DE102011018205B3

DE102011018205B3 - Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken

Info

Publication number: DE102011018205B3
Application number: DE201110018205
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2031-04-14

Abstract

Kurzfassung Aufgabe Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken, wobei in der Grundstellung des Spannelements eine Einlegefreiheit für das Werkstück gegeben sein soll. Des Weiteren soll es ermöglicht werden in Ausnehmungen der Werkstücke zu spannen die nur geringe Schwenk oder Drehbewegungen des Spannelements zulassen. Die Spannvorrichtung soll eine möglichst kompakte und Platz sparende Form aufweisen, wobei das Spannelement sowohl in seiner Grundstellung als auch bei der Bewegung zwischen Grundstellung und Spannstellung möglichst keine zusätzlichen Freiräume benötigen soll. Lösung Spannvorrichtung mit einem Spannelement (2), einem druckbeaufschlagten Kolben (3), und einem Gehäuse (1), in welchem der druckbeaufschlagte Kolben (3) geführt wird, der dafür sorgt, das Spannelement (2) zu bewegen, welches über Laschen (6) und Bolzen (4) mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und zwischen der Grundstellung und der Spannstellung bewegt wird, damit eine Einlegefreiheit für die Werkstücke (11) gegeben ist. Das Spannelement (2) ist derart mit dem Kolben (3) gekoppelt, dass dieses bei der Verstellung in einer Schubbewegung über das Werkstück (11) geführt wird und im Folgenden eine Drehbewegung um den Bolzen (4) ausführt. Anwendungsgebiet Spannvorrichtung zum Spannen eines Werkstückes (11). Das Werkstück (11) kann nach dem Spannen beispielsweise mit einem Fräswerkzeug spanend bearbeitet werden.

