden ist, wodurch sich eine Zwangsführung desselben bei der Verstellung ergibt, diese Kontur jedoch in der Spannstellung nicht mit der Kraft des Kolben belastet wird. Vorteilhaft ist auch, dass in der Spannstellung der Kolben die Kraft in Richtung seiner Achse direkt über eine Fläche auf den Spannhebel überträgt, ohne Querkräfte auf das Gehäuse oder den Spannhebel zu erzeugen. Durch diese direkte Kraftübertragung, ohne die Führungselemente oder das Gehäuse zu belasten, kann die Spannvorrichtung bei einer hohen Kraftübertragung sehr kompakt ausgeführt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigt
1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, bei der sich das Spannelement in seiner Spannstellung befindet; in einem Teilschnitt;
2 die Spannvorrichtung aus 1 bei der sich das Spannelement in der Grundstellung befindet; in einem Teilschnitt;
3 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Spannvorrichtung.
4 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, bei der sich das Spannelement in seiner Spannstellung befindet; in einem Teilschnitt;
5 eine räumliche Ansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, bei der sich das Spannelement in seiner Spannstellung befindet.
1 zeigt eine Spannvorrichtung, welche zum Spannen eines Werkstückes 9 vorgesehen ist. Das Werkstück 9 kann nach dem Spannen beispielsweise mit einem Fräswerkzeug spanend bearbeitet werden. Die Spannvorrichtung weist ein Gehäuse 1 mit entsprechenden Ausnehmungen auf, über welche die Spannvorrichtung mit Schrauben in einem übergeordneten Aufnahmekörper 7 befestigt wird. Im dargestellten Zustand befindet sich das Spannelement 2 in seiner Spannstellung, bei der das Werkstück 9 zwischen dem Spannelement 2 und dem Aufnahmekörper 7 gespannt wird. Der Kolben 3 drückt hierbei mit einer Fläche direkt gegen das Spannelement 2.
Das Gehäuse 1 ist in einer entsprechenden Bohrung in dem Aufnahmekörper 7 teilweise untergebracht. Zur Beaufschlagung des Kolbens 3 mit Druck und damit zur Bewegung desselben mündet eine Zuleitung 8 in die Bohrung des Aufnahmekörpers 7, wobei bei entsprechender Beaufschlagung der Zuleitung 8 der Kolben 3 entlang seiner Achse in Richtung des Bolzens 4 verstellt wird. Dabei muss die Kraft eines zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kolben 3 angeordneten Federelements 5 überwunden werden, welches bei Nichtbeaufschlagung der Zuleitung 8 für eine Rückstellung des Kolbens 3 in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) sorgt.
Der Kolben 3 ist mit einer Kontur versehen, welche zwischen zwei Stifte 6 die in dem Spannelement 2 untergebracht sind eingreift. Bei Druckbeaufschlagung über die Zuleitung 8 wird der Kolben 3 von seiner Grundstellung (wie in 2 dargestellt) in Richtung seiner Spannstellung (wie in 1 dargestellt) verstellt, wodurch über die Kontur an dem Kolben 3 und die Stifte 6 in dem Spannelement 2 das um den Bolzen 4 drehbar gelagerte Spannelement 2 von seiner Grundstellung (wie in 2 dargestellt) in seine Spannstellung (wie in 1 dargestellt) geschwenkt wird. In der Spannstellung (wie in 1 dargestellt) ist die Kontur an dem Kolben 3 frei von den Stiften 6 und der Kolben 3 drückt über eine rechtwinklig zur Achse des Kolben (3) angebrachten Fläche, in Richtung seiner Achse, direkt auf das Spannelement 2.
Nach der erfolgten Bearbeitung des Werkstücks 9 wird die Beaufschlagung der Zuleitung 8 zurückgenommen, wodurch das Federelement 5 den Kolben 3 in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) zurück bewegt und somit über die Kontur an dem Kolben 3 und die Stifte 6 in dem Spannelement 2 das um den Bolzen 4 drehbar gelagerte Spannelement 2 von seiner Spannstellung (wie in 1 dargestellt) in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) geschwenkt wird. In der Grundstellung (wie in 2 dargestellt) ist eine Einlegefreiheit für die Werkstücke 9 gegeben, sodass diese in einfacher Weise entnommen werden können.
Der Aufnahmekörper 7 kann in verschiedener Form für die Unterbringung einer oder mehrerer Spannvorrichtungen und weiteren Aufnahmeelementen für die Werkstücke 9 gestaltet werden.
4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Spannvorrichtung. Nach der erfolgten Bearbeitung des Werkstücks 9 wird die Beaufschlagung der Zuleitung 8 zurückgenommen und der Kolben 3 über eine weitere Zuleitung 10 mit Druck beaufschlagt, wodurch sich der Kolben 3 entlang seiner Achse in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) bewegt und somit über die Kontur an dem Kolben 3 und die Stifte 6 in dem Spannelement 2 das um den Bolzen 4 drehbar gelagerte Spannelement 2 von seiner Spannstellung (wie in 1 dargestellt) in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) geschwenkt wird.

Bezugszeichen

1 Gehäuse

2 Spannelement

3 Kolben

4 Bolzen

5 Federelement

6 Stift

7 Aufnahmekörper

8 Zuleitung

9 Werkstück

10 Zuleitung

Claims

Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken, mit einem Spannelement (2), welches zwischen einer Grundstellung und einer Spannstellung verstellbar ist, mit einem druckbeaufschlagten Kolben (3), welcher dafür vorgesehen ist, das Spannelement (2) zu verstellen, welches auf das Werkstück (9) drückt und einem Gehäuse (1), in welchem der druckbeaufschlagte Kolben (3) geführt wird, der dafür sorgt, das Spannelement (2) zu bewegen, welches um eine Achse (4) im Gehäuse (1) drehbar gelagert ist und bei seiner Bewegung zwischen der Grundstellung und der Spannstellung geschwenkt wird, damit eine Einlegefreiheit für die Werkstücke (9) gegeben ist, wobei der Kolben (3) eine Kontur aufweist die in das Spannelement (2) eingreift, so dass sich eine Zwangsführung des Spannelement (2) bei der Verstellung desselben durch den Kolben (3) ergibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur an dem Kolben (3) in der Spannstellung des Spannelement (2) nicht mit dem Spannelement (2) in Verbindung steht und die Kraft des Kolben (3) in der Spannstellung direkt über eine Fläche des Kolbens (3) auf das Spannelement (2) übertragen wird, wobei die Fläche rechtwinklig zur Achse des Kolben (3) angeordnet ist, so dass der Kolben (3) das Spannelement (2) in Richtung seiner Achse belastet.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Spannelement (2) Stifte (6) angeordnet sind, in die der Kolben (3) eingreift.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (7) Ausnehmungen zum Verbinden desselben mit einer übergeordneten Spannvorrichtung aufweist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) hydraulisch mit Druck beaufschlagt wird.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) pneumatisch mit Druck beaufschlagt wird.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) ein gegen die Kraft des druckbeaufschlagten Kolben (3) wirkendes Federelement (5) angeordnet ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) zur Rückstellung desselben mit Druck beaufschlagt wird.