DE10201671A1 - Work piece chuck device for machining of tables, door/window frames, etc. has second chuck element connected to the first element via two sets of pivoted levers, to be located completely below first element chuck surface - Google Patents
Work piece chuck device for machining of tables, door/window frames, etc. has second chuck element connected to the first element via two sets of pivoted levers, to be located completely below first element chuck surfaceInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zum Einspannen von Werkstücken mit einem eine Andruckfläche aufweisenden ersten Spannelement und einem eine Andruckfläche aufweisenden zweiten Spannelement, welches relativ zum ersten Spannelement zwischen einer Entspannposition, in der ein Werkstück an die Andruckfläche des ersten Spannelements anlegbar ist, und einer Spannposition bewegbar ist, in der die Andruckfläche des zweiten Spannelements zum Halten des Werkstücks in einem Abstand gegenüber der Andruckfläche des ersten Spannelements angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Bearbeitungszentrum zur Bearbeitung von Werkstücken mit einer Mehrzahl von Fixiereinrichtungen zum Halten eines Werkstücks, bei dem zumindest eine der Fixiereinrichtungen eine derartige Spanneinrichtung umfasst. The present invention relates to a clamping device for clamping of workpieces with a first having a pressure surface Clamping element and a second having a pressure surface Clamping element, which is relative to the first clamping element between a Relaxation position in which a workpiece touches the pressure surface of the first Clamping element can be applied, and a clamping position is movable in the the pressure surface of the second clamping element for holding the workpiece at a distance from the pressure surface of the first clamping element is arranged. Furthermore, the invention relates to a machining center for machining workpieces with a plurality of Fixing devices for holding a workpiece in which at least one the fixing devices comprises such a clamping device.
In solchen Bearbeitungszentren werden üblicherweise Werkstücke aus unterschiedlichsten Materialien, insbesondere Tischplatten, Fensterkandeln oder Türen aus Holz, Kunststoff Metall oder Stein, durch Bohren, Fräsen, Nutsägen etc. von bis zu fünf Seiten bearbeitet. Die Bearbeitungszentren weisen hierzu relativ zu einem fixierten Werkstück verfahrbare Werkzeugaggregate auf, die mit entsprechenden Werkzeugen ausgestattet sind, um eine Oberfläche sowie die Kanten und Stirnflächen des Werkstücks bearbeiten zu können. Um die Werkstücke während der Bearbeitung sicher und fest in ihrer Position zu halten, können verschiedene Fixiereinrichtungen verwendet werden. Vielfach werden jedoch Spanneinrichtungen der eingangs genannten Art verwendet, wobei es - insbesondere bei größeren und schwereren Werkstücken - in der Regel erforderlich ist, dass das Werkstück an mehreren Stellen durch entsprechende Spanneinrichtungen gehalten wird. In such machining centers, workpieces are usually made different materials, especially table tops, window candles or doors made of wood, plastic, metal or stone, by drilling, milling, Groove saws etc. processed from up to five sides. The machining centers have movable for this purpose relative to a fixed workpiece Tool aggregates equipped with appropriate tools are to a surface as well as the edges and end faces of the workpiece to be able to edit. To keep the workpieces safe during machining and holding them firmly in place can be different Fixing devices are used. However, many will Clamping devices of the type mentioned are used, it - in particular for larger and heavier workpieces - usually required that the workpiece in several places by appropriate Clamping devices is held.
Seit langem bekannte, klassische Spanneinrichtungen sind dabei nach Art eines Schraubstocks aufgebaut. Dabei werden die beiden Spannelemente zum Einspannen eines Werkstücks in eine Entspannposition auseinandergefahren. In diesem Zustand kann ein Werkstück zwischen die Andruckflächen der Spannelemente oder umgekehrt die Spanneinrichtung entsprechend über den Rand des Werkstücks geschoben und so das Werkstück an die Andruckfläche des ersten Spannelements angelegt werden. Anschließend werden die beiden Spannelemente in die Spannposition zusammengeschoben, so dass die Andruckfläche des zweiten Spannelements auf die der Andruckfläche des ersten Spannelements gegenüberliegende Seite des eingespannten Werkstücks drückt. Das Verfahren der Spannelemente gegeneinander zwischen der Entspannposition und der Spannposition erfolgt dabei üblicherweise auf relativ einfache Weise mittels eines Spindelantriebs oder einem anderen Mechanismus, welcher die beiden Spannelemente verbindet. Ein Problem bei diesen bekannten Spanneinrichtungen besteht darin, dass die Spanneinrichtungen das Werkstück an den Kanten umgreifen. Somit ist es im Bereich der Spanneinrichtung nicht möglich, die Kanten zu bearbeiten. Das Werkstück muß daher zur Kantenbearbeitung entsprechend umgespannt werden, wobei die Spanneinrichtungen ganz vom Werkstück wegbewegt werden müssen, da auch in der Entspannposition immer noch eines der Spannelemente sich oberhalb und das andere Spannelement unterhalb einer Werkstückoberfläche befindet und somit die Bearbeitungswerkzeuge behindert. Long-established, classic tensioning devices are in accordance with Art a vice built. The two clamping elements for clamping a workpiece in a relaxed position moved apart. In this state, a workpiece can be between the Pressure surfaces of the clamping elements or vice versa the clamping device accordingly pushed over the edge of the workpiece and so that Workpiece placed on the pressure surface of the first clamping element become. Then the two clamping elements in the Clamped position pushed together so that the pressure surface of the second Clamping element on the pressure surface of the first clamping element opposite side of the clamped workpiece. The Movement of the clamping elements against each other between the relaxed position and the clamping position is usually relatively simple Way by means of a spindle drive or another mechanism, which connects the two clamping elements. A problem with these known tensioning devices is that the tensioning devices grasp the workpiece at the edges. So it is in the field of Clamping device not possible to machine the edges. The workpiece must therefore be reclamped accordingly for edge processing, whereby the clamping devices have to be moved completely away from the workpiece, since one of the tensioning elements is still in the relaxed position above and the other clamping element below a workpiece surface located and thus hampers the machining tools.
Um eine freie Bearbeitung der Oberfläche und der vier Stirnflächen zu ermöglichen, gibt es auch Fixiereinrichtungen, welche die Werkstücke mittels Vakuumsaugern auf einer Werkstückauflage halten. Diese Vakuumsauger erfordern aber, dass die Rückseite des Werkstücks, d. h. die Seite, an der das Werkstück gehalten werden soll, zumindest bereichsweise ausreichend plane Flächen aufweist, an denen die Vakuumsauger angesetzt werden können. Außerdem ist eine sichere Fixierung mittels Vakuumsauger auch nur bis zu einer bestimmten Größe der auf das Werkstück wirkenden Arbeitskräfte möglich. To allow free machining of the surface and the four end faces allow, there are also fixtures that hold the workpieces Hold on a workpiece support using vacuum suction cups. This However, vacuum cups require that the back of the workpiece, i. H. the Side on which the workpiece is to be held, at least in some areas has sufficiently flat surfaces on which the vacuum cups are attached can be. There is also a secure fixation with a vacuum suction cup even up to a certain size of those acting on the workpiece Manpower possible.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spanneinrichtung und ein Bearbeitungszentrum zur Verfügung zu stellen, welche eine sichere Befestigung von beliebig geformten Werkstücken auch bei großen Arbeitskräften gewährleisten, wobei die oben genannten Nachteile der üblichen Spanneinrichtungen vermieden werden. It is therefore an object of the present invention to provide a tensioning device and to provide a machining center that is safe Attachment of workpieces of any shape, even with large ones Ensure workers, with the disadvantages of usual clamping devices can be avoided.
Diese Aufgabe wird durch eine Spanneinrichtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Bearbeitungszentrum gemäß Patentanspruch 16 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. This object is achieved by a tensioning device according to claim 1 and a machining center according to claim 16 solved. The dependent claims each contain particularly advantageous Refinements and developments of the invention.
