DE19715452C1 - Spannvorrichtung zum Halten oder Verfahren von flachen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Halten oder Verfahren von flachen Werkstücken, insbesondere von Blechen und Platten in einer Kantenbearbeitungsstation mit einer das horizontal liegend eingeführte Werkstück positionierenden, die Ober- und Unterseite des Werkstückes klemmenden hydraulisch betätigten Spannzange, die an einem Rahmen schwenkbar gelagert ist und zum Einführen des Werkstückes druckmittelbetätigt aus der Spannstellung in eine Ruheposition unterhalb der Werkstückebene verschwenkbar ist.

Spannvorrichtungen der gattungsgemäßen Art sind aus der Praxis bekannt und werden beispielsweise in Fräseinrichtungen zum Bearbeiten der Kanten von Blechen oder Platten eingesetzt, in denen entweder die Kantenbearbeitungswerkzeuge am festliegenden Werkstück vorbeigeführt werden oder bei denen das Werkstück auf einem verfahrbaren Maschinenrahmengestell liegend an den Bearbeitungswerkzeugen vorbeigeführt wird. In beiden Fällen muß sichergestellt sein, daß während des eigentlichen Bearbeitungsvorganges das Werkstück in der Bearbeitungsposition relativ zum Werkzeug gehalten wird. Dazu sind Spannsysteme mit hoher Steifigkeit und hoher Spannkraft erforderlich, die das Werkstück, die Platte oder das Blech, sicher fixieren aber gleichzeitig die zu bearbeitende Fläche für das Werkzeug freihalten. Eine weitere Forderung an diese Spannsysteme besteht darin, die Nebenzeiten so gering wie möglich zu halten, daß heißt, ein schnelles Spannen und Lösen zu ermöglichen und gleichzeitig den Antransport und den Abtransport des Werkstückes in die Bearbeitungsstation und aus der Bearbeitungsstation heraus nicht zu behindern.

Bekannte Spannsysteme arbeiten mit Spannzangen, die das horizontal liegende Werkstück während der Bearbeitung klemmen. Die Spannzangen sind so am Rahmen bzw. Maschinengestell befestigt, daß sie unter die Ebene des Werkstückes verschwenkbar sind. Dies ist erforderlich, um das Werkstück, beispielsweise auf einem Rollgang aufliegend in die Bearbeitungsposition zu transportieren, ohne mit den Spannzangen zu kollidieren. Sobald das Werkstück in der richtigen Lage positioniert ist, werden die Spannzangen nach oben geschwenkt und klemmen die Ober- und Unterseite des Werkstückes zwischen den Spannpratzen fest. Die bekannte Lösung verwendet dazu Kolbenzylindereinheiten, mit denen einerseits der Spannvorgang und andererseits der Schwenkvorgang der Spannzange bewerkstelligt wird. Es sind also bei der bekannten Lösung zwei Kolbenzylindereinheiten, eine für jede dieser Funktionen erforderlich, die hinsichtlich ihres Bewegungsablaufs exakt aufeinander abgestimmt werden müssen, damit die Funktionen im richtigen Zeittakt nacheinander ausgeführt werden. Abgesehen davon, daß pro Spannzange zwei Kolben- Zylindereinheiten vorzusehen sind, sind für deren Steuerung auch entsprechende Endschalter, Ventile sowie eine aufwendige Steuerungselektrik erforderlich.

Ein anderer Nachteil des bekannten Systems ist darin zu sehen, daß die Anordnung von zwei Zylindern die Bauhöhe des Gestells vergrößert, was bei langen Bearbeitungsmaschinen zu Kostennachteilen führt. Das Anlenken der beiden Zylinder an eine Spannzange erfordert darüber hinaus auch eine entsprechende Breite der Spannzange, so daß extrem schmale Platten mit diesem System nicht gespannt werden können.

Die deutsche Patentschrift 39 38 208 beschreibt eine Kniehebelspannvorrichtung, insbesondere für Karosserieteile, die auch als Unterbauspanner verwendbar ist. Die Vorrichtung besteht aus einem an der Kolbenstange einer Kolben-Zylindereinheit angelenkten Hebelkinematik, die über Geradführungen beim Aus- und Einfahren der Kolbenstange ein Verschwenken des Spannhebels aus der Spannstellung in eine Unterflurstellung bewirkt. Die Vorrichtung weist eine große Bauhöhe auf und ist deshalb nicht geeignet, flache Werkstücke auf eine Unterlage zu spannen, unter der ein eingeschränkter Platz vorhanden ist. Außerdem sind die mit der bekannten Vorrichtung aufzubringenden Spannkräfte nicht geeignet, um beispielsweise Bleche und Platten in Kantenbearbeitungsstationen sicher zu halten.

