DE102022004311A1

DE102022004311A1 - Festklemmeinrichtung und Verfahren zum Festklemmen eines Werkstückträgers oder Werkzeugträgers mittels der Festklemmeinrichtung

Info

Publication number: DE102022004311A1
Application number: DE102022004311.4A
Authority: DE
Inventors: Harald Altstädter
Original assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Gebrueder Heller Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 2022-11-21
Filing date: 2022-11-21
Publication date: 2024-05-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Festklemmeinrichtung zum lösbaren Klemmen von Werkstückträgern oder Werkzeugträgern, mit einem Rotor, in welchem zumindest ein, insbesondere hydraulisch, antreibbarer Aktor angeordnet ist, und mit zumindest einem Klemmelement, das in eine Klemmstellung oder in eine Lösestellung positionierbar ist, wobei das Klemmelement eine Ringfeder ist und der Aktor dazu eingerichtet ist, bei Aktivierung über eine Druckfläche eine Lösekraft FLauf die Ringfeder aufzubringen, wobei die Festklemmeinrichtung derart ausgebildet ist, dass die Ringfeder bei Aktivierung des Aktors durch die Lösekraft FLelastisch verformt und dadurch in die Lösestellung positioniert wird, und die Ringfeder bei Deaktivierung des Aktors in die Klemmstellung positioniert wird, wobei die Ringfeder auch in der Klemmstellung noch eine elastische Verformung aufweist und aus dieser elastischen Verformung eine Klemmkraft FLauf den Werkstückträger oder den Werkzeugträger aufgebracht wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Festklemmeinrichtung zum lösbaren Klemmen von Werkstückträgern oder Werkzeugträgern.
Festklemmeinrichtung zum lösbaren Klemmen von Werkstückträgern oder Werkzeugträgern sind aus dem Stand der Technik in verschiedensten Ausführungen bekannt.
Bekannt sind Werkzeugmaschinen, insbesondere CNC-Bearbeitungszentren, bei denen Werkstückträger in Form von Paletten mittels einer Palettenwechseleinrichtung zwischen einem Rüstplatz und einer Bearbeitungskammer transportiert werden. In der Bearbeitungskammer werden die Paletten mittels mehreren Schwenkspannern an einem Bearbeitungstisch festgeklemmt. Die Schwenkspanner erzeugen durch einen hydraulischen Druck eine hohe Klemmkraft, so dass die Palette sicher gehalten und die auf den Paletten angeordneten Werkstücke bearbeitet werden können. Diese Technik hat sich in der Praxis sehr gut bewährt.
Es gibt jedoch Fälle, bei denen während der Bearbeitung eines Werkstückes sehr hohe Bearbeitungskräfte auftreten. Durch die hohen Bearbeitungskräfte wirken sehr große Kräfte auf die Schwenkspanner, weshalb diese dann einer sehr hohen Belastung ausgesetzt sind. Besonders hohe Kräfte an den Schwenkspannern können auch dann auftreten, wenn durch einen fehlerhaften Programmablauf oder durch eine Fehlbedienung eine Kollision zwischen dem Werkstück und einem relativ zu dem Werkstück beweglichen Maschinenteil wie beispielsweise der Werkzeugspindel auftritt. Dies kann im Extremfall zu einem Bruch von mindestens einem der Schwenkspanner führen. Insbesondere bei Bearbeitungszentren mit rotierendem Werkstück und hoher Werkstückmasse kann dies zu schwerwiegenden Schäden an der Werkzeugmaschine und zu Unfällen führen.
Der Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zu Grunde, eine Festklemmeinrichtung zum lösbaren Klemmen von Werkstückträgern oder Werkzeugträgern zu schaffen, die eine sehr hohe Klemmkraft erzeugt und eine sehr hohe Bruchfestigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Festklemmeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und durch ein Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 10 gelöst.
Demnach weist die erfindungsgemäße Festklemmeinrichtung zum lösbaren Klemmen von Werkstückträgern oder Werkzeugträgern einen Rotor auf, in welchem zumindest ein Aktor angeordnet ist, und zumindest ein Klemmelement, das in eine Klemmstellung oder in eine Lösestellung positionierbar ist. Der Aktor ist vorzugsweise ein hydraulisch angetriebener Aktor. Alternativ kann der Aktor pneumatisch, elektromechanisch, piezoelektrisch oder durch sonstige bekannte Antriebsarten angetrieben werden. Das Klemmelement ist als eine rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse ausgebildete Ringfeder vorgesehen. Der Aktor ist dazu eingerichtet, bei Aktivierung über eine Druckfläche eine Lösekraft F_L auf die Ringfeder aufzubringen. Die Festklemmeinrichtung ist derart ausgebildet, dass die Ringfeder bei Aktivierung des Aktors durch die Lösekraft F_L elastisch verformt und dadurch in eine Lösestellung positioniert wird. Bei Deaktivierung des Aktors wird die Ringfeder in eine Klemmstellung positioniert, wobei die Ringfeder in der Klemmstellung noch eine elastische Verformung aufweist. Aus dieser elastischen Verformung wird eine Klemmkraft F_K auf den Werkstückträger oder den Werkzeugträger aufgebracht. Die Festklemmung wird somit nur durch die aus der elastischen Verformung entstehenden Klemmkraft F_K erzeugt. Die Festklemmung von Werkstückträgern wie etwa Werkstückpaletten oder von Werkzeugträgern ist somit auch dann gewährleistet, wenn eine ungeplante Unterbrechung der Energiezuführung zu der Festklemmeinrichtung auftritt. Die Festklemmeinrichtung ist somit Fail-Safe. Die Positionierung der Ringfeder von der Lösestellung in die Klemmstellung erfolgt durch die aus der elastischen Verformung erzeugten Federkraft der Ringfeder selbst. Die Ringfeder weist in der Lösestellung somit eine Rückstellkraft F_R auf.
Die Festklemmeinrichtung weist einen Gegenhalter auf, der fest mit dem Rotor verbunden ist. An dem Gegenhalter ist eine Gegenhalterfläche vorgesehen, die so angeordnet ist, dass zwischen der Gegenhalterfläche und dem Aktor ein ringförmiger Freiraum F gebildet wird. In diesem Freiraum F ist die Ringfeder angeordnet. Die vom Aktor auf die Ringfeder aufgebrachte Lösekraft F_L wird durch eine Stützkraft F_S am Gegenhalter abgestützt.
