DE3102800C2

DE3102800C2 - Spannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken auf dem Tisch od.dgl. einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE3102800C2
Application number: DE19813102800
Authority: DE
Inventors: André 78430 Louveciennes Carossino
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1981-01-28
Publication date: 1983-12-29
Also published as: FR2496530A1; FR2496530B1; DE3102800A1

Abstract

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Spannens von Werkstücken auf dem Tisch von Werkzeugmaschinen. Hier soll das Problem gelöst werden, Werkstücke unterschiedlicher Dimensionen, insbesondere mit stufenartigen Spannflächen zu spannen. Die Vorrichtung weist einen Spannblock (1) auf, der auf dem Maschinentisch, eventuell unter Beilage eines höhenausgleichenden Zwischenstückes, verankerbar ist, indem man ein T-förmiges Hakenstück (24) in eine entsprechende Nut im Tisch einlegt. Im Spannblock (1) befindet sich zum Verändern der Stellung von wenigstens zwei Spann armen (14) eine Stelleinrichtung mit einer Gewindespindel (7, 8), die über einen Spannring mit Spannarm (2) eine Spannwelle (11) verstellt, welche die Spannarme (14) zur Auflage auf dem Werkstück bringt.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken auf dem Tisch od. dgl. einer Werkzeugmaschine, mit einem auf dem Tisch od. dgl. festlegbaren, hierzu mit einer Auflagefläche versehenen Gehäuse, in dem ein aus dem Gehäuse herausragender Spannarm um eine zur Gehäuse-Auflagefläche parallele Achse schwenkantreibbar gelagert ist, der mit seinem herausragenden freien Ende die Spannkraft auf das festzuspannende Werkstück ausübt.

Eine solche Spannvorrichtung ist durch die FR-PS 02 940 bereits bekannt Bei ihr wirkt der Spannarm mit seinem freien Ende unmittelbar auf das zu spannende Werkstück. Der Spannarm ist Teil eines Spannringes, der in einem dem Spannarm diametral gegenüberliegenden Sektor als Zahnradsegment ausgebildet ist, mit dem eine Schnecke zusammenwirkt, die mit ihrem einen Ende aus dem Gehäuse der Spannvorrichtung herausgeführt und durch eine an ^5; diesem Ende angreifende Kraft zu drehen ist Wird die Schnecke insbesondere manuell gedreht, so wird der Spannring gedreht und der Spannarm mit seinem freien Ende dem zu spannenden Werkstück genähert oder von diesem entfernt, um das Werkstück auf dem Tisch zu spannen oder freizugeben.

Mit dieser Spannvorrichtung läßt sich dann keine ausreichende Spannkraft ausüben, wenn sehr große Werkstücke gespannt werden sollen, oder wenn diese keine geeigneten Spannflächen haben. In solchen Fällen ist festzustellen, daß, wenn der Druckpunkt des Spannhebels, der Verankerungspunkt des Spannblockes und der ReaktionsDunkt im Niveau der Stellschraube in derselben Ebene liegen und ein Drehmoment auf das Werkstück ausgeübt wird, beim Werkstück eine Neigung zu beobachten ist, sich in bezug auf den Spannpunkt zu drehen, der sich dann wie ein Drehpunkt verhält Dieses Phänomen ist umso ausgeprägter, je länger das Werkstück ist und so wie ein Hebel wirkt oder wenn die Spannfläche beschädigt bzw. mit einem Schmiermittel versehen ist Diese Nachteile beruhen auf der Tatsache, daß die Spannkraft nur auf einen Punkt wirkt und daß die Spannkraft, wie groß sie auch immer sei, auf eine im Verhältnis zur zu bearbeitenden Fläche sehr kleine Zone konzentriert ist Zwar könnte man diesem Nachteil durch Anwendung mehrerer Spannvorrichtungen begegnen, aber dies ist nicht wirtschaftlich, weil mehrere Vorrichtungen anstelle einer einzigen beschafft und angewandt werden müssen. Es erhöhen ilch die verlorenen Zeiten für das Montieren, Einstellen und Spannen der Vorrichtungen. Außerdem ist man auch bei kleinen Werkstücken gezwungen, wenigstens zwei Vorrichtungen anzuwenden, wenn das Werkstück über seine Längserstreckung unterschiedlich dick bzw. hoch ist Auch dies erhöht die diversen Verlustzeiten bei den Einzel-Vorrichtungen. Schließlich ist der Raumbedarf des Spannhebels insbesondere in Tieflage vielfach für die Werkzeugführung störend bzw. hindernd.