Schließlich ist aus dem US-Patent 5,460,358 eine aufwendige Klemmvorrichtung, basierend auf Hebel- und Kulissensystemen bekannt, bei der es nicht auf eine unter dem Werkstück liegende Anordnung ankommt. Ein Klemmen eines plattenförmigen Werkzeuges an der Ober- und Unterseite des Werkstückes ist ebensowenig vorgesehen, wie das druckmittelbetätigte Verschwenken der Spannzange aus der Spannstellung in eine Ruheposition unterhalb der Werkstückebene.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend von dem bekannten Stand der Technik eine Spannvorrichtung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß in vereinfachter Bauweise mit geringerem Platzbedarf hohe Spannkräfte erzeugt werden können, ohne daß aufwendige Steuerungs- und Regelungsmechanismen erforderlich sind.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Spannzange mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des ersten Patentanspruches vorgeschlagen.

Die Problemlösung der Erfindung besteht somit in einer Spannzange in zweigeteilter Bauart mit zwei Drehpunkten, die es ermöglichen, den oberen Zangenteil zu öffnen bevor die gesamte Spannzange nach unten weggeschwenkt werden kann. Der Spannvorgang erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Die bei den bekannten Spannzangen durchzuführenden Funktionen (Wegschwenken und Spannen) werden erfindungsgemäß nur noch von einer einzigen Kolbenzylindereinheit erfüllt, wobei die aufeinanderfolgenden Bewegungsabläufe durch ein Kurvensystem in Form von Führungsbahnen zwangsweise gesteuert werden, wodurch zeitliche und funktionelle Abläufe des Schwenkens und Spannens festlegt werden.

Die Verwendung einer einzigen Kolbenzylindereinheit verringert sowohl die Bauhöhe des Systems wie auch die Breite der Spannzange, so daß auch sehr schmale Platten sicher und mit hoher Steifigkeit gespannt werden können. Die verringerte Bauhöhe führt zu erheblichen Kostenvorteilen gegenüber der bekannten Lösung, weil das gesamte Gestell für die Bearbeitungseinrichtung niedriger baut. Das erfindungsgemäße Spannsystem erlaubt eine hohe Spannkraft bei großer Steifigkeit.

Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, daß die Führungsbahn aus zwei miteinander verbundenen Bahnabschnitten zusammengesetzt ist, von denen ein erster Abschnitt konzentrisch zur in der Endstellung des einachsigen Hebels befindlichen Schwenkachse des zweiarmigen Hebels verläuft und der andere Bahnabschnitt konzentrisch zur Schwenkachse des einarmigen Hebels verläuft, so ergibt sich einerseits eine günstige Bewegungsabfolge, bei der beim Lösen der Spannverbindung zunächst nur der zweiarmige Hebel weggeschwenkt wird, während der einarmige Hebel in seiner Position verbleibt. Beim weiteren Abfahren der Führungsbahn wird mit Zeitverzögerung durch Wegschwenken des einarmigen Hebels die gesamte Spannzange unter die Ebene des Werkstückes verschwenkt, und das stets mit einer einzigen Kolbenzylindereinheit ohne aufwendige Steuerung.

Die vorgeschlagene Führungsbahn ermöglicht durch optimal kurze Abstände zu den Schwenkachsen auch die Verwendung kurzhubiger Spannzylinder, was wiederum einen Kostenvorteil einerseits darstellt und andererseits kurze Zykluszeiten ermöglicht. Die bekannte Anordnung mit zwei Zylindern erforderte wegen der Einbauproblematik längere Hübe und somit größeren Bauraum. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß der Spannzylinder symmetrisch unter der Spannzange angeordnet werden kann, was im Hinblick auf die Krafteinleitung besonders günstig ist.

Als Führungsmittel sind nach einem anderen Merkmal der Endung am zweiarmigen Hebel drehbar gelagerte Führungsrollen vorgesehen, die auf den Führungsbahnen abwälzen.

Wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen wird, daß der einarmige Hebel mit einem die Schwenkbewegung des Hebels nach oben begrenzenden Anschlag am Rahmen korrespondiert, so wird beim Anliegen des Hebels an diesem Anschlag im gespannten Zustand eine hohe Krafteinleitung möglich. Daraus ergibt sich eine hohe Steifigkeit an der Spannstelle. Es ist auch denkbar, in einer Zwischenstellung des Verschwenkvorganges eine Anschlagkante an einem der Hebel zum gezielten Anlegen und Positionieren der Platte zu schaffen. Alle diese Funktionen lassen sich mit einer einzigen Kolbenzylindereinheit bewerkstelligen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Plattenbearbeitungsstation im Bereich des Spannsystems im gespannten Zustand und

Fig. 2 das Spannsystem im gelösten Zustand.

Die Zeichnungsfiguren sind schematische Darstellungen und verdeutlichen das Prinzip der Erfindung. In Fig. 1 ist mit 1 eine Platte bezeichnet, deren Kanten in nicht dargestellter Weise zu bearbeiten sind. Die Platte 1 wurde auf den bei 2 angedeuteten Rollgangsrollen in die dargestellte Spannposition transportiert. Die Rollgangsrollen 2 sind in dem Rahmen 3 frei drehbar oder angetrieben gelagert. Das Spannen der Platte 1 erfolgt beidseitig durch die insgesamt mit 4 bezeichneten Spannzangen, die aus dem einarmigen Hebel 5 und dem zweiarmigen Hebel 6 zusammengesetzt sind. Am zweiarmigen Hebel 6 ist bei 7 eine Spannpratze ausgebildet, die die Platte 1 gegen ein Widerlager 8 am einarmigen Hebel 5 preßt. Der einarmige Hebel 5 ist bei 9 am Rahmen 3 schwenkbar gelagert, wobei die Schwenkbewegung nach oben, wie bei 10 angedeutet durch einen Anschlag begrenzt ist. Der einarmige Hebel 5 ist an seinem freien Ende nach oben gekröpft, wie bei 5a dargestellt ist. Im Bereich der Kröpfung und etwa in Höhe der Auflageebene der Platte 1 ist um die Schwenkachse 11 schwenkbar der zweiarmige Hebel 6 gelagert, wobei die Schwenkachsen 9 und 11 parallel zueinander verlaufen. Am der Spannpratze 7 entgegengesetzten Ende des zweiarmigen Hebels 6 ist bei 12 die Kolbenzylindereinheit 13 kolbenstangenseitig angeschlagen, die zylinderseitig am Rahmen 3 schwenkbar angelenkt ist. Achsgleich mit der Anlenkung der Kolbenzylindereinheit 13 bei 12 ist die Führungsrolle 14 vorgesehen, die frei drehbar auf den Führungsbahnen 15 und 16 abrollt. Die Führungsbahn 15 verläuft dabei konzentrisch zur Schwenkachse 9 des einarmigen Hebels 5; die Führungsbahn 16 verläuft konzentrisch zur Schwenkachse 11 des zweiarmigen Hebels 6 in seiner gegen den Anschlag 10 gefahrenen oberen Position des Schwenkhebels 5. Die beiden Führungsbahnen 15 und 16 sind miteinander verbunden.

Beim Betätigen der Kolbenzylindereinheit 13 im Einfahrsinn der Kolbenstange zieht diese das untere Ende des zweiarmigen Hebels 6 (in der Zeichnungsebene nach links) wobei die Führungsrolle 14 auf der Führungsbahn 16 abrollt und den zweiarmigen Hebel 6 um die Schwenkachse 11 verschwenkt. Dadurch wird die Spannpratze 7 von der Platte 1 abgehoben und in eine Lage verschwenkt, in der die Spannpratze außerhalb der Projektion der Platte 1 liegt.

Die weitere Einfahrbewegung der Kolbenstange der Kolbenzylindereinheit 13 führt die Rolle 14 auf die Führungsbahn 15. Dadurch wird der zweiarmige Hebel 6 zusammen mit seiner Schwenkachse 11 am einarmigen Hebel 5 um die Schwenkachse 9 dieses Hebels nach unten verschwenkt, so daß sich die gesamte Spannzange 4 in die Position verschwenkt, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Führungsbahnen 15 und 16 sorgen dabei für den zeitlich aufeinanderfolgenden Bewegungsablauf, ohne daß dafür aufwendige Ventile oder elektronische Steuerungen erforderlich wären.