Die zu der Mittelachse rotationssymmetrische Ringfeder weist eine erste Ringfläche auf, die konzentrisch zu der Mittelachse liegt und der Druckfläche des Aktors zugewandt ist. Zwischen der ersten Ringfläche und der Druckfläche ist ein Lösering angeordnet zur Übertragung der Lösekraft F_L vom Aktor auf die Ringfeder. Die Ringfeder weist eine zweite Ringfläche auf, die ebenfalls konzentrisch zu der Mittelachse liegt und der Gegenhalterfläche des Gegenhalters zugewandt ist. Zwischen der zweiten Ringfläche und der Gegenhalterfläche ist ein Stützring angeordnet zur Übertragung der Stützkraft F_S von der Ringfeder auf den Gegenhalter. Durch den Lösering und den Stützring erfolgt eine gleichmäßige Kraftübertragung zwischen den im Kraftfluss liegenden Bauteilen. Durch die elastische radiale Verformbarkeit von Lösering und Stützring werden beim Klemm- und Lösevorgang an den Kontaktstellen Gleitbewegungen reduziert oder ganz vermieden. Hieraus ergibt sich eine hohe Lebensdauer dieser Bauteile. Im Fall eines Verschleißes lassen sich der Lösering und der Stützring einfach und kostengünstig auswechseln.
Die erste Ringfläche und die zweite Ringfläche sind kreisförmig und der Durchmesser der ersten Ringfläche und der Durchmesser der zweiten Ringfläche sind zumindest um 2% unterschiedlich groß. Durch die unterschiedlich großen Durchmesser wird durch die auf die Ringfeder wirkende Lösekraft und Stützkraft ein Drehmoment erzeugt, wodurch eine elastische Verdrehung der Feder um eine umfangsparallele Ringachse L_ROT bewirkt wird, wobei diese Ringachse nahe entlang dem geometrischen Schwerpunkt der Profilquerschnittfläche der Ringfeder und konzentrisch zur Mittelachse verläuft.
Die Ringfeder weist einen Hauptabschnitt auf, an welchem die erste Ringfläche und die zweite Ringfläche angeordnet sind. Von dem Hauptabschnitt wegweisend erstreckt sich ein Schenkel, wobei an dem vom Hauptabschnitt entfernten Ende des Schenkels ein Klemmabschnitt angeordnet ist, der eine auskragende ringförmige oder kegelringförmige Klemmfläche aufweist. Diese Klemmfläche bewirkt aufgrund der Klemmkraft F_K die Klemmung und Verriegelung eines Werkstückträgers oder Werkzeugträgers. Die aus dem Hauptabschnitt und dem Schenkel gebildete Ringfeder ist vorzugsweise einstückig ausgeführt. Der äußere Rand des Klemmabschnittes wird durch eine Außenfläche begrenzt.
An dem vom Hauptabschnitt entfernten Ende des Schenkels der Ringfeder und gegenüberliegend zu dem Klemmabschnitt ist ein Anschlagabschnitt angeordnet, der eine ringförmige oder kegelringförmige Anschlagfläche aufweist. Die Anschlagfläche ist derart gestaltet, dass sie in der Lösestellung an einer Stützfläche am Gegenhalter anschlägt. Dieser mechanische Anschlag stellt sicher, dass die Ringfeder bei ihrer Positionierung in die Lösestellung nicht überdehnt wird.
Die Ringfeder ist vorzugsweise derart gestaltet, dass die durch die Lösekraft F_L und die Stützkraft F_S bewirkte elastische Verformung der Ringfeder eine Verdrehung der Ringfeder um eine Drehlinie L_ROT bewirkt. Die Drehlinie L_ROT liegt im Querschnitt der Ringfeder betrachtet innerhalb des Hauptabschnitts oder vorzugsweise auf der zweiten Ringfläche, konzentrisch zur Mittelachse und nahe an der zweiten Ringfläche liegt. Durch die Verdrehung der Ringfeder in sich wird bei der Positionierung der Ringfeder in die Lösestellung der Klemmabschnitt am Schenkel in eine Stellung gebracht, in der eine Palette oder ein Werkzeugträger entriegelt wird und aus der Festklemmeinrichtung kollisionsfrei entfernt werden oder eingesetzt werden kann.
Der Stützring weist besonders bevorzugt eine erste Stirnfläche und eine zweite Stirnfläche auf, wobei die erste Stirnfläche mit der Gegenhalterfläche und die zweite Stirnfläche mit der zweiten Ringfläche jeweils einen linienförmigen bzw. ringflächenförmigen Kontakt zueinander haben. Die erste Stirnfläche, die Gegenhalterfläche, die zweite Stirnfläche sowie die zweite Ringfläche sind derart geformt, dass bei der Positionierung der Ringfeder von der Klemmstellung in die Lösestellung und der damit einhergehenden Verdrehung der Ringfeder jeweils eine Abwälzbewegung an den beiden Kontaktlinien erfolgt. Hieraus ergibt sich eine besonders verschleißfreie Bewegung zwischen den beteiligten Kontaktflächen. An dieser Stelle ist anzumerken, dass der Begriff „linienförmiger Kontakt“ auch als „flächenförmiger Kontakt“ zu verstehen ist. Bei hoher Flächenpressung entsteht bekanntlich aufgrund der Elastizität der an dem Kontakt beteiligten Werkstoffe grundsätzlich immer ein flächenförmiger Kontakt. Die Kontaktfläche wird mit zunehmender Kraft gewöhnlich größer.
Die Ringfeder besteht aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere Federstahl, mit einer Streckgrenze größer als 900 MPa und insbesondere größer als 1200 MPa. Aus diesem Werkstoff lassen sich Ringfedern herstellen, die vorteilhafte, sehr hohe Klemmkräfte F_K erzeugen können.
Eine Festklemmeinrichtung mit den oben genannten Merkmalen ist besonders vorteilhaft geeignet zur Durchführung eines Verfahrens zum lösbaren Klemmen von Werkstückträgern oder Werkzeugträgern, welches die folgenden Schritte aufweist:

- Aktivieren des Aktors zur Positionierung der Ringfeder in die Lösestellung, anschließend
- Transportieren eines Werkstückträgers oder eines Werkzeugträgers in die Festklemmeinrichtung, anschließend
- Deaktivieren des Aktors zur Positionierung der Ringfeder in die Klemmstellung, anschließend
- Durchführen von Bearbeitungen, anschließend
- Aktivieren des Aktors zur Positionierung der Ringfeder in die Lösestellung, anschließend
- Abtransportieren eines Werkstückträgers oder eines Werkzeugträgers aus der Festklemmeinrichtung.