Aufgabe der Erfindung ist es, von daher die bekannte Spannvorrichtung so auszugestalten, daß die geschilderten Nachteile vermieden sind und mit einer Spannvorrichtung ein Spannen eines Werkstückes an mehreren Punkten und insbesondere in mehreren Ebenen möglich ist, dabei aber auch große Spannkräfte wie sie zum Spannen sehr großer Werkstücke notwendig werden können, in einfacher Weise aufgebracht werden können.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß am freien Ende des Spannarmes eine parallel zu seiner Schwenkachse verlaufende Welle befestigt ist, auf der zwei Spannhebel drehbar und axial verschiebbar gelagert sind, die mit ihren freien Hebelenden die Spannkraft vom Spannarm auf das zu spannende Werkstück übertragen, wobei zwischen jedem Spannhebel und der Welle ein auf dieser axial verschiebbarer Freilauf vorgesehen ist, der die freie Drehung des Spannhebels in Spannrichtung zuläßt, diese jedoch in der Gegenrichtung sperrt.

Bei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung können mittels einer einzigen Spannvorrichtung an räumlich getrennten Punkten Spannkräfte aufgebracht werden, die beiden Punkte können auch in verschiedenen Ebenen liegen. Wie bei der gattungsgemäßen Vorrichtung genügt jedoch die Betätigung eines Stellelementes, z. B. der dort vorgesehenen Schnecke, um beide Spannhebel zu betätigen. Für die Aufbringung großer Spannkräfte über beide Spannhebel ist es jedoch wichtig, daß die Übertragung der Spannkräfte zwischen dem Spannarm und den beiden Spannhebeln durch je einen erfindungsgemäß vorgesehenen Freilauf erfolgt. Infolge dieser Freiläufe wird die Spannkraft zwischen der Welle und den Spannhebeln auf dem gesamten Wellenumfang übertragen, wenn die freie Drehungsmöglichkeit des Spannhebels in Spannrichtung zum Spannen des Werkstückes genutzt wird. Die Übertragung der Spannkraft auf dem gesamten Wellenumfang macht die Übertragung auch sehr großer Spannkräfte möglich. Andererseits ist die Bedienung der Vorrichtung einfach, weil beide Spannhebel mittels eines einzigen Handgriffes In ihre beiden Endstellungen zu verbringen sind. Die Rüstzeiten liegen bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung deutlich unter denen bei einer gattungsge-

mäßen Vorrichtung, wenn zum Spannen in mehreren Punkten mehrere solcher Vorrichtungen notwendig sind. Der Betriebsmitteleinsatz ist deutlich geringer.

Zwar sind bereits Spannvorrichtungen mit zwei, in einem gewissen gegenseitigen Abstand sowie in bezug auf die lotrechte Quermittelebene der Spannvorrichtung entfernt angeordneten Spannarmen bekannt (FR-PS 14 41 509). Es handelt sich jedoch um eine nach einem völlig anderen Konzept aufgebaute Vorrichtung. Die beiden Spannhebel sind an einem Joch gelagert, das entlang einer vertikalen Säule zu verstellen ist Es ist ein Spannen eines Werkstückes in verschiedenen Ebenen nicht möglich und die ausgeübte Spannkraft ist im wesentlichen von der Kraft abhängig, mit der das Joch auf der Säule in seine untere Endstellung gebracht wird, '5 um dort festgelegt zu werden, wobei dann die Spannhebel mit ihren freien Enden auf das auf dem Tisch festzulegende Werkstück drücken. Hiermit sind nur relativ geringe Spannkräfte aufbringbar.

In weiterer, zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung sind die durch den jeweiligen Freilauf eingestellte Drehlage und die axiale Stellung der Spannhebel bezüglich der Welle durch ein Klemmelement ζ Β. eine Schraube zu sichern.