Erfindungsgemäß ist bei der Spanneinrichtung das zweite Spannelement derart mit dem ersten Spannelement beweglich gekoppelt, dass es in der Entspannposition von einem auf die Andruckfläche des ersten Spannelements angelegten Werkstück aus gesehen vollständig unterhalb einer durch die Andruckfläche des ersten Spannelements definierten Ebene angeordnet ist. Durch die Möglichkeit, das bewegliche Spannelement komplett unter das Niveau der Einspannebene abzusenken, ist es möglich, mit beispielsweise zwei oder mehreren solcher Spanneinrichtungen durch wechselseitiges Absenken der beweglichen Spannelemente ein Werkstück an bis zu fünf Seiten zu bearbeiten, ohne das Werkstück komplett zu entspannen. Dabei werden die einzelnen Spanneinrichtungen nur kurzfristig vom Werkstück gelöst und beim Verfahren in die Entspannposition das jeweils zweite Spannelement automatisch aus der Kollisionszone des Werkzeugs bzw. des Werkzeugaggregats und dessen Peripherie wie Werkzeugarm etc. herausbewegt. Folglich ist es - anders als bei den herkömmlichen Spanneinrichtungen - nicht notwendig, die gesamte Spanneinrichtung aus dem Kollisionsbereich zu verfahren. Vorzugsweise befindet sich das zweite Spannelement in der Entspannposition in einem bestimmten Abstand unterhalb der durch die Andruckfläche des ersten Spannelements definierten Ebene, um auch eine Bearbeitung entlang der Unterkante des Werkstücks zu ermöglichen, wobei genügend Sicherheitsabstand zwischen dem Bearbeitungswerkzeug bzw. dem Werkzeugaggregat und der Spanneinrichtung verbleibt. According to the invention, the second clamping element is in the clamping device so movably coupled to the first tensioning element that it is in the Relax position from one to the pressure surface of the first Clamping element created completely seen from underneath a workpiece plane defined by the pressure surface of the first clamping element is arranged. Due to the possibility of the movable clamping element completely below the level of the clamping level, it is possible with, for example, two or more such clamping devices mutual lowering of the movable clamping elements a workpiece Machining on up to five sides without completely closing the workpiece relax. The individual clamping devices are only short-term detached from the workpiece and when moving to the relaxed position each second clamping element automatically from the collision zone of the Tool or the tool assembly and its periphery like Tool arm etc. moved out. Hence it is - unlike the conventional tensioners - not necessary the whole To move the clamping device out of the collision area. Preferably the second clamping element is in the relaxed position in one determined distance below that by the pressure surface of the first Clamping element defined level, also for machining along the Allow lower edge of the workpiece, being sufficient Safety distance between the processing tool or the Tool assembly and the clamping device remains.
Das zweite Spannelement ist vorzugsweise schwenkbar mit dem ersten Spannelement verbunden, um so von der Entspannposition in die Spannposition und umgekehrt bewegt werden zu können. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist hierzu das zweite Spannelement über einen ersten Hebel oder alternativ über eine Mehrzahl von parallel verschwenkbaren ersten Hebeln mit dem ersten Spannelement verbunden. Dieser erste Hebel oder jeder der ersten Hebel ist in seinem einen Endbereich gelenkig mit dem ersten Spannelement und in seinem anderen Endbereich gelenkig mit dem zweiten Spannelement verbunden. Im Folgenden wird - ohne die Erfindung einzuschränken - von einem Ausführungsbeispiel ausgegangen, bei dem zwei parallel verschwenkbare Hebel das erste und das zweite Spannelement an ihren Seiten halten. The second clamping element is preferably pivotable with the first Clamping element connected so from the relaxed position in the To be able to move the clamping position and vice versa. At a preferred embodiment is the second clamping element above a first lever or alternatively over a plurality of parallel pivotable first levers connected to the first clamping element. This first lever or each of the first levers is in its one End area articulated with the first clamping element and in its other End area articulated to the second clamping element. in the The following will - without restricting the invention - by one Embodiment assumed, in which two pivotable in parallel Hold the lever on both sides of the first and the second tensioning element.
Vorzugsweise ist das zweite Spannelement dabei derart mit dem ersten Spannelement gekoppelt, dass es über einen Totpunkt hinweg von der Entspannposition in die Spannposition geschwenkt werden muß. Ohne eine äußere Kraft kann sich daher das zweite Spannelement nicht aus der Spannposition in die Entspannposition zurückbewegen. The second tensioning element is preferably of the same type as the first Coupling element coupled that it is over a dead center from the Relax position must be pivoted into the clamping position. Without one The second tensioning element cannot therefore be subjected to external force Move the tension position back to the relaxation position.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind das zweite Spannelement und das erste Spannelement zusätzlich in einem Bereich der Spannelemente, welcher auf der dem eingespannten Werkstück abgewandten Seite der ersten Hebel liegt, über einen zweiten Hebel oder alternativ über eine Mehrzahl von parallel verschwenkbaren zweiten Hebeln untereinander verbunden. Der zweite Hebel oder jeder der zweiten Hebel ist dabei derartig in seinem einen Endbereich wiederum gelenkig mit dem ersten Spannelement und in seinem anderen Endbereich gelenkig mit dem zweiten Spannelement verbunden, dass dieser zweite bzw. die zweiten Hebel gemeinsam mit den ersten Hebeln sowie mit dem ersten und zweiten Spannelement ein Gelenkviereck bilden. Durch diese Konstruktion werden während einer Schwenkbewegung zwischen der Entspannposition und der Spannposition die Andruckflächen des ersten und des zweiten Spannelements im Wesentlichen unter einem konstanten Winkel zueinander stehend, beispielsweise parallel zueinander, geführt. Im Folgenden wird wieder - ohne die Erfindung einzuschränken - der Einfachheit halber von einem Ausführungsbeispiel ausgegangen, bei dem das erste und zweite Spannelement über einen einzelnen zweiten Hebel, welcher mittig an der der Werkstückseite gegenüberliegenden Hinterkante des ersten und zweiten Spannelements angeordnet ist, untereinander verbunden sind. In a particularly preferred embodiment, the second Clamping element and the first clamping element additionally in an area of Clamping elements, which on the clamped workpiece facing away from the first lever, via a second lever or alternatively via a plurality of second levers pivotable in parallel connected with each other. The second lever or each of the second levers is doing so in its one end region in turn articulated with the first clamping element and in its other end area articulated with the connected second clamping element that this second or the second Lever together with the first levers as well as with the first and second Clamping element form a quadrilateral joint. Through this construction during a pivoting movement between the relaxed position and the Clamping position the pressure surfaces of the first and the second Clamping element essentially at a constant angle to each other standing, for example parallel to each other. Below is again - without restricting the invention - for the sake of simplicity assumed an embodiment in which the first and second Clamping element via a single second lever, which is centered on the Workpiece side opposite rear edge of the first and second Clamping element is arranged, are interconnected.
Um ein im Spannbereich zwischen den Andruckflächen des ersten Spannelements und des in der Spannposition befindlichen zweiten Spannelements angeordnetes Werkstück fest einspannen zu können, ist der zweite Hebel als Kniehebel ausgebildet. Dieser Kniehebel weist zumindest einen ersten Kniehebelschenkel und zumindest einen damit über ein Kniegelenk verbundenen zweiten Kniehebelschenkel auf. Dabei ist der erste Kniehebelschenkel in dem dem Kniegelenk gegenüber liegenden Endbereich mit dem ersten Spannelement und der zweite Kniehebelschenkel in dem dem Kniegelenk gegenüber liegenden Endbereich mit dem zweiten Spannelement verbunden. Dieser Kniehebel ist bezüglich seiner Gesamtlänge so ausgebildet, dass das zweite Spannelement in der Spannposition in einer gestreckten Stellung des Kniehebels relativ zum ersten Spannelement um die Schwenkachse, welche durch die Gelenkverbindung des zweiten Spannelements mit den ersten Hebeln gebildet wird, verkippt wird und dadurch mit seiner Andruckfläche in Richtung der Andruckfläche des ersten Spannelements, d. h. gegen die Oberfläche des eingespannten Werkstücks, gedrückt wird. To one in the clamping area between the pressure surfaces of the first Clamping element and the second in the clamping position To be able to clamp the workpiece arranged firmly is the second lever designed as a toggle lever. This toggle lever points at least a first toggle leg and at least one over it Knee joint connected second toggle leg. Here is the first Knee lever leg in the end area opposite the knee joint with the first clamping element and the second toggle leg in the end area opposite the knee joint with the second Clamping element connected. This toggle is regarding his Total length designed so that the second clamping element in the Tension position in an extended position of the toggle lever relative to first clamping element about the pivot axis, which by the Articulated connection of the second clamping element with the first levers is formed, is tilted and thereby with its pressure surface in Direction of the pressure surface of the first clamping element, d. H. against the Surface of the clamped workpiece.
