DE19861091B4

DE19861091B4 - Spanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks, einer Palette oder dergleichen an einem Maschinentisch

Info

Publication number: DE19861091B4
Application number: DE1998161091
Authority: DE
Inventors: Herbert Witzemann
Original assignee: Witzemann & Fritz GmbH; Witzemann & Fritz Lustena GmbH; Vischer and Bolli AG
Current assignee: Witzemann & Fritz Lustenau At GmbH; Vischer and Bolli AG
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: DE19861091A1

Abstract

Spanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks (2) oder einer Palette an einem Maschinentisch (3) mit einer positionsgenau am Maschinentisch (3) fixierbaren Spannschiene (4), die an ihrer vom Maschinentisch (3) weg weisenden Oberseite Spanneinheiten (8, 9) zur Fixierung jeweils eines am Werkstück (2) oder der Palette gehaltenen Einzugsbolzens (10, 11) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Spanneinheit (8) an der Oberseite der Spannschiene (4) ortsfest angebracht und wenigstens eine weitere Spanneinheit (9) an der Spannschiene (4) verstellbar geführt und durch Spannmittel (15) fixierbar ist.

Description

Die vorwiegende Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks oder einer Palette an einem Maschinentisch mit einer positionsgenau am Maschinentisch fixierbaren Spannschiene, die an ihrer vom Maschinentisch weg weisenden Oberseite Spanneinheiten zur Fixierung jeweils eines am Werkstück oder der Palette gehaltenen Einzugsbolzens trägt.
Die Bearbeitung von metallischen Werkstücken ist häufig sehr komplex und kann eine Vielzahl von zerspanenden und spanlosen Arbeitsgängen an unterschiedlichen Bearbeitungsmaschinen umfassen, um aus einem Rohling das fertige Bauteil herzustellen. Insbesondere bei automatisierten Fertigungsabläufen ist es dabei wesentlich, daß das Werkstück bei jedem Arbeitsgang eine definierte Lage an dem jeweiligen Werkzeug einnimmt.

Zu diesem Zweck ist es in der Praxis üblich, das zu bearbeitende Werkstück zunächst auf eine Trägerpalette aufzuspannen und dann die ganze Einheit über vier Einzugsbolzen, die an der Rückseite der Lochrasterplatte vorgesehen und als Zentrierelemente ausgebildet sind, an der jeweiligen Werkzeugmaschine festzuspannen, indem die Einzugsbolzen in entsprechende Schnellspanneinheiten, die am Maschinentisch vorgesehen sind, eingesetzt werden. In der Produktion kann so die Lage der Schnellspanneinrichtungen als fester Maschinenparameter berücksichtigt werden, so daß es lediglich erforderlich ist, jeweils das Werkstück exakt an der Trägerpalette zu positionieren. Das eigentliche Fest- und Umspannen der Einheit aus Werkstück und Trägerpalette an den Maschinen kann dann sehr schnell und unproblematisch erfolgen, ohne daß eine weitere Positionierung notwendig ist.

Aus der DE 197 16 805 A1 ist beispielsweise ein Spannsystem der eingangs genannten Art bekannt, bei welchem am Maschinentisch eine Lochrasterpalette positionsgenau angebracht wird. In der Lochrasterpalette wiederum sind in einem genauen Rastermaß Bohrungen vorgesehen, in denen Spanneinheiten positionsgenau fixiert werden können.

Diese marktüblichen Spannsysteme haben sich in der Praxis durchaus bewährt. Es wird jedoch zum Teil als nachteilig empfunden, daß die möglichen Positionen der Spanneinheiten am Maschinentisch durch die Rasterung der Lochrasterpalette vorgegeben ist und nur unter hohem Zeitaufwand verändert werden kann, so daß die Umrüstzeiten zum Teil erheblich sind, wenn unterschiedliche Werkstücke oder Trägerpaletten gespannt werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Spanneinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die in einfacher Weise umgerüstet werden kann, um Werkstücke bzw. Paletten mit verschiedenartig daran positionierten Einzugsbolzen an einem Maschinentisch fixieren zu können.

Diese Aufgabe ist bei einer Spanneinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß wenigstens eine Spanneinheit an der Oberseite der Spannschiene ortsfest angebracht und wenigstens eine weitere Spanneinheit an der Spannschiene verstellbar geführt und durch Spannmittel fixierbar ist.