Die erfindungsgemäße Festklemmeinrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichen eine besondere sichere Festklemmung und Verriegelung von Werkstückträgern oder Werkzeugträgern. Insbesondere bei Bearbeitungszentren mit rotierendem Werkstück und hoher Werkstückmasse lassen sich schwerwiegenden Schäden an der Werkzeugmaschine und Unfälle vermeiden.
Im Vergleich zu Festklemmeinrichtungen aus dem Stand der Technik lassen sich bei der erfindungsgemäßen Festklemmeinrichtung bei ansonsten gleicher Baugröße größere effektive Stützdurchmesser für die Festklemmung von Werkstückträgern oder Werkzeugträgern erzielen.
Die erfindungsgemäße Festklemmeinrichtung weist zudem eine höhere Steifigkeit, und weniger Bauteile auf. Aufgrund der Rotationssymmetrie vieler Bauteile der Festklemmeinrichtung, insbesondere der Ringfeder, lassen sich diese einfach und kostengünstig herstellen. Der rotationssymmetrische Aufbau begünstigt eine unwuchtarme Fertigung und Montage, was insbesondere bei rotierend antreibbaren Werkstückträgern oder Werkzeugträgern von großem Vorteil ist.
In Fällen, bei denen extrem hohe Bearbeitungskräfte auftreten, lässt sich die erfindungsgemäße Festklemmeinrichtung auch mit einer Festklemmeinrichtung aus dem Stand der Technik kombinieren. In diesem Fall kann die Ringfeder auch geschlitzt werden, weil die benötigten Kräfte dann geringer sind. Die Schlitze in radialer Ausrichtung verringern die Steifigkeit der Feder, wodurch geringere Lösekräfte aufgenommen werden müssen.
In Fällen, bei denen extrem hohe Bearbeitungskräfte auftreten, können auf die Ringfeder auch zusätzlich Kräfte aufgebracht werden, die die Klemmkraft F_K verstärken.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung bildet der Werkzeugträger oder Werkstückträger mit einer damit fest verbundenen, bspw. verschraubten, Halteplatte aus hochfestem und verschleißfestem Stahl eine gemeinsame Einheit, die beim Wechselvorgang gemeinsam aus- oder eingewechselt werden. Dabei weist die Halteplatte eine große, ringförmige Auflagefläche zum Rotor hin auf und eine weitere, ringförmige Klemmfläche, die beim Klemmen mit der Klemmfläche der Ringfeder kontaktiert.
Die Ringfeder dient durch ihre elastische Verformung als Krafterzeuger. Besonders vorteilhaft ist, dass durch die große, ringförmige Auflagefläche zwischen Werkzeugträger oder Werkstückträger und Rotor eine sehr hohe Kopplungssteifigkeit zwischen der Festklemmeinrichtung und Werkstückträgern oder Werkzeugträgern erzielt wird. Durch die große, ringförmige Auflagefläche entsteht eine große Robustheit im Kollisionsfall („Crash“). Außerdem erhöht sich die Bearbeitungsgenauigkeit durch die hohe statische Steifigkeit und insbesondere durch die hohe Kippsteifigkeit, sowie die Prozessleistung aufgrund einer verbesserten Kontaktdämpfung und einer höheren Kippsteifigkeit. Von besonderem Vorteil ist eine sich erhöhende Klemmkraft bei Anwendung mit rotierendem Werkstückträger oder Werkzeugträger bei hoher Drehzahl und bei Verwendung der Variante „Außenspannung“ (siehe weiter unten im Text), hervorgerufen durch auf die Ringfeder wirkenden Fliehkräfte. Vorzugsweise wird die Festklemmeinrichtung so dimensioniert, dass sich im Kollisionsfall eine zweifache Sicherheit bezüglich des mechanischen Versagens der Bauteile ergibt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Festklemmeinrichtung mit Dichtungselementen gegen das Eindringen von Schmutz oder Flüssigkeiten versehen. Dadurch wird ein störungsfreier Betrieb gewährleistet. Dennoch eindringende Flüssigkeiten können durch eine oder mehrere Drainagebohrungen in der Festklemmeinrichtung abfließen.
Der Klemmvorgang kann durch zusätzliche Maßnahmen abgesichert werden. Präventiv können bspw. die Klemmflächen und die Auflageflächen zwischen Halteplatte und Rotor vor jedem Klemmvorgang pneumatisch ausgeblasen oder mit Kühlschmiermedium abgespült werden, um eventuelle Verschmutzungen, Späne oder sonstige Partikel zu entfernen, die den störungsfreien Betrieb behindern könnten. Als weitere Sicherungsmaßnahme können Sensoren zum Einsatz kommen, die eine Ent- bzw. Verriegelung bzw. die Klemmkraft überwachen. Dabei können bspw. induktive Näherungssensoren, Dehnungsmessstreifen, pneumatische oder elektromechanische Kontaktschalter oder Kraftmesssensoren zum Einsatz kommen.
Besonders vorteilhaft ist, dass die Klemmung durch Formschluss erzielt wird. Dadurch werden Einflüsse sich ändernder Reibwerte, beispielsweise durch Verschmutzung der Klemmflächen mit Öl, irrelevant. Durch den Formschluss und die durch elastische Verformung der Ringfeder erzeugte Klemmkraft F_K liegt eine Lösung vor, die Fail-Safe ist.
Die Festklemmeinrichtung weist bei einer vorteilhaften Ausführungsform Zentrierelemente und/oder Verschraubungen auf, durch welche sich eine exakte Positionierung der Werkstückträger oder Werkzeugträger relativ zur Festklemmeinrichtung erzielen lässt. Derartige Zentrierelemente und/oder Verschraubungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden deshalb nicht näher beschrieben.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Klemmflächen einseitig oder beidseitig konisch gefertigt sind und eine Konuswinkeldifferenz aufweisen. Diese Konuswinkeldifferenz hält eine elastische Einfederung vor, um die Kontaktpressung in radialer Richtung möglichst gleichmäßig zu verteilen. Das heißt, bei einer höheren Klemmkraft F_K wird die Kontaktfläche größer, wodurch die Flächenpressung nicht oder zumindest nicht so stark ansteigt.
Zur Erhöhung der Dauerfestigkeit der Ringfeder ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ein weiterer, ringförmiger Anschlag vorgesehen, der die Ringfeder im ungeklemmten Zustand (beispielsweise bei entfernter Werkstückpalette) daran hindert, sich vollständig zu entspannen. Dieser Anschlag hat gleichzeitig eine zentrierende Wirkung zwischen Ringfeder Gegenhalter. Im Falle einer Palettenklemmung würde dieser Anschlag nicht kontaktieren, weil vorher die Klemmflächen kontaktieren.
