DE19548978C2 - Spannvorrichtung zum Halten von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Halten von Werkstücken mit einem Grundkörper, mindestens 2 Spannbacken­ trägern, einer Vorrichtung zum Bewegen von mindestens einem der Spannbackenträger sowie Aufnahmevorrichtungen an den Spannbackenträgern zum Halten von Spannbacken.

Derartige Spannvorrichtung sind allgemein bekannt, etwa aus dem DE-GM 19 52 793. Dort werden Spannbacken beschrieben, die um 180° drehbar sind. Die Vorrichtungsbreite ist bei dieser bekannten Spannvorrichtung aber nicht veränderbar. Außerdem ist die Herstellung der dort verwendeten Spannbacken sehr aufwendig und teuer.

Eine gattungsgemäße Spannvorrichtung mit auswechselbaren Spannbacken wird auch in der US-PS 47 06 949 beschrieben. Die dort verwendeten Spannbacken sind aber weder drehbar noch ist mit ihnen die Vorrichtungsbreite zu variieren. Schließlich ist es auch nicht möglich, mehrere Spannbacken an einem Spannbackenträger anzubringen.

Es ist also bekannt, daß Spannbacken in einer der Spannvor­ richtung entsprechenden Größe zum Austausch vorgesehen sind. Problematisch ist es bisher, durch Spannbacken die zum Aus­ tausch vorgesehen sind, die Spannbreite individuell zu ver­ größern bzw. zu verkleinern oder mehrere Spannbacken an einem Spannbackenträger anzubringen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Spann­ vorrichtung zu schaffen, mit der zeitraubende Mehrfachauf­ spannungen von Werkstücken vermieden werden können um Rüst­ zeiten und Werkzeugwechselzeiten zu minimieren.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen zeigen die Unteransprüche 2 bis 15.

Die erfindungsgemäßen Spannbacken eignen sich besonders gut zum Einsatz in Maschinenschraubstöcken bei der Arbeit auf CNC-gesteuerten Bearbeitungszentren, sowohl bei horizontaler als auch bei vertikaler Bearbeitung.

Die Spannbacken sind aber auch für andere Spannvorrichtungen geeignet.

Der Hauptvorteil der Spannbacken liegt darin, daß die Breite der Vorrichtung bzw. des Spannstocks variabel ist und die Spannbacken dem Werkstück durch Ausfräsen oder eine andere Bearbeitungsmethode anpaßbar sind.

Außerdem lassen sich die Spannbacken bei einer neuerlichen Aufspannung wieder exakt an gleicher Stelle einsetzen. Außer­ dem sind die Spannbacken nach dem Baukastenprinzip aufgebaut. Dies bedeutet, daß etwa für kleine Werkstücke schmale Backen zur Verfügung stehen und für große Werkstücke entsprechend breite Backen. Kombiniert können schmale und breite Backen für Werkstücke mit besonderen Außenformen eingesetzt werden.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile sind insbesondere:

• - Verkürzung von Maschinenrüstzeiten,
• - Entfallen von Werkzeugwechselzeiten bei Mehrseitenbearbeitung,
• - Verkürzen der Bearbeitungszeiten (Hauptzeiten)
• - Verhindern des Verkantens der Schraubstockbacken auch bei kleinen Werkstücken, da das Spannen über die Schraubstockmittelachse immer gewährleistet ist,
• - Einsatz als Anschlag zum winkeligen Spannen schiefwinkliger Werkstücke,
• - Einsatz als Anschlag zum schrägen Spannen von Werkstücken,
• - Einsparung teurer Vorrichtungen,
• - schnelles Auswechseln der Spannbacken,
• - Schnellspannen von Werkstücken mit ungleichmäßigen Außenkonturen,
• - Spannen von runden oder ovalen Werkstücken,
• - hohe Wiederholgenauigkeit bei Wiedereinbau der Spannbacken,
• - Einsetzbarkeit auch in Vorrichtungen die bisher nicht für diese Spannbacken geeignet waren durch Verwendung von Zwischenbacken,
• - Vergrößerung der Spannfläche durch Verwendung von Zwischenbacken,
• - Einsatz als Winkelanschlag durch winkliges Ausfräsen der Spannbacke.

Weiterhin kann durch Absetzen bzw. Ausfräsen der Spannbacke immer eine dem Werkstück angepaßte Auflagefläche geschaffen werden, die ein sicheres und schnelles Spannen auch kompli­ zierter Außenkonturen des Werkstücks ermöglicht.

Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Spannvorrich­ tung als Schraubstock.

Fig. 2 bis 14 verschiedene Einsatzmöglichkeiten der erfin­ dungsgemäßen Spannbacken,

Fig. 15 bis 18 verschiedene Ausführungsbeispiele der erfin­ dungsgemäßen Spannbacken,

Fig. 19 den Einsatz als Teilapparat mit Gegenhalter,

Fig. 20 bis 21 weitere Ausführungsbeispiele der erfin­ dungsgemäßen Spannbacken,

Fig. 22 und 23 weitere Einsatzmöglichkeiten der erfin­ dungsgemäßen Spannvorrichtung,

Fig. 24 bis 28 weitere Ausführungsbeispiele der erfin­ dungsgemäßen Spannbacken sowie

Fig. 29 den Einsatz als Winkelspannbacke.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Spannvorrichtung als Schraubstock 1 mit zwei Zwischenbacken 2 und Spannbacken 3 dargestellt. Das Werkstück 4 mit einer Querbohrung 7 wird mit Fräsern in Vertikalbearbeitung 5 und in Horizontalbearbeitung 6 bearbeitet. Die Kanten sind außen mit dem Vertikalfräser 5 abgerundet und in der Werkstückmitte ist eine Freisparung ausgefräst. Das Werkstück liegt auf den Spannbacken 3 auf, in die vorher ein Absatz gefräst wurde. Dieser Absatz ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Mit den schmalen Spann­ backen 3 kann die Freisparung in der Mitte des Werkstücks 4 in einer Aufspannung mitbearbeitet werden, da der Fräser ein­ tauchen kann ohne die Zwischenbacke 2 zu verletzen.

In Fig. 2 sind die Spannbacken 3 in Zwischenbacken 2 einge­ setzt. Vier Spannbacken 3 halten das Werkstück 4 außen und ermöglichen eine Vierseitenbearbeitung mit einem Vertikalfrä­ ser 5. Durch die schmalen Spannbacken 3 ist es möglich das Werkstück 4 an vier Seiten zu bearbeiten, da dem Vertikalfrä­ ser 5 genug Platz bleibt um zwischen die Zwischenbacken 2 und das Werkstück 4 einzutauchen.

Fig. 3 zeigt in die Spannbackenträger 19 eingesetzte Spann­ backen 3. Zwei Spannbacken 3 halten das Werkstück 4 in der Mitte und ermöglichen eine Zweiseitenbearbeitung mit einem Vertikalfräser 5 oder einem Horizontalfräser 6. Obwohl das Werkstück 4 kleiner ist als die Vorrichtung 1 kann es mit Hilfe der schmaleren Spannbacken 3 beidseitig horizontal oder vertikal bearbeitet werden.

Fig. 4 zeigt ein Werkstück 4 mit Radien als weiteres Anwen­ dungsbeispiel für den Einsatz von zwei Spannbacken 3. Das Werkstück 4 ist wiederum kleiner als die Schraubstockbreite und kann nur durch den Einsatz der schmalen Spannbacken 3 beidseitig in einer Aufspannung bearbeitet werden. Die als gestrichelte Linie dargestellte Absetzung der Spannbacken 3 dient als Auflage für das Werkstück 4.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Beispiel für die Bearbeitung eines Werkstücks 4 mit gerundeten Ecken als Anwendungsbeispiel für den Einsatz von zwei Spannbacken 3.

In Fig. 6 ist ein Werkstück 4, horizontal bearbeitet, mit Querbohrungen 7 und beidseitig überfräst als ein weiteres An­ wendungsbeispiel für die Verwendung von zwei Spannbacken 3 dargestellt. Ähnliches für ein Werkstück 4 mit angefasten Ec­ ken zeigt Fig. 7.

Fig. 8 stellt die Anwendung von Spannbacken 3 als Anschlag­ winkel für ein Werkstück 4 dar. Es ist erkennbar, daß das Werkstück 4 aufgrund der schrägen Unterseite ohne jeglichen Anschlag in die Spannvorrichtung eingesetzt werden kann.

In dem Beispiel nach Fig. 9 dient die Spannbacke 3 ange­ schrägt als Auflage für das Werkstück 4. Das Beispiel zeigt ein Werkstück 4 das an der Oberseite überfräst wird. Durch Auflegen an die angeschrägte Spannbacke kann das Werkstück 4 winklig überfräst werden. Hierzu muß die Spannbacke vorher ebenfalls im entsprechenden Winkel überfräst worden sein.