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 besonders problematisch, dass bei der spanenden Bearbeitung des eingespannten Werkstücks Späne in den Bereich der Nut, in der das Spannelement Linear geführt wird, gelangen können und so die Bewegung des Spannelements blockiert wird.
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. Bei diesen Lösungen wird die Einlegefreiheit für das einzulegende Werkstück dadurch erreicht, dass der Kolben, an dem das Spannelement befestigt ist, eine kombinierte Dreh- und Schubbewegung ausführt.
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.
Babel 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 verwendet, 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 des Spannelement durch Verschmutzung verklemmen kann und nicht in die Grundstellung zurückkehrt.
In dem Katalog 2010/6D > SN/5./-/-/09/2010 Seite 110 der Andreas Maier GmbH & Co. KG in 70707 Fellbach sind sogenannte Hebelspanner aufgeführt, deren Spannelement mittels Kettenglieder mit dem Grundkörper verbunden ist und die Kraft des Kolbens über einen Bolzen auf das Spannelement eingeleitet wird. Aufgrund der Drehbewegung des Spannelements sind in den zu spannenden Werkstücken große Freiräume oberhalb des Spannelements notwendig, wodurch die Einsatzmöglichkeit dieser Hebelspanner beschränkt ist. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion ist die Einleitung der Kraft des Kolbens auf das Spannelement über einen Bolzen. Blase Verbindung bildet eine Schwachstelle, die nur eine begrenzte Kraftübertragung zulässt.
Aus der DE 20 2004 019 099 U1 und der DE 60 2004 013 229 T2 sind Kniehebel-Spannvorrichtungen bekannt, die dafür vorgesehen sind, Werkstücke mit einem Spannelement, welches über ein Gelenksystem mit einem Gehäuse verbunden ist, zu spannen. Problematisch ist bei diesen Ausführungen, dass durch die Anordnung der Gelenksysteme der Bauraum unterhalb der Spannpunkte für die Gehäuse und Gelenksysteme benötigt wird, wodurch die Gestaltungsmöglichkeit der Aufnahme- und Auflageelemente für die Werkstücke sehr eingeschränkt ist.
Für die Gehäuse dieser Spannvorrichtungen werden große Aussparungen oder Durchbrüche in der übergeordneten Vorrichtung benötigt, wodurch die Einsatzmöglichkeiten weiter begrenzt sind.
Die DE 20 2010 001 978 U1 beschreibt Hebelspannzylinder, deren Spannhebel über Laschen mit dem Lagerbock verbunden ist und eine Schwenkbewegung zum spannen der Werkstücke ausführt. Aufgrund der Schwenkbewegung des Spannhebels sind in den zu spannenden Werkstücken große Freiräume oberhalb des Spannelements notwendig, wodurch die Einsatzmöglichkeit dieser Hebelspannezylinder beschränkt ist.
Aus der US 4 496 138 A ist ein Spannelement bekannt, bei dem der Spannarm um einen festen Drehpunkt auf das Werkstück geschwenkt wird. Bei dieser Ausführung werden ebenfalls große Freiräume für die Bewegung des Spannarms benötigt.
In weiteren Ausführungen sind mit zusätzlichen Umlenkhebeln verschiedene Bewegungen des Spannelements realisiert.
Nachteilig ist bei diesen Ausführungen der zusätzliche Platzbedarf für die Umlenkhebel und Spannhebel beim schwenken und in der geöffneten Stellung der Spannelemente.
In der DE 203 13 040 U1 ist eine als Unterflurspanner ausgebildete Kniehebelspannvorrichtung beschrieben. Über die Anordnung eines Winkelhebels und einer Lasche wird der hakenförmige Endabschnitt des Spannhebels in einer kreisförmigen Bewegung über die zu spannenden Teile geführt und diese gespannt.
Aufgrund der kreisförmigen Bewegung des Spannhebels ist es nicht möglich in seitlich angeordnete Taschen oder Bohrungen von Teilen zu spannen, wodurch der Einsatz auf zu spannende Teile, mit von oben frei zugänglichen Spannpunkten, beschränkt ist.
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. Des Weiteren soll es ermöglicht werden, in Ausnehmungen der Werkstücke zu spannen, die nur geringe Schwenk oder Drehbewegungen des Spannelements zulassen.
Die Spannvorrichtung soll eine möglichst kompakte und Platz sparende Form aufweisen, wobei das Spannelement sowohl in seiner Grundstellung, als auch bei der Bewegung zwischen Grundstellung und Spannstellung möglichst keine zusätzlichen Freiräume benötigen soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Spannelement derart mit dem Kolben gekoppelt ist, dass der Druckpunkt des Spannelements beim Spannen der Werkstücke zunächst annähernd linear über die Spannstelle geführt wird, und dann eine Drehbewegung ausführt, bei der das Werkstück gespannt wird.
Beim Zurückstellen in die Grundstellung folgt das Spannelement rückwärts der gleichen Bewegung, die es bei dem Spannvorgang ausführt.
Durch die Kombination der Schub- und Drehbewegung des Spannelements wird erreicht, dass dieses während der Bewegung zwischen Grundstellung und Spannstellung sowie in seiner Grundstellung keinen zusätzlichen Freiraum benötigt, wodurch der Einsatz in räumlich äußerst begrenzten Umgebungen ermöglicht wird.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass das Spannelement mit dem Kolben gekoppelt ist. Ein Zurückstellen des Spannelements beim Ausspannen des Werkstücks ergibt sich dadurch, dass der Kolben mittels eines Federelementes, welches gegen die Kraft des druckbeaufschlagten Kolbens wirkt, in seine Grundstellung zurückkehrt, wodurch das Spannelement in seine Grundstellung bewegt 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 Vorteil der Erfindung ist, dass die Spannkraft direkt von dem druckbeaufschlagten Kolben auf das Spannelement eingeleitet wird, wodurch sich große Kräfte von dem Kolben auf das Spannelement übertragen lassen.
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 des 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 11 vorgesehen ist. Das Werkstück 11 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 9 befestigt wird. Ein dargestellten Zustand befindet sich das Spannelement 2 in seiner Spannstellung, bei der das Werkstück 11 zwischen dem Spannelement 2 und dem Aufnahmekörper 9 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 9 teilweise untergebracht. Zur Beaufschlagung des Kolbens 3 mit Druck und damit zur Bewegung desselben mündet eine Zuleitung 10 in die Bohrung des Aufnahmekörpers 9, wobei bei entsprechender Beaufschlagung der Zuleitung 10 der Kolben 3 entlang seiner Achse nach oben 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 10 für eine Rückstellung des Kolbens 3 in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) sorgt.
Das Spannelement 2 ist durch den Bolzen 4 beweglich mit den Laschen 6 verbunden und diese sind beweglich mit dem Gehäuse 1 verbunden. Der Kolben 3 ist mittels einer Lasche 7 mit den Laschen 6, sowie über eine weitere Lasche 8 mit dem Spannelement 2 beweglich verbunden. Bei Druckbeaufschlagung über die Zuleitung 10 wird der Kolben 3 von seiner Grundstellung (wie in 2 dargestellt) in Richtung seiner Spannstellung (wie in 1 dargestellt) verstellt, wodurch über die bewegliche Verbindung des Spannelements 2 mit dem Kolben 3 mittels der Laschen 6, 7 und 8 das Spannelement 2 zunächst in einer Schubbewegung über das Werkstück 11 verstellt, und anschließend in einer Drehbewegung um den Bolzen 4 von seiner Grundstellung (wie in 2 dargestellt) in seine Spannstellung (wie in 1 dargestellt) bewegt wird. Hierbei wird über die Verbindung des Kolben 3 mit den Laschen 6 über die Lasche 7 die Bewegung des Spannelements 2 in Richtung des Werkstücks 11 erzeugt. Des Weiteren ist der Kolben 3 mit dem Spannelement 2 mittels der Lasche 8 beweglich verbunden, wodurch die Drehlage des Spannelements 2 um den Bolzen 4 bestimmt wird.
Nach der erfolgten Bearbeitung des Werkstücks 11 wird die Beaufschlagung der Zuleitung 10 zurückgenommen, wodurch das Federelement 5 den Kolben 3 in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) zurück bewegt und somit über die Kopplung des Spannelements 2 mit dem Kolben 3 mittels der Laschen 6, 7 und 8 das Spannelement 2 von seiner Spannstellung (wie in 1 dargestellt) in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) bewegt wird. In der Grundstellung (wie in 2 dargestellt) ist eine Einlegefreiheit für die Werkstücke 11 gegeben, sodass diese in einfacher Weise entnommen werden können.
Der Aufnahmekörper 9 kann in verschiedener Form für die Unterbringung einer oder mehrerer Spannvorrichtungen und weiteren Aufnahmeelementen für die Werkstücke 11 gestaltet werden.