Erfindungsgemäß sind die Spanneinheiten für das Spannen eines Werkstücks, einer Palette oder dergleichen an der Oberseite der Spannschiene zum Teil ortsfest gehalten, beispielsweise festgeschraubt, und zum Teil verstellbar angebracht.

Wenn beispielsweise ein Werkstück mit zwei daran vorgesehenen Einzugsbolzen fixiert werden soll, ist eine der Spanneinheiten ortsfest und die andere beispielsweise geradlinig verstellbar an der Spannschiene gehalten. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen den Spanneinheiten auf einfache Weise durch Verstellung der bewegbaren Spanneinheit beliebig so eingestellt werden, daß er zum Abstand der Einzugsbolzen am Werkstück korrespondiert. Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung ist somit deutlich flexibler als das System der DE 197 16 805 A1 .

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zur Führung und Fixierung der bewegbaren Spanneinheit an der Spannschiene ein an einem Einzugsbolzen vorgesehener Absatz verschiebbar in einer an der Oberseite der Spannschiene ausgebildeten Führungsnut geführt ist und die Spannmittel ausgebildet sind, um den Einzugsbolzen an der bewegbaren Spanneinheit zu fixieren, indem der Einzugsbolzen in Richtung der bewegbaren Spanneinheit bewegt und so der Absatz gegen einen an der Spannschiene vorgesehenen Anschlag gespannt wird. Bei dieser Ausführungsform kostet das Umrüsten der Spanneinrichtung wenig Zeit und ist ohne aufwendige Montagearbeiten möglich, da es zum Verstellen der beweg baren Spanneinheit lediglich erforderlich ist, die Spannmittel zu lösen, so daß der Absatz von dem Anschlag freikommt und in der Führungsnut bewegt werden kann.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die bewegbare Spanneinheit in einer Ebene verstellbar ist, welche die Mittelachsen einer ortsfesten und der bewegbaren Spanneinheit enthält. Hierdurch gestaltet sich die Einstellung der bewegbaren Spanneinheit besonders einfach.

Sofern mehrere bewegbare Spanneinheiten vorgesehen sind, sind diese entsprechend parallel zueinander an der Spannschiene bewegbar geführt.

Als Spannmittel kann beispielsweise eine übliche Spanneinheit für einen Einzugsbolzen verwendet werden, so daß sich eine Zwillingsanordnung aus zwei sich gegenüberliegenden Spanneinheiten ergibt, wobei die eine Spanneinheit für den Absatz der Spannschiene zugewandt ist und die andere Spanneinheit für das Werkstück in die entgegengesetzte Richtung weist. Im Falle einer solchen Zwillingsanordnung sind die beiden Spanneinheiten zweckmäßigerweise koaxial zueinander angeordnet und insbesondere spiegelsymmetrisch ausgebildet.