In Fig. 10 wird ein Werkstück 4 unterschiedlicher Breite mit drei Spannbacken 3 gespannt und mehrseitig bearbeitet. Durch die Verwendung von zwei schmalen und einer breiten Spannbacke 3 kann das in diesem Beispiel gezeigte Werkstück 4 mehrseitig mit einem Vertikalfräser 5 bearbeitet werden, wozu eine der schmalen Spannbacken abgesetzt ist.

In Fig. 11 wird ein Werkstück 4 unterschiedlicher Breite mit Radius mit vier Spannbacken 3 gespannt und mehrseitig bear­ beitet. Durch die Verwendung von vier Spannbacken kann das in diesem Beispiel gezeigte Werkstück 4 mehrseitig mit einem Vertikalfräser bearbeitet werden. Hierzu sind zwei der Spann­ backen 3 mit einem Radius abgesetzt, der dem Radius des Werk­ stücks 4 entspricht.

In Fig. 12 wird gezeigt wie ein Werkstück 4 unterschiedli­ cher Breite mit zueinander versetzten Absätzen mit vier Spannbacken 3 verspannungsfrei gespannt und mehrseitig bear­ beitet werden kann. Durch die Verwendung von vier Spannbacken kann das in diesem Beispiel gezeigte Werkstück 4 mehrseitig mit einem Vertikalfräser bearbeitet werden. Zwei der Spann­ backen 3 sind abgesetzt und ermöglichen so ein verspannungs­ freies Spannen des Werkstücks 4.

Das im Beispiel nach Fig. 13 gezeigte Werkstück 4 ist so lang, daß mehrere Spannvorrichtungen 1 benötigt werden. Durch die Verwendung von Zwischenbacken 2 wird die Breite der Spannvorrichtungen zusätzlich vergrößert. Außerdem werden Spannbacken 3 verwendet, die zur Auflage des Werkstücks 4 ausgefräst sind (gestrichelte Linie) und in ihrer Breite so gewählt sind, daß das Werkstück 4 möglichst großflächig ge­ spannt wird. In den Lücken zwischen den Spannbacken 3 ist ge­ nug Platz um die vorgesehenen Radien zu fräsen.

Das im Beispiel nach Fig. 14 gespannte Werkstück 4 ist so lang, daß die Breite der Spannvorrichtung 1 nicht ausreicht um ein sicheres Auflegen und Spannen zu gewährleisten. Durch Verwendung von Zwischenbacken 2 und insgesamt vier Spannbac­ ken 3 die zum Auflegen und Spannen des Werkstücks ausgefräst sind (gestrichelte Linie), wird eine der Werkstücklänge ange­ messene Auflage und Spannfläche erreicht.

Fig. 15 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Spann­ backen 3 in Seitenansicht bei der die Spannbacke eine Bohrung 12 für Senkkopfschrauben aufweist, durch das die Spannbacke 3 an die Spannbackenträger 19 oder die Zwischenbacke 2 ange­ schraubt werden kann. Paßstifte 13 die in die Spannbacke ein­ gepaßt sind und deren Abstand gleich dem Bohrungsabstand des Spannbackenträgers 19 oder der Zwischenbacke 2 ist, dienen zur Fixierung der Spannbacke 3.

Dadurch daß der Abstand der Paßstifte 13 dem Abstand der Boh­ rungen in dem Spannbackenträger 19 bzw. der Zwischenbacke 2 entspricht kann die Spannbacke 3 jeweils um einen Bohrungsab­ stand versetzt eingesetzt werden. Außerdem kann die Spannbac­ ke 3 um 90° verdreht eingesetzt werden, wenn die Form der Vorrichtung dies zuläßt. Ein Verdrehen um 180° ist im Normal­ fall aber immer möglich. Auf diese Weise ist die Spannbacke 3 in vier bzw. zwei Positionen verwendbar und kann an verschie­ dene Werkstücke (4) angepaßt werden.

Fig. 16 zeigt diese Spannbacke 3 in Vorderansicht. Das Schraubenloch 12 ist sichtbar, während die Paßstifte 3 ver­ deckt gezeichnet sind.

Fig. 17 zeigt den Spannbackenträger 19 bzw. die Zwischenbac­ ke 2 nach diesem Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht im Schnitt. Auf die Schraffur wurde wegen der Übersichtlich­ keit verzichtet. Es sind Paßbohrungen 10 und Gewinde 11 zur Aufnahme und Fixierung der Spannbacken 3 erkennbar. Der Ab­ stand der Paßbohrungen mit Gewinde zueinander entspricht dem Abstand der Paßstifte in den Spannbacken 3. Dadurch können die Spannbacken an jeder Stelle des Spannbackenträgers 19 bzw. der Zwischenbacke 2 eingesetzt und festgeschraubt wer­ den. Die Paßbohrungen mit Gewinde haben dabei die Doppelfunk­ tion des Fixierens oder des Befestigens.