Der Spannvorgang der Platte 1 verläuft in umgekehrter Reihenfolge. Zunächst wird beim Ausfahren der Kolbenzylindereinheit der einarmige Hebel 5 um seine Schwenkachse 9 nach oben geführt. Beim weiteren Ausfahren der Kolbenstange der Kolbenzylindereinheit 13 verschwenkt dann der zweiarmige Hebel um die Schwenkachse 11 und geführt an der Führungsbahn 16, so daß sich die Spannpratze 7 an die Platte anlegt und mit Spanndruck der einarmige Hebel 5 mit seinem Widerlager 8 eine Abstützung der Platte 1 am Anschlag 10 sicherstellt.

In Systemen, bei denen die gespannte Platte verfahren werden muß, ist die in den Zeichnungen dargestellte und vorstehend beschriebene Einheit verfahrbar gestaltet, ohne daß das Funktionsprinzip verlassen wird.

Claims (4)

1. Spannvorrichtung zum Halten oder Verfahren von flachen Werkstücken, insbesondere von Blechen und Platten in einer Kantenbearbeitungsstation mit einer das horizontal liegend eingeführte Werkstück positionierenden, die Ober- und Unterseite des Werkstückes klemmenden hydraulisch betätigten Spannzange, die an einem Rahmen schwenkbar gelagert ist und zum Einführen des Werkstückes druckmittelbetätigt aus der Spannstellung in eine Ruheposition unterhalb der Werkstückebene verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannzange (4) aus einem einarmigen (5) und einem zweiarmigen Hebel (6) mit zueinander parallelen Schwenkachsen (9, 11) zusammengesetzt ist, wobei der einarmige Hebel (5) um eine unterhalb des Werkstückes (1) am Rahmen (3) vorgesehene horizontale Schwenkachse (9) aus einer Spannstellung (obere Endstellung) nach unten in eine Ruhestellung (untere Endstellung) verschwenkbar ist und an seinem nach oben gekröpften freien Ende (5a) die Schwenklagerung (11) für den zweiarmigen Hebel (6) aufnimmt, dessen einer Hebelarm (Lastarm) durch Verschwenken des zweiarmigen Hebels (6) in der Spannstellung (obere Endstellung) des einarmigen Hebels (5) mit einer Spannpratze (7) von oben auf die Oberfläche des Werkstückes (1) aufsetzbar ist und dessen anderer Hebelarm (Kraftarm) bis unter eine durch die Schwenkachse (9) des einarmigen Hebels (5) verlaufende gedachte Horizontalebene verlängert und mit einer am Rahmen (3) angelenkten im wesentlichen horizontal und quer zur Schwenkachse (11) des zweiarmigen Hebels (6) angeordneten Kolbenzylindereinheit (13) verbunden ist,
daß im Bereich der Anlenkung (12) dieser Kolbenzylindereinheit (13) dem zweiarmigen Hebel (6) Führungsmittel (14) zugeordnet sind, mit denen der zweiarmige Hebel (6) während seiner Schwenkbewegung an einer korrespondierenden Führungsbahn (15, 16) zwangsführbar ist, wobei in Abhängigkeit von der Gestalt der Führungsbahn (15, 16) zeitverzögert zum Verschwenken des zweiarmigen Hebels (6) ein Verschwenken des einarmigen Hebels (5) in seine Ruhestellung erfolgt.

2. Spannvorrichtung zum Haften oder Verfahren von flachen Werkstücken, insbesondere in einer Kantenbearbeitungsstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsbahn (15, 16) aus zwei miteinander verbundenen Bahnabschnitten zusammengesetzt ist, von denen ein erster Abschnitt (15) konzentrisch zur in der Endstellung des einachsigen Hebels (5) befindlichen Schwenkachse (11) des zweiarmigen Hebels (6) verläuft und der andere Bahnabschnitt (16) konzentrisch zur Schwenkachse (9) des einarmigen Hebels (5) verläuft.

3. Spannvorrichtung zum Halten oder Verfahren von flachen Werkstücken, insbesondere in einer Kantenbearbeitungsstation nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsmittel am zweiarmigen Hebel (6) drehbar gelagerte Führungsrollen (14) vorgesehen sind.

4. Spannvorrichtung zum Halten oder Verfahren von flachen Werkstücken, insbesondere in einer Kantenbearbeitungsstation nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einarmige Hebel (5) mit einem die Schwenkbewegung des Hebels (5) nach oben begrenzenden Anschlag (10) am Rahmen (3) korrespondiert.