Der Antrieb des gesamten Hebelmechanismus zum Bewegen des zweiten Spannelements von der Entspannposition in die Spannposition und zurück sowie zum Festspannen des Werkstücks durch Strecken des Kniehebels relativ zum ersten Spannelement kann auf verschiedene Weise erfolgen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zur Bewegung des zweiten Spannelements zwischen der Spannposition und der Entspannposition zumindest einer der beiden Hebel an einer Welle drehfest befestigt, welche in dem ersten Spannelement gelagert ist. Diese Welle ist mit einer ersten Kolbenstange gekoppelt, welche mit einem in einem ersten Zylinder gelagerten ersten Kolben verbunden ist. Die Kopplung ist derart ausgestaltet, dass sich bei einer Längsverschiebung des ersten Kolbens im ersten Zylinder die Welle um ihre Längsachse dreht. Dies kann beispielsweise so realisiert werden, dass die Welle über ein Ritzel mit einer Zahnstange gekoppelt ist, die wiederum mit der ersten Kolbenstange verbunden ist. The drive of the entire lever mechanism for moving the second Clamping element from the unclamping position to the clamping position and back as well as for clamping the workpiece by stretching the knee lever relative to the first clamping element can be done in different ways. at a preferred embodiment is for moving the second Clamping element between the clamping position and the relaxation position at least one of the two levers rotatably attached to a shaft, which is mounted in the first clamping element. This wave is with a first Piston rod coupled to one in a first cylinder mounted first piston is connected. The coupling is like this designed that with a longitudinal displacement of the first piston in first cylinder rotates the shaft about its longitudinal axis. This can For example, be implemented so that the shaft with a pinion Rack is coupled, which in turn with the first piston rod connected is.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel können die ersten Hebel und/oder die Welle in der Spannstellung blockiert werden. Hierzu weist die Spanneinrichtung ein entsprechendes Arretierelement auf. Gemäß einem besonders einfach und kostengünstig herstellbaren Ausführungsbeispiel umfaßt das Arretierelement einen Arretierbolzen, der in der Blockierstellung mit einer Anschlagfläche der Welle, beispielsweise dem Grund einer in der Welle an einer passenden Position quer zur Wellenlängsachse befindlichen Nut, zusammenwirkt. Dieser Arretierbolzen kann mit einem in einem zweiten Zylinder gelagerten zweiten Kolben verbunden sein. In a particularly preferred embodiment, the first Lever and / or the shaft are blocked in the clamping position. For this the tensioning device has a corresponding locking element. According to a particularly simple and inexpensive to manufacture Embodiment, the locking element comprises a locking bolt in the blocking position with a stop surface of the shaft, for example the bottom of one in the shaft at a suitable position across Wavelength located groove, interacts. This locking bolt can with a second piston mounted in a second cylinder be connected.
Vorzugsweise wird das Arretierelement dabei federgelagert in einer Freistellung gehalten, in der die Hebel bzw. die Welle nicht blockiert sind. Erst durch eine Druckbeaufschlagung des zweiten Kolbens in dem zweiten Zylinder wird das Arretierelement in die Blockierstellung gebracht. Dies hat u. a. den Vorteil, dass bei einem Druckausfall die Blockierung von Hand gelöst werden kann. Preferably, the locking element is spring-loaded in one Exemption held in which the levers or the shaft are not blocked. Only by pressurizing the second piston in the second Cylinder the locking element is brought into the blocking position. this has u. a. the advantage that in the event of a pressure failure, the blocking by hand can be solved.
Das Festspannen des Werkstücks erfolgt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dadurch, dass zumindest einer der beiden Kniehebelschenkel zum Strecken und Beugen des Kniehebels über einen Hebelarm mit einer dritten Kolbenstange gekoppelt ist, welche mit einem in einem dritten Zylinder gelagerten Kolben verbunden ist. The workpiece is clamped with a preferred one Embodiment in that at least one of the two Toggle arm to stretch and bend the knee lever over one Lever arm is coupled to a third piston rod, which with a in a third cylinder mounted piston is connected.
Bei einem besonders kostengünstig herstellbaren Ausführungsbeispiel wird dabei der zweite Kniehebelschenkel von einem Schenkel eines Winkelhebels gebildet, wobei das Kniegelenk an dem Scheitelpunkt des Winkelhebels angeordnet ist und der andere Schenkel des Winkelhebels neben dem ersten Kniehebelschenkel als Hebelarm zum ersten Spannelement geführt wird und dort in seinem freien Endbereich mit der dritten Kolbenstange gekoppelt ist. In a particularly inexpensive to produce embodiment the second toggle leg of one leg Angle lever formed, the knee joint at the apex of the Angle lever is arranged and the other leg of the angle lever next to the first toggle arm as a lever arm to the first Clamping element is guided and there in its free end area with the third piston rod is coupled.
Allgemein weist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Spanneinrichtung - wie die zuvor genannten Ausführungsbeispiele - einen hydraulisch oder pneumatisch betriebenen ersten Zylinder zum Antrieb der Schwenkbewegung des zweiten Spannelements relativ zum ersten Spannelement, ggf. einen zweiten Zylinder zur Bewegung eines Arretierelements von einer Freistellung in eine Blockierstellung und einem dritten Zylinder zum Verspannen des in der Spannposition befindlichen zweiten Spannelements gegen ein eingespanntes Werkzeug auf. Hierbei ist der zweite Zylinder nur erforderlich, wenn ein entsprechendes Arretierelement in die Spanneinrichtung eingebaut ist. Das heißt, die Spanneinrichtung weist maximal drei Zylinder auf, die alle notwendigen Bewegungen realisieren. Der erste Zylinder, der zweite Zylinder und der dritte Zylinder können dabei besonders platzsparend, vorzugsweise parallel verlaufend, innerhalb des ersten Spannelements angeordnet sein, so dass die gesamte Spanneinrichtung insgesamt eine sehr kompakte Bauform aufweist. In general, a preferred embodiment of the tensioning device - Like the previously mentioned embodiments - a hydraulic or pneumatically operated first cylinder to drive the Pivotal movement of the second clamping element relative to the first Clamping element, possibly a second cylinder for moving one Locking element from an exemption into a blocking position and one third cylinder for clamping the one in the clamping position second clamping element against a clamped tool. Here is the second cylinder is only required if a corresponding one Locking element is installed in the clamping device. That is, the Clamping device has a maximum of three cylinders, all the necessary Realize movements. The first cylinder, the second cylinder and the third cylinders can be particularly space-saving, preferably parallel extending, be arranged within the first clamping element, so that the entire clamping device has a very compact design.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Spanneinrichtung außerdem eine pneumatische und/oder hydraulische Schaltung auf, welche den ersten und den dritten Zylinder so untereinander und mit einem gemeinsamen ersten und einem gemeinsamen zweiten Druckanschluss koppelt, dass bei einer Druckbeaufschlagung des ersten Druckanschlusses - und entsprechend drucklosem zweiten Anschluss - automatisch zunächst der erste Zylinder so betrieben wird, dass das zweite Spannelement in die Spannposition gefahren wird und dann erst der dritte Zylinder so betrieben wird, dass das in der Spannposition befindliche zweite Spannelement gegen ein zwischen den Andruckflächen der Spannelemente befindliches Werkstück verspannt wird. In a particularly preferred embodiment, the Clamping device also a pneumatic and / or hydraulic Circuit on which the first and the third cylinder so one below the other and with a common first and a common second Pressure connection couples that when the first is pressurized Pressure connection - and correspondingly pressureless second connection - The first cylinder is automatically operated so that the second one Clamping element is moved into the clamping position and only then the third Cylinder is operated so that the second is in the clamping position Clamping element against one between the pressure surfaces of the clamping elements workpiece is clamped.
Sofern die Spanneinrichtung auch ein Arretierelement und den genannten zweiten Zylinder aufweist, wird vorzugsweise dieser zweite Zylinder ebenfalls durch die pneumatische und/oder hydraulische Schaltung derart mit dem ersten und dem dritten Zylinder sowie mit dem gemeinsamen ersten und dem zweiten Druckanschluss gekoppelt, dass bei der Druckbeaufschlagung des ersten Druckanschlusses - und entsprechend drucklosem zweiten Anschluss - automatisch zunächst der erste Zylinder so betrieben wird, dass das zweite Spannelement in die Spannposition gefahren wird, dann mittels des zweiten Zylinders das Arretierelement in die Arretierstellung gebracht wird und schließlich der dritte Zylinder wie vorbeschrieben zum Festspannen des Werkstücks betrieben wird. Das heißt, alle drei Zylinder werden durch die Schaltung, welche aus Druckleitungen und ggf. einem oder mehreren druckbetätigten Ventilen besteht, miteinander so gekoppelt, dass der komplette Ablauf zum Spannen eines Werkstücks mit beispielsweise nur einem einzelnen 5/2-Wegeventil (5 Anschlüsse, 2 Stellungen) gesteuert werden kann. If the clamping device also a locking element and the above has second cylinder, this second cylinder is preferably also by the pneumatic and / or hydraulic circuit with the first and the third cylinder as well as with the common first and the second pressure port coupled that at Pressurization of the first pressure connection - and accordingly unpressurized second connection - automatically the first cylinder like this is operated that the second clamping element is moved into the clamping position is, then by means of the second cylinder, the locking element in the Is brought into the locking position and finally like the third cylinder is operated for clamping the workpiece. This means, all three cylinders are through the circuit, which consists of pressure lines and possibly one or more pressure actuated valves coupled in such a way that the complete process for clamping a workpiece with for example, only a single 5/2-way valve (5 connections, 2 Positions) can be controlled.