Fig. 18 zeigt schließlich eine Vorderansicht des Spannback­ enträgers 19 bzw. der Zwischenbacke 2. Die Bohrungen 12 sind dabei nur bei den Zwischenbacken 2 notwendig um diese an den Spannbackenträgern 19 zu befestigen.

In Fig. 19 wird die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ausge­ führt als in der Figur links zu erkennender Teilapparat mit in der Figur rechts angeordneten Gegenhalter der den Spann­ druck bewirkt gezeigt. Auf dem Teilapparat befindet sich eine Zwischenbacke 2. Der Teilapparat kann aber auch selbst über ein Lochmuster verfügen, welches das Fixieren und Festschrau­ ben der Spannbacken 3 ermöglicht. Auch auf einem Teilapparat können die Spannbacken 3 wie oben ausgeführt eingesetzt wer­ den und für eine sichere Spannung des Werkstücks sorgen. Die möglichen Freilassungen durch die Wahl schmaler Spannbacken 3 ermöglichen das Eintauchen eines Fräsers ohne daß die Zwi­ schenbacken 2 oder der Teilapparat beschädigt werden. Durch Ausfräsen oder andere Bearbeitungsverfahren können die Spann­ backen 3 an spezielle Werkstückformen angepaßt werden.

Fig. 20 läßt eine weitere Ausführungsform der Zwischenbacken 2 bzw. des Spannbackenträgers 19 erkennen. Bei der Darstel­ lung im Schnitt wurde auf die Schraffur wegen der Übersicht­ lichkeit verzichtet. Die Paßbohrungen 10 mit Gewinde 11 ent­ sprechen denen die bei Zwischenbacken 2 zur Befestigung an anderen Spannvorrichtungen Verwendung finden.

Fig. 21 zeigt die Ausführung nach Fig. 20 in Vorderansicht, während Fig. 22 das Spannen mehrerer Werkstücke 4 mit Boh­ rung 12 mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 1 zeigt. Die Spannbacken 3 dienen in diesem Fall dem seitlichen An­ schlagen der Werkstücke.

Fig. 23 zeigt das Spannen von zwei zylindrischen Werkstücken 4 in Spannbacken 3. Die Spannbacken 3 sind vorher mit dem Durchmesser den die Werkstücke aufweisen aufgebohrt oder aus­ gefräst worden. Dadurch können zwei Werkstücke gespannt und bearbeitet werden etwa um wie hier gezeigt einen Sechskant zu fräsen. Geringe Abweichungen der Werkstückdurchmesser werden durch das Eigenspiel ausgeglichen. Die Spannmethode ist eben­ so auch auf viereckige Werkstücke 4 anwendbar.

Fig. 24 zeigt die erfindungsgemäße Spannbacke 3 ausgeführt als Universalwinkelbacke in Seitenansicht. Die Universalwin­ kelbacke besteht aus 2 Teilen, dem Innenteil 14 und dem Au­ ßenteil 15. Das Innenteil besitzt die gleiche Bohrung 12 und die gleichen Paßstifte 13 wie sie bei den Spannbacken vorhan­ den sind. Bei gelöster Spannschraube in der Bohrung 12 läßt sich das Außenteil gegen das Innenteil verdrehen ohne daß sich das Innenteil mitdreht, weil es mit den Stiften in der Vorrichtung oder den Zwischenbacken 2 fixiert ist. Die Stifte sind zur besseren Übersicht um 90° verdreht gezeichnet.

Fig. 25 zeigt die Universalbacke nach Fig. 24 in Vorderan­ sicht. Das Außenteil 15 weist einen Null-Strich auf, der auch mit einem Nonius versehen sein kann, während das Innenteil 14 eine Winkelskala 16 aufweist die eine genaue Einstellung des Winkels des Außenteils gegenüber dem Innenteil erlaubt.