Zur Vermeidung von Passungsrost an den Kontaktstellen der Stütz- bzw. Löseringe werden diese bevorzugt beschichtet (z. B. ATC, Microgrip, chemische Vernickelung) oder mit Buntmetallringen, insbesondere Bronze, versehen.
In einer weiteren Ausführungsform können Stützring und/oder Lösering nicht als separate Teile ausgeführt werden, sondern in die Ringfeder oder deren Kontaktpartner(n) integriert werden.
Die Stützringe und Löseringe gewährleisten eine robuste Funktion und verringern die Reibung, indem die Ringfeder zum Gegenhalter und zum Aktor hin gutmütig elastisch gekoppelt wird. Die Ringe werden vorzugsweise aus einem stumpfgeschweißten Federstahlblech (beispielsweise aus C75S) hergestellt, so dass kein oder nur ein sehr geringer Materialverschnitt auftritt. Alternativ können die Ringe durch eine Drehbearbeitung hergestellt werden, wobei dann der Materialverschnitt größer ist. Versuche und Berechnungen haben gezeigt, dass eine Dicke der Ringe von jeweils circa 1 mm vorteilhaft ist. Die Dicke kann je nach Anwendungsfall verringert oder vergrößert werden. Beispielsweise kann die Dicke auch 2 mm betragen, um die Flächenpressung zu verringern. Vorzugsweise werden die axialen Kontaktstellen gehärtet und/oder beschichtet. Zur Verringerung von Reibung ist es vorteilhaft, die Kontaktstellen zu fetten.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn jede Kontaktstelle des Löserings und/oder des Stützrings bezüglich Rundungsradius und Lage der Rundungsmittelpunkte auf jeder Kontaktseite individuell so aufeinander abgestimmt ist, dass an diesen Kontaktstellen Gleitreibung beim Klemm- oder Lösevorgang vermieden und stattdessen eine Abwälzbewegung begünstigt wird.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn an der Halteplatte ein umlaufender Rastring angeordnet ist. Im Kollisionsfall verhakt sich dieser Rastring mit der Ringfeder formschlüssig, so dass eine Blockade entsteht und ein Herausreißen eines Werkstückträgers oder Werkzeugträgers nahezu ausgeschlossen ist. Im Weiteren kann die Festklemmeinrichtung derart gestaltet sein, dass die axiale Klemmkraft durch radiale Klemmkraftkomponenten unterstützt bzw. ergänzt wird, bspw. durch kegelige Klemmkontaktflächen. Hieraus ergibt sich eine Kraftverstärkung, durch welche die Belastbarkeit weiter gesteigert wird. Es ist auch möglich, dass die Klemmwirkung ausschließlich radial kraftschlüssig erzielt wird, beispielsweise durch zylindrische Kontaktflächen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Federsteifigkeit der Ringfeder durch einen Spannring vorzugsweise aus Federstahl weiter erhöht werden. Ein solcher Spannring kann die Rückverformung der Ringfeder und damit die Klemmwirkung verstärken und gleichzeitig die Druckspannungen in der Lösestellung der Ringfeder verringern. Der Spannring kann an verschiedenen Stellen der Ringfeder angeordnet sein, beispielsweise auf der Druckspannungsseite und/oder auf der Zugspannungsseite. Auf der Druckspannungsseite angeordnet, wird im Spannring eine Druckspannung erzeugt und in der Ringfeder eine Dehnung vorgehalten, die in der Lösestellung auf die Ringfeder entlastend wirkt. Auf der Zugspannungsseite angeordnet, wird im Spannring eine Zugspannung erzeugt und in der Ringfeder eine Dehnung vorgehalten, die in der Lösestellung auf die Ringfeder entlastend wirkt.
Die Anordnungsposition, der radiale Vorspannweg (maßliche Überdeckung) und das Querschnittsverhältnis von Spannring zu Ringfeder beeinflussen die Wirksamkeit des Spannringes bezüglich Klemmung und Spannungsentlastung. Bei einer optimalen Dimensionierung von Spannring und Ringfeder werden auch bei sich ändernden Lastwechselprofilen hohe Dauerfestigkeiten dieser hochbelasteten Bauteile sichergestellt. Es ist vorteilhaft, den zumindest einen Spannring thermisch einzuschrumpfen oder alternativ über Kegelflächen mechanisch axial vorzupressen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zur erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 die Draufsicht auf einen Rundtisch mit einem Werkstückträger in Form einer festklemmbaren und lösbaren Palette,
2 einen Querschnitt A-A aus 1 durch Rundtisch, Palette und die erfindungsgemäße Festklemmeinrichtung,
3 in räumlicher Darstellung die Ringfeder,
4 einen Querschnitt B-B durch und in räumlicher Darstellung die Ringfeder aus 3,
5 einen Querschnitt durch die Festklemmeinrichtung in Klemmstellung,
6 einen Querschnitt durch die Festklemmeinrichtung in Lösestellung,
7 einen Querschnitt durch die Festklemmeinrichtung mit Dichtungselementen und einer Drainagebohrung,
8 einen vergrößerten Ausschnitt von Ringfeder und Halteplatte mit Rastring im geklemmten bzw. verriegelten Zustand,
9 einen vergrößerten Ausschnitt von Ringfeder, Stützring und Gegenhalter zur Veranschaulichung der Abwälzbewegung an den Kontaktstellen.

1 zeigt die Draufsicht auf einen Rundtisch 1 mit einem Werkstückträger 6a in Form einer festklemmbaren und wieder lösbaren Palette. Die Palette 6a ist in festgeklemmtem Zustand mit dem Rotor 3 des Rundtisches 1 verbunden. Der Rotor 3 und die Palette 6a sind um die Mittelachse 5 mit einem nicht dargestellten Motor in an sich bekannter Weise drehend antreibbar. Es versteht sich, dass die Ausführungen auch für einen Werkzeugträger 6b gelten.