Eine solche Schaltung lässt sich besonders kostengünstig und platzsparend dadurch realisieren, dass der erste Zylinder mit dem ersten Kolben und/oder der zweite Zylinder mit dem zweiten Kolben so ausgebildet sind, dass bei einer Druckbeaufschlagung des ersten Druckanschlusses jeweils der Druck, wenn sich der Kolben in dem betreffenden Zylinder in einer bestimmten Position oder einem bestimmten Positionsbereich befindet, über den jeweiligen Zylinder an einen nachfolgenden Zylinder und/oder ein Steuerventil weitergeleitet wird. Das heißt, die Zylinder selber dienen bei einem solchen Ausführungsbeispiel nicht nur als Arbeitszylinder, sondern gleichzeitig als Schaltventile. Such a circuit can be particularly inexpensive and space-saving thereby realize that the first cylinder with the first piston and / or the second cylinder with the second piston are designed so that at a pressurization of the first pressure connection, the pressure, if the piston in the cylinder in question is in a certain Position or a specific position range over which respective cylinder to a subsequent cylinder and / or Control valve is forwarded. That means the cylinders themselves serve such an embodiment not only as a cylinder, but at the same time as switching valves.
Mittels derartiger erfindungsgemäßer hydraulischer oder pneumatischer Schaltungen können im Übrigen prinzipiell auch mehrere Spanneinrichtungen parallel durch ein geeignetes Ventil betätigt werden, in dem die beiden Druckanschlüsse der Schaltungen einfach parallel zueinander geschaltet werden. By means of such hydraulic or pneumatic according to the invention In principle, circuits can also have several circuits Clamping devices are operated in parallel by a suitable valve in which the two pressure connections of the circuits simply parallel to each other be switched.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Es stellen dar: The invention is illustrated below using an exemplary embodiment attached drawings described in more detail. They represent:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung in der Spannposition; Figure 1 is a perspective view of a clamping device according to the invention in the clamping position.
Fig. 2 einen Schnitt durch die Spanneinrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittebene I mit dem zweiten Spannelement in der Entspannposition; FIG. 2 shows a section through the tensioning device according to FIG. 1 along the section plane I with the second tensioning element in the relaxation position;
Fig. 3 einen Schnitt gemäß Fig. 2, jedoch mit dem zweiten Spannelement in der Spannposition; Fig. 3 is a section according to Figure 2, but with the second clamping element in the clamping position.
Fig. 4 einen Schnitt durch die Spanneinrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittebene II mit dem Arretierbolzen in der Freistellung; Fig. 4 is a section through the clamping device of Figure 1 taken along the sectional plane II with the locking bolt in the exemption.
Fig. 5 einen Schnitt gemäß Fig. 4, jedoch mit dem Arretierbolzen in der Blockierstellung; FIG. 5 shows a section according to FIG. 4, but with the locking bolt in the blocking position;
Fig. 6 einen Schnitt durch die Spanneinrichtung gemäß Fig. 1 entlang der Schnittebene III mit dem Kniehebel in der gebeugten Position; Fig. 6 is a section through the clamping device of Figure 1 taken along the sectional plane III with the knee lever in the flexed position.
Fig. 7 einen Schnitt durch die Spanneinrichtung gemäß Fig. 1 wie in Fig. 6, jedoch mit gestrecktem Kniehebel; Fig. 7 is a section through the clamping device shown in Figure 1 as in Figure 6, but with the knee lever..;
Fig. 8 eine schematische Darstellung der pneumatischen Steuerung der Spanneinrichtung gemäß den Fig. 1 bis 7. Fig. 8 is a schematic illustration of the pneumatic control of the clamping device according to FIGS. 1 to 7.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel einer Spanneinrichtung S weist erfindungsgemäß als Hauptbestandteile ein erstes Spannelement 1 und ein damit über einen Hebelmechanismus 3, 4 verbundenes zweites Spannelement 2 auf. According to the invention, the exemplary embodiment of a tensioning device S shown in the figures has, as main components, a first tensioning element 1 and a second tensioning element 2 connected thereto via a lever mechanism 3 , 4 .
Das erste Spannelement 1 besteht aus einem blockartigen Basisteil 17, welches mit einer Unterseite fest auf einem Maschinentisch oder dergleichen befestigt werden kann. Auf der Oberseite befindet sich in einem vorderen Bereich, in dem das Werkstück eingespannt wird, eine über die gesamte Breite des Basisteils 17 verlaufende feste Spannpratze 15 oder Spannbacke mit einer nach oben weisenden Andruckfläche 13. Ungefähr im mittleren Bereich des Basisteils 17 des ersten Spannelements 1 ist eine mit ihrer Längsachse parallel zur Spannpratze 15 verlaufende Welle 7 im Basisteil 17 gelagert. An dieser Welle 7 sind endseitig, d. h. seitlich des Basisteils 17, jeweils Hebel 3 drehfest befestigt, so dass bei einem Verdrehen der Welle 7 diese Hebel 3 verschwenkt werden. An seinem oberen freien Ende ist das parallel verschwenkbare Hebelpaar über Drehgelenke 8 mit dem zweiten Spannelement 2 verbunden. The first clamping element 1 consists of a block-like base part 17 , which can be securely fastened to a machine table or the like with an underside. On the upper side, in a front area in which the workpiece is clamped, there is a fixed clamping claw 15 or clamping jaw running over the entire width of the base part 17 , with a pressing surface 13 pointing upwards. Approximately in the central region of the base part 17 of the first clamping element 1 , a shaft 7 running with its longitudinal axis parallel to the clamping claw 15 is mounted in the base part 17 . At the end of this shaft 7 , ie laterally of the base part 17 , levers 3 are each fixed in a rotationally fixed manner, so that when the shaft 7 is turned, these levers 3 are pivoted. At its upper free end, the pair of levers which can be pivoted in parallel is connected to the second clamping element 2 via swivel joints 8 .
Das zweite Spannelement 2 besteht hierbei aus einem im Wesentlichen plattenförmigen Trägerstück 18, welches an einer Unterseite an der vorderen Kante zwei bewegliche, tellerartige Spannpratzen 16 aufweist, deren Unterseiten die Andruckflächen 14 des zweiten Spannelements 2 bilden. Die tellerförmigen Spannpratzen 16 sind jeweils über einen in das Trägerstück 18 eingeschraubten Haltepin 19 mit dem Trägerstück 18 verbunden, welcher endseitig zur gelenkigen Verbindung mit der Spannpratze 16 ein Kugelgelenk aufweist. Die Spannpratzen 16 des zweiten Spannelements 2 befinden sich in einer in Fig. 1 dargestellten Spannposition direkt oberhalb der Spannpratze 15 des ersten, feststehenden Spannelements 1, so dass sich die Andruckflächen 13, 14 der Spannpratzen 15, 16 gegenüberliegen. The second clamping element 2 here consists of a substantially plate-shaped carrier piece 18 , which has two movable, plate-like clamping claws 16 on its underside, the undersides of which form the pressure surfaces 14 of the second clamping element 2 . The plate-shaped clamping claws 16 are each connected via a retaining pin 19 screwed into the carrier piece 18 to the carrier piece 18 , which has a ball joint at the end for the articulated connection with the clamping claw 16 . The clamping claws 16 of the second clamping element 2 are in a clamping position shown in FIG. 1 directly above the clamping claw 15 of the first, fixed clamping element 1 , so that the pressure surfaces 13 , 14 of the clamping claws 15 , 16 lie opposite one another.
Die Spannpratze 15 ist lösbar mit dem Basisteil 17 verbunden, so dass die Spannpratze 15 auch gegen eine anders geformte Spannpratze 15 ausgetauscht werden kann. Dasselbe gilt dementsprechend für die Spannpratzen 16 am Trägerstück 18 des zweiten Spannelements 2. The clamping claw 15 is detachably connected to the base part 17 , so that the clamping claw 15 can also be exchanged for a differently shaped clamping claw 15 . The same applies accordingly to the clamping claws 16 on the carrier piece 18 of the second clamping element 2 .
Die beiden ersten Hebel 3 sind jeweils im mittleren Bereich entlang der Längskanten des Trägerstücks 18 des zweiten Spannelements 2 gelenkig an dem Trägerstück 18 befestigt. Mit Hilfe des Hebelpaars 3 lässt sich somit das zweite Spannelement 2 um den durch die Welle 7 vorgegebenen Drehpunkt um das erste Spannelement 1 schwenken. The two first levers 3 are each articulated to the support piece 18 in the central region along the longitudinal edges of the support piece 18 of the second clamping element 2 . With the help of the lever pair 3 , the second clamping element 2 can thus be pivoted about the pivot point predetermined by the shaft 7 around the first clamping element 1 .