In an sich bekannter Weise können die Spanneinheiten zur Fixierung eines Einzugsbolzens jedenfalls zum Teil als mechanisch/hydraulische Spanneinheiten mit einer Aufnahme, in die der Einzugsbolzen einsetzbar ist, und einem Spannmechanismus, um den Einzugsbolzen in der Aufnahme zu arretieren, ausgebildet sein. In diesem Fall umfaßt die Spanneinheit eine Zylinder/Kolben-Anordnung mit einem Zylinder und einem im Zylinder unter Bildung eines Druckraums verschiebbar geführten Kolben, wobei die Aufnahme für den Einzugsbolzen an der dem Druckraum gegenüberliegenden Stirnseite des Kolbens ausgebildet ist und der Spannmechanismus durch Verstellung des Kolbens betätigbar ist. Dabei die Zylinder der mechanisch/hydraulischen Spanneinheit, durch welche die Spannschiene am Maschinentisch fixiert wird, im Maschinentisch ausgebildet sein, und die Zylinder der beiden einander gegenüberliegenden Zwillings-Spanneinheiten in einem gemeinsamen Grundkörper. Hierdurch wird eine kompakte Ausbildung erzielt.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Erläuterung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
1 im Längsschnitt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks an einem Maschinentisch,
2a und 2b den Umrüstvorgang der Spanneinrichtung aus 1 und
3 im Längsschnitt eine der Spanneinheiten der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung.
In 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Spanneinrichtung 1 dargestellt, die zur Fixierung eines Werkstücks 2, einer Palette oder dergleichen an einem Maschinentisch 3 vorgesehen ist. Zu der Spanneinrichtung 1 gehört eine Spannschiene 4, die am Maschinentisch 3 positionsgenau fixiert ist. Hierzu sind an der zum Maschinentisch 3 weisenden Unterseite der Spannschiene 4 zwei Einzugsbolzen 5 vorgesehen, die in an sich bekannter Weise positionsgenau (nullpunktorientiert) und zentriert an der Spannschiene 4 gehalten sind und von mechanisch/hydraulischen Spanneinheiten 6, 7, die am Maschinentisch 3 vorgesehen sind, gespannt werden. Es können auch mehr Einzugsbolzen vorgesehen sein.
Zur Fixierung des Werkstücks 2 an der Spannschiene 4 sind an der Oberseite der Spannschiene 4 zwei hydrauliche Spanneinheiten 8, 9 vorgesehen, in denen zwei an der Unterseite des Werkstücks 2 positionsgenau angeordneten Einzugsbolzen 10, 11 arretiert sind. Gemäß der Erfindung ist eine der beiden Spanneinheiten – in 1 die linke Spanneinheit 8 – mit der Spannschiene 4 fest verschraubt, während die Spanneinheit 9 an der Spannschiene 4 in einer Ebene, welche die Mittelachsen der ortsfesten Spanneinheit 8 und der bewegbaren Spanneinheit 9 enthält, verstellbar geführt ist, so daß der Abstand zwischen den Spanneinheiten 8, 9 derart eingestellt werden kann, daß er zum Abstand der Einzugsbolzen 10, 11 korrespondiert.
Hierzu ist in der Oberseite des Spannschiene 4 eine T-förmige Führungsnut 12 ausgebildet, in die ein der Unterseite der bewegbaren Spanneinheit 9 vorgesehener Absatz 13 in Form eines T-Nutensteins eingreift. Der Absatz 13 ist an einem Einzugsbolzen 14 festgeschraubt, der an der bewegbaren Spanneinheit 9 durch geeignete Spannmittel 15 so fixierbar ist, daß er bei Betätigung der Spannmittel 15 nach oben gezogen wird, wodurch der Absatz 13 gegen einen in der Zeichnung nicht dargestellten Steg der Führungsnut 12 gespannt wird, so daß die bewegbare Spanneinheit 9 mit der Spannschiene 4 fest verbunden ist, und bei einem Lösen der Spannmittel 15 von dem Steg freikommt, so daß die bewegbare Spanneinheit 9 verstellt werden kann.
In der dargestellten Ausführungsform ist zur Fixierung des Einzugsbolzens 14 an der bewegbaren Spanneinheit 9 eine weitere mechanisch/hydraulische Spanneinheit 15 vorgesehen, wobei die beiden Spanneinheiten 9, 15 dieser Doppel- oder Zwillingsanordnung koaxial zueinander ausgerichtet sind und in entgegengesetzte Richtungen weisen. Die beiden Spanneinheiten 9, 15 sind an einem gemeinsamen Grundkörper 16 ausgebildet.