Schließlich sollen an den freien Enden der Spannhebel Druckstücke gelenkig angeordnet sein.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand zweier im Hinblick auf die Erfindung grundsätzlich gleicher, aber im Einzelnen unterschiedlich ausgestalteter Spannvorrichtungen erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Grundausführung der Spannvorrichtung in perspektivischer Darstellung,

Fig.2 die Vorrichtung in Seitenansicht, teilweise geschnitten.

Gemäß F i g. 1 hat die Vorrichtung einen an sich bekannten Spannblock 1, der im wesentlichen die Form eines Parallelepipeds aufweist, dessen Vorderfläche l_t und Oberfläche I2 wenigstens teilweise eine Ausnehmung haben, in der sich ein Spannarm 2 durch eine Stellbzw. Spanneinrichtung um einen bestimmten Winkel verstellen läßt.

Nach dem aus Fi g. 2 ersichtlichen Beispiel· kann der Spannarm einen Spannring 3 aufweisen, der um eine Achse 4 sich verdrehen läßt, deren beide Enden in nicht dargestellten Lagern drehbar gehalten sind. Diese Lager ruhen in den beiden Wangen I₃ des Blockes 1. Ein bestimmter Umfangsbereich 3i des Spannringes ist mit einer Verzahnung 6 versehen, die in Eingriff steht mit dem Schraubengewinde 6 einer Spindel 7, welche von der Außenseite des Blockes 1 mittels eines Mehrkant- "'" kopfes 8 betätigt werden kann. Verzahnung 5 und Spindel 7 sind derart in Eingriff, daß das Drehen der Spindel 7 im einen oder anderen Sinne ein Verstellen des Spannringes 3 um einen bestimmten Winkel bewirkt. Gegenüber der Verzahnung 5 ragt durch die ^5:"> öffnung in der Vorderfläche Ii ein als Vorsprung 9 bezeichneter hebelartiger Lappen. Dieser Lappen ist nahe seinem äußeren Ende völlig von einer querliegenden Bohrung 10 durchsetzt, in der eine Spannwelle 11 gelagert ist. Aufgrund eines Stiftes 12, dessen Ende 12_T in einer Vertiefung in der Wt;lle Il eingreift, macht die Welle 11 die Schwenkung d'is Spannringes 3 als verbundenes Bauteil mit. E* ist Hoch zu bemerken, daß der Vorsprung 9 eine schriigliegende Bohrung 13 zum Einführen des Stiftes 12 aufweist.

Auf der, wie beschrieben, festgelegten Spannwelle U sind hier als Spannarme H bezeichnete Druck- bzw. Spannorgane gleitbar angeordnet. Die Spannarmc sind in erster Annäherung sichelähnlich gekrümmt geformt und tragen an ihrem äußeren Ende nach unten gerichtete Spanndaumen 14a, während der auf der Welle 11 gelagerte Bereich seitlich einen Bund 15 aufweist. Dieser ist mit einer Radialbohrung 16 versehen, in der sich ein Sperrorgan 17, beispielsweise eine Schraube, anordnen läßt Dieses Sperrorgan sichert die axiale und winkelmäßige Lage der Spannarme 14, wie nachfolgend erläutert ■

Eine Besonderheit der Spannhebel besteht darin, daßsie nicht direkt in Kontakt mit der Welle 11 stehen. Tatsächlich ist jeder Spannarm 14 mit einer Bohrung 18 versehen, deren Durchmesser größer ist als derjenige der Welle 11. Damit ist das Zwischenfügen eines »Freilauf-Ringes« 19 (roue libre) zwischen Welle und Arm möglich. Dieser Freilauf-Ring steht direkt in Kontakt mit der Spannwelle 11 ist ist derart eingebaut daß der mit der Außenpartie des Freilauf-Ringes 19 verbundene -Spannarm 14 um .die Welle 11 sich nur in nach unten weisender Richtung verdre^J;zn läßt, weil der Freilauf-Ring 19 ein. Verdrehen in Richtung nach oben (Pfeil ^verhindert