An ihrem jeweils den Spannpratzen 15, 16 gegenüberliegenden, rückwärtigen Ende sind das erste Spannelement 1 und das zweite Spannelement 2 über einen Kniehebel 4 miteinander verbunden. Dieser Kniehebel weist einen ersten, unteren Kniehebelschenkel 5 und einen damit über ein Kniegelenk 11 verbundenen zweiten, oberen Kniehebelschenkel 6a auf. The first clamping element 1 and the second clamping element 2 are connected to one another at their rear ends opposite the clamping claws 15 , 16 via a toggle lever 4 . This toggle lever has a first, lower toggle lever leg 5 and a second, upper toggle lever leg 6 a connected to it via a knee joint 11 .
Der erste Kniehebelschenkel 5 ist an seinem dem Kniegelenk 11 gegenüberliegenden freien Ende mit dem ersten Spannelement 1 verbunden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere Kniehebelschenkel 5 aus einem parallel verlaufenden Hebelpaar gebildet, welche einerseits an dem Gelenk 12 jeweils mit dem Basisteil 17 des ersten Spannelements 1 verbunden sind, und welche andererseits im Kniegelenk 11 über einen Bolzen miteinander verbunden sind. Zwischen diesem Hebelpaar des unteren Kniehebelschenkels 5 verläuft ein Winkelhebel 6 derart, dass der eine Schenkel 6a des Winkelhebels 6 den oberen Kniehebelschenkel 6a bildet und der untere Schenkel 6b des Winkelhebels 6 als Hebelarm 6b zwischen dem Hebelpaar des unteren Kniehebelschenkels 5 zum hinteren Ende des Basisteils 17 des ersten Spannelements 1 verläuft. Im Scheitelpunkt des Winkelhebels 6 befindet sich eine Bohrung, durch welche unter Bildung des Kniegelenks 11 der Bolzen verläuft, welcher die beiden oberen Enden des Hebelpaars des unteren Kniehebelschenkels 5 verbindet. The first toggle lever leg 5 is connected to the first tensioning element 1 at its free end opposite the knee joint 11 . In the illustrated embodiment, the lower toggle lever leg 5 is formed from a pair of parallel levers which are connected on the one hand at the joint 12 to the base part 17 of the first tensioning element 1 and which are connected to one another in the knee joint 11 via a bolt. Between this pair of levers of the lower elbow lever leg 5 an angle lever 6 extends so that one leg 6a of the angled lever 6 the upper elbow lever leg forms 6a and the lower leg 6 b of the angled lever 6 as a lever arm 6 b between the pair of levers to the rear of the lower elbow lever leg 5 End of the base part 17 of the first clamping element 1 extends. At the apex of the angle lever 6 there is a bore through which the bolt runs, forming the knee joint 11 , which connects the two upper ends of the pair of levers of the lower toggle lever leg 5 .
Obenseitig wird der obere Kniehebelschenkel 6a mit einem Bolzen 10 zwischen zwei parallelen, kurzen Befestigungslaschen 9 gelenkig gehalten, die an der Hinterkante des Trägerstücks 18 des zweiten Spannelements 2 befestigt sind. Der durch den unteren Winkelschenkel 6b des Winkelhebels 6 gebildete Hebelarm 6b endet in einer im hinteren Teil des ersten Spannelements 1 befindlichen Ausnehmung und ist dort mit einem Antrieb gekoppelt, um den Kniehebel 4 zu strecken und zu beugen. Durch die spezielle Konstruktion mit einem aus einem Hebelpaar gebildeten unteren Kniehebelschenkel 5 und zwei parallelen Befestigungslaschen 9 am zweiten Spannelement verläuft der Winkelhebel 6 zentral auf der Symmetrieachse der beiden Spannelemente 1, 2, so dass eine Betätigung des Winkelhebels 6nicht zu einer unerwünschten Verkantung der Spannelemente 1, 2 quer zur Schwenkachse zueinander führt. On the upper side, the upper toggle lever leg 6 a is articulated with a bolt 10 between two parallel, short fastening tabs 9 , which are fastened to the rear edge of the carrier piece 18 of the second clamping element 2 . The lever arm 6 through the lower angle leg of the angle lever 6 b 6 b formed ends 1 a recess located in the rear of the first clamping element and is coupled there with a drive, in order to stretch the knee lever 4 and to bend. The special design with a formed of a pair of levers lower toggle lever arms 5 and two parallel fastening lugs 9 on the second clamping element, the angle lever 6 extends centrally on the axis of symmetry of the two clamping members 1, 2 so that an operation does not lead to unwanted tilting of the clamping elements of the angle lever 6 1 , 2 leads to each other transversely to the pivot axis.
Die Funktion des gesamten Hebelmechanismus ist wie folgt:
Durch die Verbindung des ersten Spannelements 1 mit dem zweiten
Spannelement 2 über das Paar von ersten Hebeln 3 sowie über den
Kniehebel 4 wird durch die Welle 7 und die Drehgelenke 8, 10, 12 ein
Gelenkviereck gebildet. Dadurch wird das zweiten Spannelement 2 beim
Verschwenken von der Entspannposition in die Spannposition wie in einem
Parallelogrammmechanismus so geführt, dass die Andruckfläche 14 an den
Spannpratzen 16 des zweiten Spannelements in etwa immer parallel zu den
Andruckflächen 13 der Spannpratze 15 des ersten Spannelements stehen.
Dies wird sehr gut aus den Fig. 2 und 3 deutlich.
The function of the entire lever mechanism is as follows:
By connecting the first tensioning element 1 to the second tensioning element 2 via the pair of first levers 3 and via the toggle lever 4 , a quadrilateral joint is formed by the shaft 7 and the rotary joints 8 , 10 , 12 . As a result, when pivoting from the relaxed position into the clamping position, the second clamping element 2 is guided as in a parallelogram mechanism such that the pressure surface 14 on the clamping claws 16 of the second clamping element are approximately always parallel to the pressure surfaces 13 of the clamping claw 15 of the first clamping element. This is very clearly shown in FIGS. 2 and 3.
Die Fig. 2 und 3 zeigen außerdem den Antrieb, mit dem das zweite Spannelement 2 von der Entspannposition (Fig. 2) in die Spannposition (Fig. 3) verfahren wird. Hierzu befindet sich auf der Welle 7 ein Ritzel 24, welches in eine Zahnstange 23 eingreift, die im Inneren des Basisteils 17 des ersten Spannelements 1 quer zur Wellenachse verlaufend gelagert ist. Die. Zahnstange 23 ist mit einer Kolbenstange 22 eines in einem ersten Zylinder 20 gelagerten ersten Kolbens 21 verbunden. Der erste Zylinder 20 befindet sich hierbei ebenfalls innerhalb des Basisteils 17 unterhalb der sich über die Breite des Basisteils 17 erstreckenden Spannpratze 15. Die Kolbenstange 22 mit der daran anschließenden Zahnstange 23 verläuft dabei unterhalb der Welle 7. Die Welle 7 ist daher relativ weit oben unterhalb der Oberfläche des Basisteils 17 des ersten Spannelements 1 angeordnet. Figs. 2 and 3 also show the drive with which the second clamping element 2 is moved from the unclamping position (Fig. 2) in the clamping position (Fig. 3). For this purpose, there is a pinion 24 on the shaft 7 which engages in a toothed rack 23 which is mounted in the interior of the base part 17 of the first clamping element 1 and extends transversely to the shaft axis. The. Rack 23 is connected to a piston rod 22 of a first piston 21 mounted in a first cylinder 20 . The first cylinder 20 is also located inside the base part 17 below the clamping claw 15 which extends over the width of the base part 17 . The piston rod 22 with the adjoining toothed rack 23 runs below the shaft 7 . The shaft 7 is therefore arranged relatively far above the surface of the base part 17 of the first clamping element 1 .
In der in Fig. 2 dargestellten Ausgangsstellung des Kolbens 21 befindet sich das zweite Spannelement 2 in der Entspannposition. Das gesamte Spannelement 2 mit dem Hebelmechanismus 3, 4 ist hierbei ein ganzes Stück unterhalb der durch die Andruckfläche 13 der Spannpratze 15 des ersten Spannelements 1 definierten Ebene E, welche ja die Auflagefläche für das Werkstück ist, versenkt. In the starting position of the piston 21 shown in FIG. 2, the second clamping element 2 is in the relaxed position. The entire clamping element 2 with the lever mechanism 3 , 4 is in this case quite a bit below the plane E defined by the pressure surface 13 of the clamping claw 15 of the first clamping element 1 , which is the supporting surface for the workpiece.