In den 2a und 2b ist der Umrüstvorgang dargestellt, wenn das Werkstück 2 gegen ein neues Werkstück 2' ausgetauscht werden soll, dessen Einzugsbolzen 10', 11' einen anderen Abstand voneinander haben als die Einzugsbolzen 10, 11 des derzeit gespannten Werkstücks 2. In diesem Fall werden die Spanneinheiten 8, 9, welche das Werkstück 2 spannen, gelöst und das Werkstück 2 nach oben hin aus den Spanneinheiten 8, 9 herausgenommen (2a). Anschließend die den Absatz 13 spannende Spanneinheit 15 gelöst, so daß der Absatz 13 von dem Steg an der Spannschiene 4 freikommt, und derart in der Führungsnut 13 nach links verstellt, daß der Abstand der beiden Spanneinheiten 8, 9 dem Abstand der Einzugsbolzen 10', 11' des neu zu spannenden Werkstücks 2' (2b) entspricht. Dann wird der Grundkörper 16 wieder durch Spannen der Spanneinheit 15 an der Spannschiene 4 fixiert, und das neue Werkstück 2' wird durch Einsetzen seiner Einzugsbolzen 10', 11' in die Spanneinheiten 8, 9 fixiert.
In der 3 ist der Aufbau der mechanisch/hydraulischen Spanneinheiten exemplarisch anhand der ortsfesten Spanneinheit 8 für das Werkstück 2 dargestellt, wobei die linke Hälfte der 3 die Spanneinheit 8 im gespannten und die rechte Hälfte die Spanneinheit 8 im gelösten Zustand zeigt. Zu der Spanneinheit 8 gehört ein als Zylinder ausgebildetes Gehäuse 17, das an seinem oberen Ende offen ist. In die Zylinderbohrung 18 des Gehäuses 17 ist unter Bildung eines Druckraumes 19 ein Kolben 20 axial bewegbar eingesetzt, wobei der Ringspalt zwischen Zylinderbohrung 18 und Kolben 20 durch einen nicht dargestellten O-Ring abgedichtet ist. In den Boden der Zylinderbohrung 18 mündet ein im Gehäuse 17 ausgebildeter Kanal 21, durch welchen im Druckraum 19 ein Hydraulikmittel wie beispielsweise Öl zugeführt werden kann.
Die offene Oberseite des Gehäuses 17 ist durch einen Deckel 22 verschlossen, der an dem Gehäuse 17 festgeschraubt ist. Zwischen dem Deckel 22 und dem Kolben 20 ist ein Tellerfederpaket 23 angeordnet, das den Kolben 20 in Richtung des Bodens der Zylinderbohrung 18 drückt.
In der dem Druckraum 19 gegenüberliegenden Oberseite des Kolbens 20 ist eine Sackbohrung vorgesehen, die eine Aufnahme 24 für den Einzugsbolzen 10 bildet, der in die Aufnahme 24 durch eine im Deckel vorgesehene Durchgangsbohrung 25 eingesetzt werden kann. Zur Erleichterung dieses Einsetzvorganges ist in der Durchgangsbohrung 25 ein hülsenförmiges Führungselement 26 vorgesehen, und zur exakten Positionierung des Einzugsbolzens in der Spanneinheit 8 ist der obere Bereich der Durchgangsbohrung 25 in Passung zu einem Flansch des Einzugsbolzens dimensioniert, d.h. als Paßfläche 25a ausgebildet.
Zur Fixierung des Einzugsbolzens in der Aufnahme 24 ist ein Spannmechanismus vorgesehen. Dieser umfaßt in an sich bekannter weise einen in die Aufnahme 24 eingesetzten Kugelkäfig 27, in dem mehrere Kugeln 28 radial verstellbar gehalten ist, die je nach Kolbenstellung in eine Nut 29 in der Wandung der Aufnahme 24 nach außen ausweichen kann (rechte Hälfte von 3), so daß ein Einzugsbolzen 10 in den Kugelkäfig 27 eingesetzt oder aus diesem herausgenommen werden kann, oder durch die Wandung der Aufnahme 24 an einem solchen Ausweichen gehindert und damit in Eingriff mit einer entsprechenden Gegenfläche, beispiels weise einer Ringnut, am Einzugsbolzen 10 gehalten wird (linke Hälfte von 3).
In der Zeichnung zeigt die linke Hälfte der 3 die Spanneinheit 8 in ihrer Spannstellung, in der der Druckraum drucklos ist und der Kolben 20 durch das Tellerfederpaket 23 nach unten gedrückt wird, so daß eine obere Schrägfläche der Nut 29 die Kugeln 28 in Eingriff mit dem Einzugsbolzen 10 hält. Wenn jetzt der Druckraum 19 über den Kanal 21 mit Druckmittel beaufschlagt wird, wird der Kolben 20 entgegen der Rückstellkraft des Tellerfederpaketes 23 nach oben in die in der rechten Hälfte von 3 dargestellte Lage gedrückt, in der die Nut 29 der Kugel 28 Raum läßt, radial nach außen auszuweichen, so daß der Einzugsbolzen 10 aus der Spanneinheit 8 herausgenommen bzw. dann wieder in diese eingesetzt werden kann. wie die 3 gut erkennen läßt, ist der Hub des Kolbens 20 dabei so gewählt, daß der Einzugsbolzen 10 durch den Boden der Aufnahme 24 nach oben gedrückt wird, um das Entfernen des Einzugsbolzens 10 zu erleichtern.

Claims

Spanneinrichtung zur Fixierung eines Werkstücks (2) oder einer Palette an einem Maschinentisch (3) mit einer positionsgenau am Maschinentisch (3) fixierbaren Spannschiene (4), die an ihrer vom Maschinentisch (3) weg weisenden Oberseite Spanneinheiten (8, 9) zur Fixierung jeweils eines am Werkstück (2) oder der Palette gehaltenen Einzugsbolzens (10, 11) trägt, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Spanneinheit (8) an der Oberseite der Spannschiene (4) ortsfest angebracht und wenigstens eine weitere Spanneinheit (9) an der Spannschiene (4) verstellbar geführt und durch Spannmittel (15) fixierbar ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung und Fixierung der bewegbaren Spanneinheit (9) an der Spannschiene (4) ein an einem weiteren Einzugsbolzen (14) vorgesehener Absatz (13) verschiebbar in einer an der Oberseite der Spannschiene (4) ausgebildeten Führungsnut (12) geführt ist und die Spannmittel (15) ausgebildet sind, um den Einzugsbolzen (14) an der bewegbaren Spanneinheit (9) zu fixieren, indem der Einzugsbolzen (14) in Richtung der bewegbaren Spanneinheit (9) bewegt und so der Absatz (13) gegen einen an der Spannschiene (4) vorgesehenen Anschlag gespannt wird.
Spanneinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absatz (13) als T-Nutenstein und die Führungsnut (12) entsprechend dazu ausgebildet sind.
Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbare Spanneinheit (9) zu der ortsfesten Spanneinheit (8) hin und von dieser weg bewegbar ist.
Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Spanneinheit (9) in einer Ebene verstellbar ist, welche die Mittelachsen einer ortsfesten und der bewegbaren Spanneinheit (8, 9) enthält.
Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Spanneinheit (8) mit der Spannschiene (4) verschraubt ist.
Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der bewegbaren Spanneinheit (9) zur Fixierung des Einzugsbolzens (14) eine weitere Spanneinheit (15) angeordnet ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spanneinheiten (9, 15) koaxial zueinander angeordnet sind und in entgegengesetzte Richtungen weisen.
Spanneinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spanneinheiten (9, 15) an einem gemeinsamen Grundkörper (16) angeordnet sind.
Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinheiten (6, 7, 8, 9, 15) zur Fixierung eines Einzugsbolzens jedenfalls zum Teil als mechanisch/hydraulische Spanneinheiten mit einer Aufnahme (24), in die der Einzugsbolzen einsetzbar ist, und einem Spannmechanismus, um den Einzugsbolzen in der Aufnahme (24) zu arretieren, ausgebildet sind.
Spanneinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch/hydraulische Spanneinheit eine Zylinder/Kolben-Anordnung mit einem Zylinder (17) und einem darin unter Bildung eines Druckraums (19) verschiebbar geführten Kolben (20) auf weist, die Aufnahme (24) für den Einzugsbolzen an der dem Druckraum (19) gegenüberliegenden Stirnseite des Kolbens (20) ausgebildet ist und der Spannmechanismus durch Verstellung des Kolbens (20) betätigbar ist.
Spanneinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannmechanismus wenigstens ein radial in der Aufnahme bewegbares Klemmelement (28) aufweist, das bei der Axialbewegung des Kolbens (20) in einer Richtung mit einer Schrägfläche des Kolbens (20) zusammenwirkt und dadurch radial nach innen gedrückt wird, um mit einem in die Aufnahme (24) eingesetzten Einzugsbolzen in Eingriff zu kommen und diesen in die Aufnahme (24) zu ziehen.
Spanneinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Klemmelemente mehrere Kugeln (28) vorgesehen sind, die in einem in die Aufnahme (24) eingesetzten Kugelkäfig (27) gehalten sind.
Spanneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinentisch (3) mechanisch/hydraulische Spanneinheiten (6, 7) zur Fixierung von an der Unterseite der Spannschiene (4) vorgesehenen Einzugsbolzen (5) vorgesehen sind.
Spanneinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder der mechanisch/hydraulischen Spanneinheiten (6, 7) zur Fixierung der Spannschiene (4) im Maschinentisch (3) ausgebildet sind.
Spanneinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder der beiden einander gegenüberliegenden Spanneinheiten (9, 15) in dem Grundkörper (16) ausgebildet sind.
Spanneinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Anschlag sich über die gesamte Länge der Führungsnut (12) erstreckt und insbesondere als ein die Führungsnut (12) übergreifender Steg ausgebildet ist.