2 zeigt den Querschnitt A-A aus 1 durch Rundtisch, Palette 6a und die erfindungsgemäße Festklemmeinrichtung 7. Der Rundtisch 1 besteht aus einem Stator 2, an dem über ein Lager 4 der Rotor 3 angeordnet ist. Der Rotor 3 ist um die Mittelachse 5 motorisch drehend antreibbar. In dem Rotor 3 ist ein Aktor 9 angeordnet. Der Aktor 9 ist als hydraulischer Ringzylinder ausgebildet. Der Ringzylinder ist einseitig wirkend und wird durch einen Fluidanschluss P über eine Druckquelle mit Hydraulikfluid versorgt. Das Hydraulikfluid befüllt eine Druckkammer 10 (siehe 5), wodurch sich der Ringzylinder 9 in Richtung der Mittelachse 5 nach oben bewegt. Der Aktor 9 weist an seiner oberen Seite eine Druckfläche 27 auf (siehe 5), die bei Druckbeaufschlagung das Klemmelement 8 zumindest mittelbar betätigt. An der Stirnfläche 26 des Rotors 3 ist ein Gegenhalter 12 befestigt, der eine zum Aktor gerichtete Gegenhalterfläche 28 (siehe 5) aufweist. Zwischen der Gegenhalterfläche 28 und der Druckfläche 27 des Aktors 9 wird ein ringförmiger Freiraum F gebildet, in welchem das ringförmige Klemmelement 8 angeordnet ist. Das Klemmelement 8 ist als eine um die Mittelachse 5 rotationssymmetrische Ringfeder ausgeführt (siehe auch 3). Auf dem Rundtisch 1 ist ein Werkstückträger 6a in Form einer Palette 6a lösbar angeordnet. Am Boden der Palette 6a ist eine Halteplatte 11 befestigt, die unmittelbar mit dem Klemmelement 8 bei der Festklemmung in noch zu beschreibender Weise zusammenwirkt. Die Halteplatte 11 weist eine zu der Festklemmeinrichtung 58 orientierte Innenfläche als Spannfläche 30 und eine zum Rotor 3 orientierte, lösbare ringförmige Auflagefläche auf.
4 zeigt einen Querschnitt B-B durch und in räumlicher Darstellung die Ringfeder 8 aus 3. 5 zeigt einen Querschnitt durch die Festklemmeinrichtung 7 in Klemmstellung. 6 zeigt einen Querschnitt durch die Festklemmeinrichtung in Lösestellung. Alle Flächen der Ringfeder 8 liegen rotationssymmetrisch zur Mittelachse 5. Die Ringfeder weist einen Hauptabschnitt 13 auf (siehe 4), von welchem sich wegweisend ein Schenkel 14 erstreckt. An dem vom Hauptabschnitt 13 entfernten Ende des Schenkels 14 ist ein Klemmabschnitt 15 angeordnet, der eine ringförmige Klemmfläche 16 aufweist, welche die Klemmung eines Werkstückträgers 6a oder Werkzeugträgers 6b in Verbindung mit deren Spannfläche 30 bewirkt. Die Spannfläche 30 wird in Richtung zur Mittelachse 5 durch eine Innenfläche 33 begrenzt. An dem vom Hauptabschnitt 13 entfernten Ende des Schenkels 14 und gegenüberliegend zu dem Klemmabschnitt 15 ist ein Anschlagabschnitt 18 angeordnet, der eine ringförmige Anschlagfläche 19 aufweist. Die Anschlagfläche 19 ist derart gestaltet, dass sie in der Lösestellung an einer Stützfläche 29 (siehe 6) des Gegenhalters 12 anschlägt. Durch den Anschlag wird sichergestellt, dass die Verformung der Ringfeder 8 begrenzt wird und zur Vermeidung von Überdehnung immer im elastischen Bereich bleibt. An die Klemmfläche 16 schließt sich in Richtung zu der Mittelachse 5 ein Freistich 17 an. In Richtung von der Mittelachse nach außen schließt sich an die Klemmfläche 16 eine Außenfläche 32 an (siehe 8). Die Klemmfläche 16 erstreckt sich also zwischen der Außenfläche 32 und dem Freistich 17. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Übertragung einer Klemmkraft F_K auf den Werkstückträger oder Werkzeugträger auf die Klemmfläche 16 beschränkt.
In 4 ist an dem Hauptabschnitt 13 der Ringfeder 8 ist eine erste, vorzugsweise nutförmige, erste Ringfläche 20 ausgebildet, die der Druckfläche 27 des Aktors 9 zugewandt ist. Zwischen der ersten Ringfläche 20 und der Druckfläche 27 ist ein Lösering 41 angeordnet zur Übertragung der Lösekraft F_L vom Aktor 9 auf die Ringfeder 8. In der Druckfläche 27 (siehe 5) ist eine dritte Ringfläche 22 in Form einer Nut vorgesehen. Der Lösering 41 weist eine stirnseitige untere Lösefläche 44 auf, die an der dritten Ringfläche 22 anliegt. Der Lösering 41 weist zudem eine stirnseitige obere Lösefläche 45 auf, die an der ersten Ringfläche 20 anliegt. An dem Hauptabschnitt 13 der Ringfeder 8 ist im Weiteren eine zweite, ebenfalls vorzugsweise nutförmige, zweite Ringfläche 21 ausgebildet, die der Gegenhalterfläche 28 des Gegenhalters 12 zugewandt ist. In der Gegenhalterfläche 28 ist eine vierte Ringfläche 23 vorgesehen.
In 9 ist zwischen der zweiten Ringfläche 21 und der vierten Ringfläche 23 in der Gegenhalterfläche 28 ist ein Stützring 40 angeordnet zur Übertragung der Stützkraft F_S von der Ringfeder auf den Gegenhalter 12. Auch die vierte Ringfläche 23 ist vorzugsweise nutförmig ausgeführt. Der Stützring 40 weist eine stirnseitige untere Stützfläche 42 auf, die an der zweiten Ringfläche 21 anliegt. Der Stützring 40 weist zudem eine stirnseitige obere Stützfläche 43 auf, die an der vierten Ringfläche 23 anliegt.
Eine nutförmige Ausgestaltung der Ringflächen 20, 21, 22 und 23 dient der Zentrierung des Löseringes 41 bzw. des Stützringes 40.
Die erste Ringfläche 20 und die zweite Ringfläche 21 sind kreisringförmig, der Durchmesser der ersten Ringfläche 20 und der Durchmesser der zweiten Ringfläche 21 sind zumindest um 1% unterschiedlich groß. Der Durchmesser der Ringflächen 20, 21 ist dabei jeweils als der gemittelte Durchmesser aus dem jeweiligen Kreisringaußendurchmesser und dem jeweiligen Kreisringinnendurchmesser zu verstehen. Diese Durchmesserdefinition gilt auch für den ringförmigen Lösering 41 und den Stützring 40. Weil die Lösekraft F_L und die Stützkraft F_S jeweils auf unterschiedliche Durchmesser wirken, wird in der Ringfeder 8 ein Drehmoment M_ROT erzeugt. Das Drehmoment bewirkt eine Verdrehung der Ringfeder um eine Drehlinie L_ROT. Die Ringfeder 8 wird somit verformt. Die Ringfeder 8 ist jedoch so dimensioniert, dass die Verformung stets im elastischen Bereich bleibt.