4 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Spannvorrichtung. Nach der erfolgten Bearbeitung des Werkstücks 11 wird die Beaufschlagung der Zuleitung 10 zurückgenommen und der Kolben 3 über eine weitere Zuleitung 12 mit Druck beaufschlagt, wodurch sich der Kolben 3 entlang seiner Achse in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) bewegt und somit über die Kopplung des Spannelements 2 mit dem Kolben 3 mittels der Laschen 6, 7 und 8 das Spannelement 2 von seiner Spannstellung (wie in 1 dargestellt) in seine Grundstellung (wie in 2 dargestellt) bewegt wird.

Bezugszeichen
1	Gehäuse
2	Spannelement
3	Kolben
4	Bolzen
5	Federelement
6	Lasche
7	Lasche
8	Lasche
9	Aufnahmekörper
10	Zuleitung
11	Werkstück
12	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 (11) drückt und einem Gehäuse (1), in welchem der druckbeaufschlagte Kolben (3) geführt wird, der dafür sorgt, das Spannelement (2) zu bewegen, welches über Laschen (6) und Bolzen (4) beweglich mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und zwischen der Grundstellung und der Spannstellung bewegt wird, damit eine Einlegefreiheit für die Werkstücke (11) gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (2) über Laschen (6) mit dem Gehäuse (1) verbunden ist und über Laschen (7 und 8) derart mit dem Kolben (2) gekoppelt ist, dass sich eine Zwangsführung des Spannelement (2) ergibt und das Spannelement (2) bei der Verstellung desselben durch den Kolben (3) in einer Schubbewegung über das Werkstück (11) geführt wird und im Folgenden eine Drehbewegung um einen Bolzen (4) ausführt, wobei das Spannelement (2) durch einen Bolzen (4) beweglich mit den Laschen (6) verbunden ist und diese beweglich mit dem Gehäuse (1) verbunden sind, und der Kolben (3) mittels einer Lasche (7) mit den Laschen (6), sowie über eine weitere Lasche (8) mit dem Spannelement (2) beweglich verbunden ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (2) in der Spannstellung über eine Fläche an dem Kolben (3) belastet wird.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) Ausnehmungen zum Verbinden desselben mit einer übergeordneten Vorrichtung aufweist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Laschen (7 und 8) für die Kopplung des Spannelement (2) mit dem Kolben (3) in der Spannstellung nicht belastet sind.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) hydraulisch mit Druck beaufschlagt wird.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 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.