Wird dagegen der erste Kolben 21 im ersten Zylinder 20 auf der der Kolbenstange 22 gegenüberliegenden Seite mit Druckluft beaufschlagt, wird durch die Zahnstange 23 und über das Ritzel 24 die Welle 7 um ihre eigene Achse gedreht und das zweite Spannelement 2 wird nach oben in die Spannposition gemäß Fig. 3 geschwenkt. Hierbei wird das zweite Spannelement 2 über den Totpunkt hinweggeschwenkt, d. h. über den Punkt, in dem die ersten Hebel 3 senkrecht zur Oberfläche des ersten Spannelements 1 stehen. In der Spannposition verläuft daher das erste Hebelpaar 3 in einer stabilen Lage wieder leicht schräg zur Verbindungsachse der Andruckflächen 13, 14 der beiden Spannelemente 1, 2 und kann nur durch eine äußere Kraft bzw. durch die Drehung der Welle 7 zurückgeschwenkt werden. If, on the other hand, the first piston 21 in the first cylinder 20 is pressurized with compressed air on the side opposite the piston rod 22 , the toothed rack 23 and the pinion 24 rotate the shaft 7 about its own axis and the second clamping element 2 is moved upwards into the clamping position pivoted according to FIG. 3. Here, the second clamping element 2 is pivoted past the dead center, ie over the point at which the first levers 3 are perpendicular to the surface of the first clamping element 1 . In the clamping position, therefore, the first pair of levers 3 in a stable position again runs slightly obliquely to the connecting axis of the pressure surfaces 13 , 14 of the two clamping elements 1 , 2 and can only be pivoted back by an external force or by the rotation of the shaft 7 .
Um zusätzlich ein Zurückklappen des zweiten Spannelements 2 von der Spannposition durch eine äußere Krafteinwirkung zu verhindern, befindet sich innerhalb des Basisteils 17 des ersten Spannelements 1 ein Arretierbolzen 28, welcher die Welle 7 blockiert. Dieser Arretierbolzen 28 verfährt hierzu gegen eine Anschlagfläche 29 in der Welle 7. Die Anschlagfläche 29 wird einfach durch den Grund einer in die Welle 7 quer zur Wellenlängsachse eingebrachten Nut gebildet. Der Arretierbolzen 28 ist zum Verfahren von einer Freistellung, in welcher die Welle 7 nicht blockiert wird (Fig. 4), in eine Blockierstellung (Fig. 5), in welcher die Welle 7 durch den Sperrbolzen 28 blockiert wird, mit einer an einem zweiten Kolben 26 angeordneten zweiten Kolbenstange 27 verbunden. Der zweite Kolben 26 verläuft in einem parallel zum ersten Zylinder 20 im Basisteil 17 angeordneten zweiten Zylinder 25. In order to additionally prevent the second clamping element 2 from folding back from the clamping position due to an external force, there is a locking bolt 28 within the base part 17 of the first clamping element 1 , which blocks the shaft 7 . For this purpose, this locking bolt 28 moves against a stop surface 29 in the shaft 7 . The stop surface 29 is simply formed by the bottom of a groove made in the shaft 7 transversely to the shaft longitudinal axis. The locking bolt 28 is for moving from an exemption in which the shaft 7 is not blocked ( FIG. 4) to a blocking position ( FIG. 5) in which the shaft 7 is blocked by the locking bolt 28 , with one on a second Piston 26 arranged second piston rod 27 connected. The second piston 26 runs in a second cylinder 25 arranged in the base part 17 parallel to the first cylinder 20 .
Das in der Spannposition befindliche Spannelement 2 wird dann, nachdem die Welle 7 durch den Arretierbolzen 28 blockiert ist, gegen ein im Spannbereich zwischen den beiden Andruckflächen 13, 14 der Spannelemente 1, 2 befindliches Werkstück (nicht dargestellt) gedrückt, so dass das Werkstück fest zwischen den Andruckflächen 13, 14 eingespannt ist. Dieser Spannvorgang wird mittels des Kniehebels 4 durchgeführt, wie dies in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist. The clamping element 2 located in the clamping position is then, after the shaft 7 is blocked by the locking bolt 28 , pressed against a workpiece (not shown) located in the clamping region between the two pressure surfaces 13 , 14 of the clamping elements 1 , 2 , so that the workpiece is fixed is clamped between the pressure surfaces 13 , 14 . This tensioning process is carried out by means of the toggle lever 4 , as shown in FIGS. 6 and 7.
In der Spannposition befindet sich der Kniehebel 4 zunächst in einer gebeugten Stellung (Fig. 6), in welcher der untere Winkelschenkel 6b des Winkelhebels 6 im Wesentlichen parallel zu den unteren Kniehebelschenkeln 5 verläuft. An seinem unteren Ende 34 ist der Winkelhebel 6 in der Ausnehmung des Basisteils 17 über einen Bolzen 33 mit einem nach unten offenen, hakenähnlichen Ende 34 einer dritten Kolbenstange 32verbunden, welche wiederum mit einem in einem dritten Zylinder 30 gelagerten dritten Kolben 31 verbunden ist. Dieser dritte Zylinder 30 ist parallel zum ersten Zylinder 20 und zum zweiten Zylinder 25 innerhalb des Basisteils 17 des ersten Spannelements 1 angeordnet. Sofern der dritte Kolben 31 auf der von der Kolbenstange 32 wegweisenden Seite innerhalb des Zylinders 30 mit Druckluft beaufschlagt wird, befindet sich der Kolben 31 in einer hinteren Position, in welcher der Kniehebel gebeugt ist, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist. In dieser "Beugeposition" stehen das erste Spannelement 1 und das zweite Spannelement 2 bzw. deren Andruckflächen 13, 14 in etwa parallel zueinander. In the clamping position, the toggle lever 4 is initially in a bent position ( FIG. 6), in which the lower angle leg 6 b of the angle lever 6 runs essentially parallel to the lower toggle lever legs 5 . At its lower end 34 , the angle lever 6 is connected in the recess of the base part 17 via a bolt 33 to a downwardly open, hook-like end 34 of a third piston rod 32 , which in turn is connected to a third piston 31 mounted in a third cylinder 30 . This third cylinder 30 is arranged parallel to the first cylinder 20 and the second cylinder 25 within the base part 17 of the first clamping element 1 . If the third piston 31 is pressurized with compressed air on the side facing away from the piston rod 32 within the cylinder 30 , the piston 31 is in a rear position in which the toggle lever is bent, as shown in FIG. 6. In this “bending position”, the first clamping element 1 and the second clamping element 2 or their pressure surfaces 13 , 14 are approximately parallel to one another.
Wird der Kolben 31 im Zylinder 30 auf Seiten der Kolbenstange 32 mit Druckluft beaufschlagt, so wird automatisch das untere Ende des Winkelhebels 6 mittels des Bolzens 33 und des hakenförmigen Endes 34 der Kolbenstange 32 in eine vordere Position gezogen, so dass der Kniehebel 4 gestreckt wird und seine maximale Länge erreicht (Fig. 7). Hierdurch wird das zweite, bewegliche Spannelement 2 um die durch die Drehgelenke 8 gebildete Achse nach vorne gekippt, d. h. die Andruckfläche 14 wird in Richtung der Andruckfläche 13 gedrückt, wodurch ein sich im Spannbereich zwischen den beiden Andruckflächen 13, 14 befindliches Werkstück festgespannt wird. In diesem gespannten Zustand bei gestrecktem Kniehebel 4 hält das zweite Spannelement 2 das Werkstück mit hoher Kraft fest. Ein Vorteil dieser Konstruktion besteht dabei insbesondere darin, dass in dem gespannten Zustand selbst bei Ausfall der Druckluft das Werkstück eingespannt bleibt, da ohne zusätzliche äußere Kräfte keinerlei Kräfte so auf den Kniehebel 4 wirken, dass dieser aus der Strecklage in die Beugelage zurückkommt. If the piston 31 in the cylinder 30 on the side of the piston rod 32 is pressurized with compressed air, the lower end of the angle lever 6 is automatically pulled into a front position by means of the bolt 33 and the hook-shaped end 34 of the piston rod 32 , so that the toggle lever 4 is extended and reaches its maximum length ( Fig. 7). As a result, the second, movable clamping element 2 is tilted forward about the axis formed by the rotary joints 8 , ie the pressure surface 14 is pressed in the direction of the pressure surface 13 , whereby a workpiece located in the clamping area between the two pressure surfaces 13 , 14 is clamped. In this clamped state with the toggle lever 4 extended , the second clamping element 2 holds the workpiece firmly with high force. An advantage of this construction is in particular that the workpiece remains clamped in the clamped state even if the compressed air fails, since no forces act on the toggle lever 4 without additional external forces such that it returns from the extended position to the flexed position.
Zum Ausspannen eines Werkstücks wird der dritte Kolben 31 im dritten Zylinder 30 wieder in die linke Position gemäß Fig. 6 gebracht. Dann wird der zweite Kolben 26 im zweiten Zylinder 25 wieder in die rechte Position verbracht (Fig. 4), so dass der Arretierbolzen 28 die Welle 7 freigibt. Anschließend wird durch eine Bewegung des ersten Kolbens 21 im ersten Zylinder 20 in die rechte Position gemäß Fig. 2 das zweite Spannelement 2 wieder in die Entspannposition bewegt. To unclamp a workpiece, the third piston 31 in the third cylinder 30 is brought back into the left position according to FIG. 6. Then the second piston 26 is brought back into the right position in the second cylinder 25 ( FIG. 4), so that the locking bolt 28 releases the shaft 7 . Subsequently, by moving the first piston 21 in the first cylinder 20 into the right position according to FIG. 2, the second clamping element 2 is moved back into the relaxed position.