Die Querschnittsform der Ringfeder 8 sowie die Lage der ersten Ringfläche 20 und zweiten Ringfläche 21 sind - und somit die Lage der Kraftangriffsstellen von Lösekraft F_L und Stützkraft F_S-so dimensioniert, dass die Drehlinie L_ROT innerhalb des Hauptabschnitts 13, konzentrisch zur Mittelachse 5 und nahe an der zweiten Ringfläche 21 liegt (siehe 4 und 9). Der Abstand S der Drehlinie L_ROT von der zweiten Ringfläche 21 beträgt vorzugsweise 0 mm, das heißt, die Drehlinie L_ROT liegt dann genau auf der zweiten Ringfläche 21. Der Abstand S kann aber auch größer gewählt werden, und beispielsweise 1 mm oder sogar mehr betragen. Durch die kurze Entfernung der Drehlinie L_ROT zu der zweiten Ringfläche 21 ergibt sich der Vorteil, dass auf der Kontaktfläche der unteren Stützfläche 42 und der zweiten Ringfläche 21 bei einer Verdrehung der Ringfeder nur sehr geringe Lageänderungen relativ zu feststehenden Baugruppen wie etwa dem Gegenhalter 12 auftreten. In der Folge ist der reibungsbedingte Verschleiß zwischen den Kontaktpartnern an dieser Stelle sehr gering, was wegen der hohen auftretenden Kräfte bzw. Flächenpressungen und den hohen Genauigkeitsanforderungen an den Stützabstand zwischen der zweiten Ringfläche 21 und der vierten Ringfläche 23 besonders vorteilhaft ist. Bei einem Abstand S von 0 mm und einer bogenförmigen konkaven Ausgestaltung der nutartigen zweiten Ringfläche 21 sowie einer bogenförmigen konvexen Ausgestaltung der unteren Stützfläche 42 findet an dieser Kontaktstelle praktisch keine Relativbewegung mehr statt. Vielmehr wälzen die beiden Kontaktpartner, also der Stützring 40 und die Ringfeder 8, aneinander ab. Hierdurch wird der Verschleiß an dieser hochbelasteten und gleichzeitig genauigkeitsrelevanten Kontaktfläche weiter reduziert.
Bei einem Abstand S von 0 mm und einer bogenförmigen konkaven Ausgestaltung der nutartigen vierten Ringfläche 23 sowie einer bogenförmigen konvexen Ausgestaltung der oberen Stützfläche 43 findet auch an dieser Kontaktstelle praktisch keine gleitende Relativbewegung mehr statt. Vielmehr wälzen auch diese beiden Kontaktpartner, also der Stützring 40 und der Gegenhalter 12, aneinander ab. Hierdurch wird der Verschleiß auch an dieser hochbelasteten und gleichzeitig genauigkeitsrelevanten Kontaktfläche weiter reduziert.
Vorzugweise weisen alle Stirnflächen des Löserings 41 und des Stützrings 40, also die untere Lösefläche 44, die obere Lösefläche 45, die untere Stützfläche 42 und die obere Stützfläche 43 eine bogenförmige konvexe Form auf. Ebenso vorzugsweise weisen die erste Ringfläche 20, die zweite Ringfläche 21, die dritte Ringfläche 22 sowie die vierte Ringfläche 23 eine bogenförmige konkave Form auf. Die Bogenform der Kontaktpartner ist dabei vorzugsweise so dimensioniert, dass sich geringe Flächenpressungen ergeben. Durch die Ausgestaltung mit konvexer und konkaver Bogenform der Kontaktpartner ergibt sich zudem eine gute Zentrierung und eine gute radiale Fixierung des Löserings 41 und des Stützrings 40 innerhalb der Festklemmeinrichtung 7. Außerdem wird dadurch die zuvor beschriebene Abwälzbewegung unterstützt.
In der in 5 gezeigten Klemmstellung liegt die Klemmfläche 16 an der Spannfläche 30 der Halteplatte 11 auf. In der Klemmstellung ist der Aktor 9 deaktiviert, das heißt, der Ringzylinder 9 ist nicht mit hydraulischem Druck beaufschlagt. In der Klemmstellung (siehe 8) ist der Durchmesser der Außenfläche 32 größer als der Durchmesser der Innenfläche 33. Die halbe Durchmesserdifferenz gibt die Breite der ringförmigen Kontaktfläche zwischen der Klemmfläche und der Spannfläche an. Die Festklemmeinrichtung 7 ist derart ausgestaltet, dass die Ringfeder 8 in der Klemmstellung noch eine elastische Verformung aufweist. Aus dieser elastischen Verformung wird über die Klemmfläche 16 und die Spannfläche 30 die Klemmkraft F_K erzeugt und auf die Halteplatte 11 der Palette 6a übertragen. Die Festklemmung wird somit nur durch die aus der elastischen Verformung entstehende Klemmkraft F_K erzeugt. Die Festklemmung der Palette 6a ist somit auch dann gewährleistet, wenn eine ungeplante Unterbrechung der Energiezuführung zu der Festklemmeinrichtung auftritt. Die Festklemmeinrichtung ist somit Fail-Safe.
Zum Lösen der Palette 6a wird die Ringfeder 8 mit hydraulischem Druck beaufschlagt. wodurch von der ersten Ringfläche 20 über den Lösering 41 eine Lösekraft F_L auf die Ringfeder 8 aufgebracht wird. Durch die oben beschriebene Anordnung des Stützrings 40 wird eine Verdrehung der Ringfeder 8 um die Drehlinie L_ROT bewirkt, wodurch die Klemmfläche 16 von der Spannfläche 30 abgehoben wird. Durch die weitere Verdrehung der Feder wird die Klemmfläche 16 in Richtung zu der Mittelachse 5 hin bewegt, was bedeutet, dass die Durchmesserposition der Spannfläche 16 auf einen kleineren Durchmesser bewegt wird. Dabei wird die radiale Überdeckung zwischen der Klemmfläche 16 und der Spannfläche 30 abgebaut wodurch eine Entriegelung stattfindet. Wenn die Lösestellung erreicht ist, liegt die Außenfläche 32 auf einem Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser der Innenfläche 33. Die Palette 6a kann dann vom Rundtisch 1 entfernt werden.