Fig. 26 zeigt eine Ausführung als Gegenwinkel mit Spannbacke 3 in Seitenansicht. Der Gegenwinkel besitzt wie die Winkel­ backe eine Bohrung 12 und Paßstifte 13 die ein Einschrauben und Fixieren in den Spannbackenträger 19 ermöglichen. Der Ge­ genwinkel verfügt oben über ein Lochmuster, welches das Ein­ schrauben und Fixieren einer Spannbacke 3 erlaubt. Der Gegen­ winkel dient zum Spannen von Werkstücken die schmaler sind als die Universalwinkelbacke. Auch hier sind die Stifte zur besseren Übersicht um 90° verdreht gezeichnet.

Fig. 27 zeigt eine Gegenbacke mit Spannbacke 3 in Vorderan­ sicht. Die Gegenbacke kann wie die Universalwinkelbacke eben­ falls eine Winkelskala aufweisen. Sie besteht wie die Winkel­ backe aus einem Außenteil 18 und einem Innenteil 17. Das Au­ ßenteil kann wie bei der Winkelbacke gegen das Innenteil ver­ dreht werden, während das Innenteil seine Position beibehält, da es mit Paßstiften 13 an dem Spannbackenträger 19 oder der Zwischenbacke 2 fixiert ist.

Fig. 28 zeigt die Universalwinkelbacke nach Fig. 24 mit eingestelltem Winkel. Das Außenteil 15 ist gegenüber dem In­ nenteil 14 verdreht und ein Winkel ist eingestellt. Die Lage der Paßstifte 13, der Bohrung 12 und der Winkelskala 16 blei­ ben unverändert.

In Fig. 29 ist schließlich der Einsatz der Universalwinkel­ backe in einen Spannbackenträger 19 oder in eine Zwischenbac­ ke 2 mit aufgelegtem Werkstück erkennbar. Einige Paßbohrungen 10 mit Gewinde 11 im Umfeld der Winkelbacke wurden wegen der besseren Übersichtlichkeit in der Darstellung weggelassen.

Claims (15)

1. Spannvorrichtung zum Halten von Werkstücken, umfassend

• - einen Grundkörper,
• - mindestens zwei Spannbackenträger (19) mit
• - Aufnahmevorrichtungen zum Halten von Spannbacken (3),
• - eine Vorrichtung (20) zum Bewegen von mindestens einem der Spannbackenträger (19) sowie
• - eine Anzahl von unterschiedlichen, baukastenartig auf­ einander abgestimmten Spannbacken (3) mit unterschiedli­ chen Abmessungen und unterschiedlichen Ausbildungen, welche einzeln oder zu mehreren zum formschlüssigen Ein­ satz in die Aufnahmevorrichtungen vorgesehen sind.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Spannbackenträger (19) mehrere Spannbacken (3) nebeneinander anbringbar sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Spannbackenträger (19) mehrere Spannbacken (3) verschiedener Größe anbringbar sind.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß um 180° gedreht, zweiseitig verwendbare Spannbacken (3) vorgesehen sind.

5. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß um 90° gedreht, vierseitig verwendbare Spannbacken (3) vorgesehen sind.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (3) etwa durch Ausfrä­ sen an die Form des zu spannenden Werkstücks (4) angepaßt werden können.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Spannbacken (3) zum winkligen An­ schlagen von Werkstücken (4) vorgesehen sind.

8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacken (3) unter Verwendung von Zwischenbacken (2) in die Spannvorrichtung (1) aufge­ nommen werden können.

9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Spannbacken (3) vorgesehen sind, die in ihrer Breite so ausgebildet sind, daß die Spannbreite der Spannvorrichtung (1) vergrößert werden kann.

10. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verwendung zweier Spannbacken (3) nebenein­ ander die Spannbreite der Spannvorrichtung (1) vergrößert werden kann.

11. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß durch die Verwendung schmaler Spannbacken (3) die Spannbreite der Spannvorrichtung (1) verkleinert werden kann.

12. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß durch den Einsatz mehrerer Spannbacken (3) an einem Spannbackenträger (19) zwischen dem Spannbackenträger (19) und dem Werkstück (4) ein Freiraum zur Bearbeitung des Werkstücks (4) geschaffen wird.

13. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß Spannbacken (3) als Universal­ winkelbacke (9, 14, 15) mit einem Innenteil (14) und ei­ nem gegenüber diesem verdrehbaren Außenteil (15) zum winkligen Anschlagen von Werkstücken (4) unter einem be­ liebigen Winkel vorgesehen sind.

14. Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zwischenbacken (2) die Breite und die Höhe der Spannvorrichtung (1) vergrößert werden kann.

15. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß durch den Einsatz mehrerer Spannbacken (3) das Spannen und Anschlagen mehrerer Werk­ stücke (4) möglich ist.