Fig. 8 zeigt eine besonders bevorzugte pneumatische Schaltung zur Ansteuerung des in den Fig. 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiels der Spanneinrichtung. Fig. 8 shows a particularly preferred pneumatic circuit for control of the embodiment of the clamping device shown in Figs. 1 to 7.
Die drei Zylinder 20, 25, 30 sind hierbei über Druckluftleitungen und über ein 3/2-Wegeventil 42 so untereinander und mit zwei Druckluft-Eingängen 40, 41 der Schaltungsanordnung verbunden, dass lediglich entweder am Eingang 40 oder am Eingang 41 Druckluft angelegt werden muss - wobei jeweils der andere Eingang drucklos ist - um das bewegliche zweite Spannelement 2 automatisch in die gewünschte Position zu verfahren, die Welle 7 zu blockieren bzw. die Blockade aufzuheben und um den Kniehebel 4 zu beugen oder zu strecken. Durch den speziellen Aufbau der Pneumatikschaltung ist dabei dafür gesorgt, dass automatisch das Verfahren der Zylinder in der richtigen zeitlichen Reihenfolge abläuft. Der komplette Ablauf ist mit nur einem einzelnen 5/2-Wegeventil 35 steuerbar. The three cylinders 20 , 25 , 30 are connected to one another and to two compressed air inlets 40 , 41 of the circuit arrangement via compressed air lines and via a 3/2-way valve 42 such that compressed air only has to be applied either to the inlet 40 or to the inlet 41 - The other input is depressurized - to automatically move the movable second clamping element 2 into the desired position, to block the shaft 7 or to remove the blockage and to bend or stretch the toggle lever 4 . The special structure of the pneumatic circuit ensures that the cylinder moves automatically in the correct chronological order. The entire process can be controlled with just a single 5/2-way valve 35 .
Zwei der Anschlüsse des 5/2-Wegeventile sind hierbei an die Eingänge 40, 41 der Pneumatikschaltung angeschlossen, von den anderen drei Anschlüssen ist ein erster Anschluss 36 mit Druckluft beaufschlagt, die anderen beiden Anschlüsse 37, 38 sind mit Entlüftungsdüsen versehen. Two of the connections of the 5/2-way valve are connected to the inputs 40 , 41 of the pneumatic circuit, of the other three connections, a first connection 36 is pressurized with compressed air, the other two connections 37 , 38 are provided with ventilation nozzles.
In der in Fig. 8 dargestellten Position ist der mit Druckluft beaufschlagte Anschluss 36 des 5/2-Wegeventils 35 mit dem zweiten Eingang 41 verbunden, so dass dieser zweite Eingang 41 mit Druckluft beaufschlagt ist. Der erste Eingang 40 der Pneumatikschaltung ist dagegen mit einem der zur Entlüftung dienenden Anschlüsse 38 des 5/2-Wegeventils 35 verbunden. In the position shown in FIG. 8, the connection 36 of the 5/2-way valve 35 to which compressed air is applied is connected to the second inlet 41 , so that this second inlet 41 is acted upon by compressed air. The first input 40 of the pneumatic circuit, on the other hand, is connected to one of the connections 38 of the 5/2-way valve 35 used for ventilation.
Der weitere zur Entlüftung vorgesehene Anschluss 37 ist ohne Funktion. In dieser Position handelt es sich um die Ruheposition des 5/2-Wegeventils 35, in welcher das Ventil 35 durch eine Federlagerung 39 gehalten wird. Da der zweite Eingang 41 der Pneumatikschaltung mit Druckluft beaufschlagt ist und der erste Eingang 40 aufgrund der Verbindung mit dem Entlüftungsanschluss 38 drucklos ist, befinden sich die Kolben 21, 26, 31 in den Zylindern 20, 25, 30 jeweils in den Positionen, dass das zweite Spannelement 2 in der Entspannposition ist. The further connection 37 provided for ventilation has no function. This position is the rest position of the 5/2-way valve 35 , in which the valve 35 is held by a spring bearing 39 . Since the second input 41 of the pneumatic circuit is pressurized with compressed air and the first input 40 is depressurized due to the connection to the venting connection 38 , the pistons 21 , 26 , 31 in the cylinders 20 , 25 , 30 are each in the positions that the second clamping element 2 is in the relaxation position.
Das Einspannen eines Werkstücks erfolgt dann durch Betätigung des 5/2- Wegeventils 35 in eine rechte Position entgegen der Federkraft der Federlagerung 39. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer elektronisch angesteuerten, pneumatisch betätigten Vorsteuerung 54 oder durch eine Handraste 53 erfolgen. In dieser Position (nicht dargestellt) ist schließlich der mit Druckluft beaufschlagte Anschluss 36 des 5/2-Wegeventils 35 mit dem ersten Eingang 40 der Pneumatikschaltung verbunden. Dagegen ist der zweite Eingang 41 der Pneumatikschaltung mit einem Entlüftungsanschluss 37 verbunden und folglich drucklos. A workpiece is then clamped by actuating the 5/2-way valve 35 into a right position against the spring force of the spring bearing 39 . This can be done, for example, with the aid of an electronically controlled, pneumatically operated pilot control 54 or with a hand catch 53 . In this position (not shown), the connection 36 of the 5/2-way valve 35 to which compressed air is applied is finally connected to the first input 40 of the pneumatic circuit. In contrast, the second input 41 of the pneumatic circuit is connected to a venting connection 37 and is consequently depressurized.
Sobald der erste Eingang 40 der Pneumatikschaltung mit Druckluft beaufschlagt wird, liegt am vorderen Eingang 46 des ersten Zylinders 20 auf der der Kolbenstange 22 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 21 Druckluft an, so dass der Kolben 21 innerhalb des ersten Zylinders 20 in eine rechte Position verschoben wird. Dadurch wird das zweite Spannelement 2 in die Spannposition geschwenkt. Der Kolben 21 im Zylinder 20 wird dabei soweit in die rechte Position geschoben, bis er über einen Druckluftausgang 47 hinweg verschoben ist, über den die Druckluft 47 dann an einen Anschluss 43 eines 3/2-Wegeventils 42 weitergegeben wird. As soon as compressed air is applied to the first inlet 40 of the pneumatic circuit, compressed air is present at the front inlet 46 of the first cylinder 20 on the side of the piston 21 opposite the piston rod 22 , so that the piston 21 is displaced into a right position within the first cylinder 20 , As a result, the second clamping element 2 is pivoted into the clamping position. The piston 21 in the cylinder 20 is pushed into the right position until it is displaced via a compressed air outlet 47 , via which the compressed air 47 is then passed on to a connection 43 of a 3/2-way valve 42 .
Dieses 3/2-Wegeventil 42 ist im Deckel 50 des Basisteils 17 integriert (Fig. 1), wodurch die Spanneinrichtung S insgesamt äußerst kompakt ist. Das 3/2-Wegeventil 42 wird direkt über den druckluftbeaufschlagten ersten Eingang 40 der Pneumatikschaltung in die linke Position verschoben, so dass der am Anschluss 43 des 3/2-Wegeventils 42 anliegende Druck an den Anschluss 45 dieses Ventils 42 und von dort an einen Eingang 51 des zweiten Zylinders 25 weitergeleitet wird. Durch diese Druckluft wird dann automatisch der Kolben 26 im zweiten Zylinder 25 entgegen einer Druckfeder in die ganz rechte Position geschoben, wodurch der Arretierbolzen 28 in die Blockierposition fährt und die Welle 7 blockiert. Auch in dem Zylinder 25 wird dabei der Kolben 26 soweit verschoben, bis er über einen Druckluftausgang 52 im zweiten Zylinder 25 hinweggeschoben ist. This 3/2-way valve 42 is integrated in the cover 50 of the base part 17 ( FIG. 1), as a result of which the tensioning device S is extremely compact overall. The 3/2-way valve 42 is moved directly to the left position via the compressed air-loaded first input 40 of the pneumatic circuit, so that the pressure present at the connection 43 of the 3/2-way valve 42 is connected to the connection 45 of this valve 42 and from there to one Input 51 of the second cylinder 25 is forwarded. This compressed air then automatically pushes the piston 26 in the second cylinder 25 against a compression spring into the far right position, as a result of which the locking bolt 28 moves into the blocking position and blocks the shaft 7 . The piston 26 is also displaced in the cylinder 25 until it is pushed over a compressed air outlet 52 in the second cylinder 25 .