Der Durchmesser der Außenfläche 32 ist somit nicht konstant. Er ändert seinen Durchmesser vielmehr von einem größeren Durchmesser in der Klemmposition zu einem kleineren Durchmesser in der Löseposition.
Beim Einsetzen einer Palette 6a in den Rundtisch befindet sich die Festklemmeinrichtung ebenfalls in der Lösestellung. Sobald eine Palette 6a eingesetzt ist, wird der Ringzylinder deaktiviert, das heißt drucklos geschaltet. Durch die Federkraft der Ringfeder 8 wird der Ringzylinder 9 nach unten bewegt und dabei vorhandenes Öl aus der Druckkammer 10 über den Fluidanschluss P als offene Tankleitung herausgefördert. Die Palette 6a befindet sich danach in gespanntem Zustand, wobei eine vollständige Entspannung der elastisch verformten Ringfeder am Klemmkontakt verhindert wird, wodurch sich dort die Klemmkraft F_K ergibt, die sich gleichzeitig über die Stützkraft F_S an der Stützhülse abstützt. Die Ringfeder 8 weist somit in der Lösestellung eine größere Rückstellkraft auf als in der Klemmstellung. Der insbesondere für die Klemmkraft F_K notwendige verbleibende elastische Vorspannweg kann bspw. durch eine axiale geometrische Überdeckung zwischen der vierten Ringfläche 23 und der oberen Stützfläche 43 oder zwischen der zweiten Ringfläche 21 und der unteren Stützfläche 42 erzielt und beeinflusst werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der hydraulische Druck in dem Fluidanschluss P gemessen. Nur wenn festgestellt wird, dass kein Druck mehr ansteht, erfolgt eine Freigabe für die Nutzung des Rundtisches 1.
Die Position der Drehlinie L_ROT wirkt sich auf den Kontaktwinkel aus, mit dem die Klemmfläche 16 der Ringfeder 8 bei einer Bewegung zur Klemmposition auf die Spannfläche 30 der Halteplatte 11 trifft. Ein steiler Kontaktwinkel ermöglicht eine größere Überdeckung oder Vorspannung zwischen Stützring 40 und Ringfeder 8 und damit eine größere Klemmkraft F_K, weil die radiale Entspannung der Ringfeder 8 weniger reibschlüssig behindert wird als bei einem flacheren Kontaktwinkel. Um bei einem steilen Kontaktwinkel und bei Überlastung ein Abrutschen der Klemmfläche 16 von der Spannfläche 30 zu verhindern, können Maßnahmen zur Verbesserung eines Kraftschlusses wie beispielsweise Erhöhung der Haftreibkoeffizienten oder eine Beschichtung, Rändelung, Riffelung usw. angewendet werden. Besonders vorteilhaft ist die Anwendung eines Rastringes 34. Der Rastring 34 ist umlaufend an der Halteplatte 11 angeordnet (siehe 8). Im Kollisionsfall verhakt sich der Rastring 34 mit der Ringfeder 8 formschlüssig, so dass eine Blockade entsteht und ein Herausreißen eines Werkstückträgers 6a oder Werkzeugträgers 6b nahezu ausgeschlossen ist. Alternativ zu dem Rastring 34 kann ein Formschluss mittels einer Verzahnung, Absätzen oder sonstigen polygonalen Kontaktgeometrien hergestellt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird die Festklemmeinrichtung 7 mit Dichtungselementen 47 gegen das Eindringen von Schmutz oder Flüssigkeiten versehen. Dadurch wird ein störungsfreier Betrieb gewährleistet. Dennoch eindringende Flüssigkeiten können durch eine oder mehrere Drainagebohrungen 46 in der Festklemmeinrichtung abfließen.
In der gezeigten Ausführungsform liegt der Schenkel 14 von der Mittelachse 5 aus betrachtet außerhalb der zweiten Ringfläche 21. Diese Anordnung wird hiermit als Außenspannung bezeichnet. Es ist jedoch auch möglich, die Festklemmeinrichtung 7 so auszuführen, dass der Schenkel 14 von der Mittelachse 5 aus betrachtet innerhalb der zweiten Ringfläche 21 liegt. Diese Anordnung wird hiermit als Innenspannung bezeichnet. Die Ausführungen zur Außenspannungen gelten sinngemäß auch für eine Innenspannung. Das heißt zum Beispiel, dass die Außenfläche 32 bei einer Innenspannung dann zu einer Innenfläche wird, deren Durchmesser dann in der Klemmposition kleiner ist als in der Löseposition. Bei einer Innenspannung liegt dann sozusagen eine kinematische Umkehr zur Außenspannung vor.
Die gezeigte Ausführungsform der Außenspannung weist jedoch den Vorteil auf, dass bei der elastischen Verformung Zugspannungen vermehrt in denjenigen Bereichen der Ringfeder 8 wirken, in denen wenig Potenzial für Kerbwirkung auftritt. Die höchsten in der Ringfeder 8 auftretenden Spannungen sind reine Druckspannungen, was sich aufgrund ihrer geringeren Empfindlichkeit bezüglich Oberflächenrauheit positiv auswirkt auf die Dauerfestigkeit. Die Dauerfestigkeit der Ringfeder 8 ist somit bei einer Außenspannung höher als bei einer Innenspannung.
Bezugszeichen:

1: Rundtisch
2: Stator
3: Rotor
4: Lager
5: Mittelachse
6a: Werkstückträger, Palette
6b: Werkzeugträger
7: Festklemmeinrichtung
8: Klemmelement; Ringfeder
9: Aktor, Ringzylinder
10: Druckkammer
11: Halteplatte
12: Gegenhalter
13: Hauptabschnitt
14: Schenkel
15: Klemmabschnitt
16: Klemmfläche
17: Freistich
18: Anschlagabschnitt
19: Anschlagfläche
20: Erste Ringfläche
21: Zweite Ringfläche
22: Dritte Ringfläche
23: Vierte Ringfläche
24: Erster Dichtring
25: Zweiter Dichtring
26: Stirnfläche
27: Druckfläche
28: Gegenhalterfläche
29: Stützfläche
30: Spannfläche
31: Abstand S
32: Außenfläche
33: Innenfläche
34: Rastring
40: Stützring
41: Lösering
42: Untere Stützfläche
43: Obere Stützfläche
44: Untere Lösefläche
45: Obere Lösefläche
46: Drainagebohrung
47: Dichtungselement
F: Freiraum
P: Fluidanschluss
S: Abstand
FL: Lösekraft
FK: Klemmkraft
FS: Stützkraft
LROT: Drehlinie
MROT: Drehmoment

Claims

Festklemmeinrichtung (7) zum lösbaren Klemmen von Werkstückträgern (6a) oder Werkzeugträgern (6b), mit einem Rotor (3), in welchem zumindest ein, insbesondere hydraulisch, antreibbarer Aktor (9) angeordnet ist, und mit zumindest einem Klemmelement, das in eine Klemmstellung oder in eine Lösestellung positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Klemmelement eine Ringfeder (8) ist und der Aktor (9) dazu eingerichtet ist, bei Aktivierung über eine Druckfläche (27) eine Lösekraft F_L auf die Ringfeder (8) aufzubringen, wobei die Festklemmeinrichtung (7) derart ausgebildet ist, dass die Ringfeder (8) bei Aktivierung des Aktors (9) durch die Lösekraft F_L elastisch verformt und dadurch in die Lösestellung positioniert wird, und dass die Ringfeder bei Deaktivierung des Aktors (9) in die Klemmstellung positioniert wird, wobei die Ringfeder (8) auch in der Klemmstellung noch eine elastische Verformung aufweist und aus dieser elastischen Verformung eine Klemmkraft F_K auf den Werkstückträger (6a) oder den Werkzeugträger (6b) aufgebracht wird.
Festklemmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festklemmeinrichtung (7) einen Gegenhalter (12) aufweist, der fest mit dem Rotor (3) verbunden ist, wobei an dem Gegenhalter (12) eine Gegenhalterfläche (28) vorgesehen und diese so angeordnet ist, dass zwischen der Gegenhalterfläche (28) und dem Aktor (9) ein ringförmiger Freiraum (F) gebildet wird, in welchem die Ringfeder (8) angeordnet ist, und wobei die vom Aktor (9) auf die Ringfeder (8) aufgebrachte Lösekraft F_L durch eine Stützkraft F_S am Gegenhalter (12) abgestützt wird.
Festklemmeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder (8) eine Mittelachse (5) aufweist sowie eine erste Ringfläche (20), die konzentrisch zu der Mittelachse (5) liegt und der Druckfläche (27) des Aktors zugewandt ist, und zwischen der ersten Ringfläche (20) und der Druckfläche (27) ein Lösering (41) angeordnet ist zur Übertragung der Lösekraft F_L vom Aktor (9) auf die Ringfeder (8), und dass die Ringfeder (8) eine zweite Ringfläche (21) aufweist, die konzentrisch zu der Mittelachse (5) liegt und der Gegenhalterfläche (28) des Gegenhalters (12) zugewandt ist, und zwischen der zweiten Ringfläche (21) und der Gegenhalterfläche (28) ein Stützring (40) angeordnet ist zur Übertragung der Stützkraft F_S von der Ringfeder (8) auf den Gegenhalter (12).
Festklemmeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ringfläche (20) und die zweite Ringfläche (21) kreisförmig sind und der Durchmesser der ersten Ringfläche (20) und der Durchmesser der zweiten Ringfläche (21) zumindest um 1% unterschiedlich groß sind.
Festklemmeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder (8) einen Hauptabschnitt (13) aufweist, an welchem die erste Ringfläche (20) und die zweite Ringfläche (21) angeordnet sind, wobei sich von dem Hauptabschnitt (13) wegweisend ein Schenkel (14) erstreckt, wobei an dem vom Hauptabschnitt (13) entfernten Ende des Schenkels (14) ein Klemmabschnitt (15) angeordnet ist, der eine ringförmige Klemmfläche (16) aufweist, welche die Klemmung eines Werkstückträgers (6a) oder Werkzeugträgers (6b) bewirkt.
Festklemmeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem vom Hauptabschnitt (13) entfernten Ende des Schenkels (14) und gegenüberliegend zu dem Klemmabschnitt (15) ein Anschlagabschnitt (18) angeordnet ist, der eine ringförmige Anschlagfläche (19) aufweist, wobei die Anschlagfläche (19) derart gestaltet ist, dass sie in der Lösestellung an einer Stützfläche (29) am Gegenhalter (12) anschlägt.
Festklemmeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder (8) derart gestaltet ist, dass die durch die Lösekraft F_L und die Stützkraft F_S bewirkte elastische Verformung der Ringfeder (8) eine Verdrehung der Ringfeder (8) um eine Drehlinie L_ROT bewirkt, wobei die Drehlinie L_ROT im Querschnitt der Ringfeder (8) betrachtet innerhalb des Hauptabschnitts (13), konzentrisch zur Mittelachse (5) und nahe an oder an der zweiten Ringfläche (21) liegt.
Festklemmeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (40) eine untere Stützfläche (42) und eine obere Stützfläche (43) aufweist, wobei die untere Stützfläche (42) mit der zweiten Ringfläche (21) und die obere Stützfläche (43) mit einer in die Gegenhalterfläche (28) geformten vierten Ringfläche (23) jeweils einen linienförmigen Kontakt zueinander haben, wobei die untere Stützfläche (42), die vierte Ringfläche (23), die obere Stützfläche (43) sowie die zweite Ringfläche (21) derart geformt sind, dass bei der Positionierung der Ringfeder (8) sowohl von der Klemmstellung in die Lösestellung als auch zurück in die Klemmstellung und der damit einhergehenden Verdrehungsänderung der Ringfeder (8) jeweils eine Abwälzbewegung an den beiden Kontaktlinien erfolgt.
Festklemmeinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringfeder aus einem Stahlwerkstoff, insbesondere Federstahl, besteht mit einer Streckgrenze größer als 900 MPa, insbesondere größer als 1200 MPa.
Verfahren zum lösbaren Klemmen von Werkstückträgern (6a) oder Werkzeugträgern (6b) mit einer Festklemmeinrichtung (7) gemäß den Ansprüchen 1 bis 9, mit den Schritten: - Aktivieren des Aktors (9) zur Positionierung der Ringfeder (8) in die Lösestellung, anschließend - Transportieren eines Werkstückträgers (6a) oder eines Werkzeugträgers (6b) in die Festklemmeinrichtung (7), anschließend - Deaktivieren des Aktors (9) zur Positionierung der Ringfeder (8) in die Klemmstellung, anschließend - Durchführen von Bearbeitungen an einem Werkstück bzw. mit einem Werkzeug, anschließend - Aktivieren des Aktors (9) zur Positionierung der Ringfeder (8) in die Lösestellung, anschließend - Abtransportieren eines Werkstückträgers (6a) oder eines Werkzeugträgers (6b) aus der Festklemmeinrichtung (7).