Die Lage der Spannarme 14 läßt sich in axialer Richtung auf der Welle 11 verändern, indem man das Sperrorgan 17 lockert und nach Belieben die Spannarme 14 verschiebt Die Anordnung der Spannarme 14 in bezug auf die Quermittelebene PM durch die Mitte des Spannblockes 1 kann je nach Typ und Formgestalt des Werkstückes 20 symmetrisch oder auch nicht sein. In jedem denkbaren Falle bilden die Spannpunkte 14i der Spannarme 14 mit der Achse der Spannschraube 7,8 ein Dreipunkt-System in Form eines stabilen Spann-Polygons, das ein gutes Spannen des Werkstückes ermöglicht, weil eben die beiden Spannpunkte einen beträchtlichen gegenseitigen Abstand haben und nicht in der Mittelebene PM liegen. Bei den bekannten Vorrichtungen lagen Spannpunkt, Verankerung und Spannglied in der gleichen Ebene.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der neuen Anordnung besteht darin, daß die gegenüber der Spannwelle 11 vorschwenkbaren Spannarme 14 gemäß Fig.2 unterschiedliche Winkelstellungen einnehmen können. Wenn ein stufenförmiges Werkstück 20 zu bearbeiten ist, ermöglicht es die Vorrichtung, den Spannarm 14| auf Spannfläche 2Oi und Spannarm 142 auf Spannfläc^ie 2Ο2 dieses einen Werkstückes 20 zur Auflage zu bringen. Hierzu genügt es, die Schrauben 17 zu lockern, die Spannarme in Pfeilrichtung Fi zu schwenken, um nach Auflage auf den zu spannenden Flächen durch einfaches Anziehen der Schrauben 17 die Spannarme wieder festzustellen. Wenn man danach mittels der Spindel 7,8 die Spannarme betätigt, können sich diese nicht durch ihr Eigengewicht verschwenken. Danach erfolgt das eigentliche Spannen durch Drehen der Spindel 7, 8. Durch Drehen der Verzahnung des Spanrkranze-i 3 spannen mit ein und derselben Bewegung beide Spannarme 14| und 142 auf verschiedenen Höhen unter progressiver Drucksteigerung die beiden Spannflächen 2Ο1 und 2Ο2. Durch F:tätigen der einen Spindel ist somit ein größeres Werkstück mit unterschiedlichen Spannflächen unverrückbar gespannt. Zur Verbesserung des Spannens können die Spannarme 14 mit '.elbsteinstellenden Spannteilen 21 ausgerüstet sein, deren jedes um einen Zapfen 22 verschwenkbar ist. Wenn ein Eindruck auf dem Stück angebi.'.cht werden soll, bringt man eine Rolle oder eine Kugel 23 »tangential« auf dem Stück zur Auflage; auch eine »Wiege« mit sphärischer Auflage ist hierfür geeignet.

Am Spannblock befindet sich ferner ein an sich bekannter Ankerschuh 24 mit T-förmigem Querschnitt, der in einer entsprechend dimensionierten Nut im Tisch der Werkzeugmaschine verankerbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spannvorrichtung zum Festspannen von Werkstücken auf dem Tisch od. dgL einer Werkzeugmaschine, mit einem auf dem Tisch od. dgl. festlegbaren, hierzu mit einer Auflagefläche versehenen Gehäuse, in dem ein aus dem Gehäuse herausragender Spannarm um eine zur Gehäuse-Auflagefläche parallele Achse schwenkantreibbar gelagert ist, der mit seinem herausragenden freien Ende die Spann- !0 kraft auf das festzuspannende Werkstück ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende des Spannarmes (2) eine parallel zu seiner Schwenkachse verlaufende Welle (11) befestigt ist, auf der zwei Spannhebel (14) drehbar und axial verschiebbar gelagert sind, die mit ihren freien Hebelenden die Spannkraft vom Spannarm auf das zu spannende Werkstück übertragen, wobei zwischen jedem Spannhebel und der Welle ein auf dieser axial verschiebbarer Freilauf (19) vorgesehen ist, der die freie Drehung des Spannhebels in Spannricbiang zuläßt, diese jedoch in der Gegenrichtung sperrt

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den jeweiligen Freilauf (19) eingestellte Drehlage und die axiale Stellung der Spannhebel (14) bezüglich der Welle (11) durch ein Klemmelement (z. B. Schraube 17) zu sichern sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, μ dadurch gekennzeichnet, daß an den freien Enden der Spannhebel (14) Druckstücke (21) gelenkig angeordnet *Jnd.