Der Druck wird somit über diesen Ausgang 52 des zweiten Zylinders 25 an einen Eingang 50 des dritten Zylinders 30 weitergegeben, wodurch der in diesem Zylinder 30 gelagerte Kolben 31 in die ganz linke Position verschoben wird. Hierdurch wird der Kniehebel 4 in die Streckposition gefahren, d. h. das Werkstück wird fest eingespannt. Die Entlüftung erfolgt dann über den Ausgang 49 des dritten Zylinders 30 und den damit verbundenen zweiten Eingang 41 der Pneumatikschaltung, welche über das 5/2-Wegeventil 35 mit einem Entlüftungsanschluss 37 verbunden ist. The pressure is thus passed on via this outlet 52 of the second cylinder 25 to an inlet 50 of the third cylinder 30 , as a result of which the piston 31 mounted in this cylinder 30 is displaced into the leftmost position. As a result, the toggle lever 4 is moved into the extended position, ie the workpiece is clamped firmly. The venting then takes place via the output 49 of the third cylinder 30 and the associated second input 41 of the pneumatic circuit, which is connected to a venting connection 37 via the 5/2-way valve 35 .
Wird später zum Entspannen das 5/2-Wegeventil wieder in die linke Position zurückbewegt (entsprechend Fig. 8), so wird wieder der zweite Eingang 41 der Pneumatikschaltung mit Druckluft beaufschlagt, und der erste Eingang 40 der Pneumatikschaltung ist wieder mit dem Entlüftungsanschluss 38 des 5/2-Wegeventils 35 verbunden. If the 5/2-way valve is later moved back to the left position to relax (corresponding to FIG. 8), compressed air is again applied to the second input 41 of the pneumatic circuit, and the first input 40 of the pneumatic circuit is again connected to the venting connection 38 of the 5/2-way valve 35 connected.
Der dritte Zylinder 30 wird folglich auf der der Kolbenstange 32 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 31 über den Eingang 49 mit Druckluft beaufschlagt und der Kolben 31 in die dargestellte Position zurückverfahren. Dadurch wird der Kniehebel 6 gebeugt. The third cylinder 30 is consequently acted upon by compressed air via the inlet 49 on the side of the piston 31 opposite the piston rod 32 and the piston 31 is moved back into the position shown. As a result, the toggle 6 is bent.
Gleichzeitig wird über den Eingang 41 das 3/2-Wegeventil 42 so mit Druckluft beaufschlagt, dass es wieder in die in Fig. 8 dargestellte rechte Position verfährt und somit der Eingang 51 des zweiten Zylinders 25 über den Anschluss 45 des 3/2-Wegeventils 42 wieder mit dem Entlüftungsanschluss 44 verbunden wird. Damit ist der Eingang 51 des zweiten Zylinders 25 drucklos, so dass über die Federlagerung automatisch der zweite Kolben 26 wieder in die in Fig. 8 dargestellte Position verfahren wird, wodurch die Blockierung der Welle 7 aufgehoben wird. At the same time, the 3/2-way valve 42 is acted upon with the compressed air via the input 41 in such a way that it moves again into the right position shown in FIG. 8 and thus the input 51 of the second cylinder 25 via the connection 45 of the 3/2-way valve 42 is connected again to the vent connection 44 . Thus, the inlet 51 of the second cylinder 25 is depressurized, so that the second piston 26 is automatically moved back into the position shown in FIG. 8 via the spring bearing, whereby the blocking of the shaft 7 is released.
Außerdem wird über den zweiten Eingang 41 auch ein dritter Eingang 48 des ersten Zylinders, welcher sich ganz am Ende des ersten Zylinders 20 auf der mit der Kolbenstange 22 verbundenen Seite des Kolbens 21 befindet, mit Druckluft beaufschlagt, wodurch auch der Kolben 21 des ersten Zylinders 20 in die in Fig. 8 dargestellte Position geschoben wird. Somit wird das zweite Spannelement 2 wieder in die Entspannposition zurückgefahren. Der Eingang 46, welcher auf der der Kolbenstange 22 gegenüberliegenden Seite des Kolbens 21 im ersten Zylinder 20 angeordnet ist, ist mit dem nun drucklosen ersten Eingang 40 der Pneumatikschaltung verbunden. In addition, a third inlet 48 of the first cylinder, which is located at the very end of the first cylinder 20 on the side of the piston 21 connected to the piston rod 22 , is also acted upon by compressed air via the second inlet 41 , which also causes the piston 21 of the first cylinder 20 is pushed into the position shown in FIG. 8. The second tensioning element 2 is thus moved back into the relaxation position. The input 46 , which is arranged on the side of the piston 21 opposite the piston rod 22 in the first cylinder 20 , is connected to the now unpressurized first input 40 of the pneumatic circuit.
Die dargestellte Spanneinrichtung hat insgesamt drei wesentliche Vorteile:
Ein Hauptvorteil besteht darin, dass das bewegliche zweite Spannelement 2
komplett unter das Niveau des festen Spannelements 1 abgesenkt werden
kann, so dass es möglich ist, mit derartigen Spanneinrichtungen ein
Werkstück durch wechselseitiges Absenken der beweglichen Spannpratzen
an bis zu fünf Seiten zu bearbeiten, ohne das Werkstück komplett zu
entspannen. Das komplette Abtauchen des beweglichen Spannelements
unter das Niveau der durch das feststehende Spannelement vorgegebenen
Auflageebene garantiert dabei eine kollisionsfreie Bearbeitung des
Werkstücks. Eine typische Einsatzmöglichkeit ist hierbei die
Komplettbearbeitung von Fensterkandeln auf Bearbeitungszentren.
The clamping device shown has three main advantages:
A main advantage is that the movable second clamping element 2 can be lowered completely below the level of the fixed clamping element 1 , so that it is possible to machine a workpiece with such clamping devices by mutually lowering the movable clamping claws on up to five sides without this Relax the workpiece completely. The complete immersion of the movable clamping element below the level of the support level specified by the fixed clamping element guarantees a collision-free machining of the workpiece. A typical application is the complete machining of window candles on machining centers.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber anderen Spanneinrichtungen ist die kompakte Bauform. Die sehr kleine Bauhöhe ermöglicht den Einsatz auch bei sehr beengten Platzverhältnissen. Die geringen Überstände über das zu spannende Werkstück haben den Vorteil, dass Kollisionen zwischen der Spanneinrichtung und einem Bearbeitungsaggregat nahezu ausgeschlossen sind. Another major advantage over other clamping devices is the compact design. The very small height enables use even in very confined spaces. The little overhangs over that Too exciting workpiece have the advantage that collisions between the Clamping device and a processing unit almost impossible are.
Ein weiterer Vorteil besteht in der einfachen Steuerung, welche es erlaubt, den kompletten Ablauf mit nur einem einzelnen, beispielsweise elektropneumatisch angesteuerten Ventil, wie dem dargestellten 5/2-Wegeventil, zu steuern. Another advantage is the simple control, which allows the complete process with just one, for example electropneumatically controlled valve, such as the 5/2-way valve shown control.
Die Spanneinrichtung ist prinzipiell durch leichte Modifikationen an viele Spannaufgaben anpassbar. Insbesondere ist es möglich, die dargestellten Spannpratzen durch andere Spannpratzen oder Spannbacken zu ersetzen und so eine Anpassung an die verschiedensten Werkstücke vorzunehmen. Hierbei kann es sich auch um höhenverstellbare Spannpratzen handeln, welche es ermöglichen, jeweils vor einem Einspannen eines Werkstücks den Spannbereich, d. h. den Abstand zwischen den Andruckflächen der Spannpratzen, genau an die Dicke bzw. die Form des jeweiligen Werkstücks anzupassen. The clamping device is principally due to slight modifications to many Customizable clamping tasks. In particular, it is possible to use the shown Replace claws with other claws or jaws and to adapt to a wide variety of workpieces. These can also be height-adjustable clamps, which make it possible to clamp the workpiece before clamping it Clamping range, d. H. the distance between the pressure surfaces of the Clamping claws, precisely to the thickness or shape of the respective workpiece adapt.
Claims (17)
Priority Applications (1)
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DE2002101671 DE10201671A1 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Work piece chuck device for machining of tables, door/window frames, etc. has second chuck element connected to the first element via two sets of pivoted levers, to be located completely below first element chuck surface |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2002101671 DE10201671A1 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Work piece chuck device for machining of tables, door/window frames, etc. has second chuck element connected to the first element via two sets of pivoted levers, to be located completely below first element chuck surface |
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ID=7712409
Family Applications (1)
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DE2002101671 Withdrawn DE10201671A1 (en) | 2002-01-17 | 2002-01-17 | Work piece chuck device for machining of tables, door/window frames, etc. has second chuck element connected to the first element via two sets of pivoted levers, to be located completely below first element chuck surface |
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2002
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |