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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen
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von Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Spannvorrichtungen der vorstehend beschriebenen Art sind bekannt.
Bei Anwendung einer solchen Spannvorrichtung ist es erforderlich, das als Gegenlager
dienende Stützelement der jeweiligen Einspannhöhe des Werkstücks anzupassen. Hier
zu ist eine manuelle Einstellung der wirksamen Stützhöhe des Stützelements vorzunehmen,
die relativ zeitaufwendig ist und sich besonders nachteilig auswirkt, wenn entweder
zum Spannen eines Werkstücks eine größere Anzahl von Spannvorrichtungen benötigt
wird oder aber die reine Bearbeitungszeit an einem Werkstück relativ kurz ist und
somit der Anteil der Einrichtungszeit an der Gesamtzeit eines Bearbeitungsvorganges
entsprechend groß ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung zum
Spannen von Werkstücken so auszubilden, daß für das Einstellen des Spanneisens auf
die Spannhöhe und das anschließende Spannen des Werkstückes bedeutend weniger Zeit
als bei den bislang bekannten Spannvorrichtungen benötigt wird, und die außerdem
so gestaltet ist, daß sie leicht gehandhabt werden kann.
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Ausgehend von einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Anwendung der folgenden Merkmale gelöst:
- die Zugstange ist an ihrem äußeren Ende durch eine in einer Gewindebohrung gehaltene
koaxiale Einstellschraube verlängert, die in einer Bohrung im Spanneisen drehbar,
jedoch axial unbeweglich gelagert ist, - das Stützelement trägt an seinem dem Werkstück
abgewandten Ende eine zur Zugstange achsparallele Gewindestange mit einer Verstellmutter,
an der das Spanneisen
abgestützt ist, - Einstellschraube und Verstellmutter
sind getrieblich so verbunden, daß mit dem Drehen der Einstellschraube zugleich
die Verstellmutter gedreht wird und damit die an der Zugstange entstehende Längenänderung
eine gleiche Änderung des Abstandes zwischen Verstellmutter und Stützelement bewirkt
und - zum Spannen des Werk stücks ist die Gewindestange derart ausgebildet, daß
sie gegenüber dem Stützelement mechanisch oder mit Hilfe einer Kolben-Zylinder-Anordnung
axial bewegbar ist.
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Zweckmäßig ist es, für die getriebliche Verbindung zwischen Einstellschraube
und Verstellmutter einen Zahnriementrieb vorzusehen. Zu diesem Zweck werden auf
der Einstellschraube und auf der Verstellmutter jeweils ein Zahnriemenrad drehfest
angeordnet, die von einem endlosen Zahnriemen umschlungen sind.
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Um bei leichten Verkantungen des Spanneisens Querkräfte und damit
Beschädigungen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Abstützungen zwischen Zug stange
und Spanneisen zum einen und zwischen Stützelement und Spanneisen zum anderen mit
balligen Abstützflächen auszubilden. Vorteilhafte Ausgestaltungen für Abstützungen
dieser Art ergeben sich aus den Ansprüchen 3 und 5.
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Für die Betätigung der Einstellschraube, die die Zugstange verlängert,
ist es zweckmäßig am freien Ende der Einstellschraube einen Rändelknopf vorzusehen.
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Gegenüber den bekannten Spannvorrichtungen dieser Art bietet die Erfindung
u.a. den Vorteil, daß mit dem Einstellen des Spanneisens auf die Spannhöhe des Werkstücks
auch
die Abstützhöhe des Stützelements synchron verändert wird. Dies bedeutet, daß mit
dem Abschluß der Feineinstellung auch zugleich das als Gegen lager dienende Stützelement
richtig eingestellt ist. Eine nachträgliche Anpassung des Gegenlagers, wie sie bei
den bekannten Spannvorrichtungen notwendig ist, entfällt. Dies ermöglicht einen
erheblichen Zeitgewinn.
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Durch eine andere zweckmäßige Weiterbildung wird auch das eigentliche
Spannen des Spanneisens gegenüber bekannten Vorrichtungen vereinfacht. Das Spannen
kann mechanisch oder hydraulisch bewirkt werden. Für das mechanische Spannen ist
eine Ausführung zweckmäßig, bei der das innere Ende der Gewindestange mit Spiel
in eine Bohrung des Stützelements hineinragt und bei der auf dem Gewindestangenabschnitt
zwischen Spanneisen und Stützelement eine Spannmutter gelagert ist, die sich an
der Oberfläche des Stützelements abstützt. Diese Spannmutter steht nach jeder Feineinstellung
des Spanneisens automatisch mit der Oberfläche des Stützelements in Druckberührung.
Durch eine geringe Anziehbewegung der Spannmutter kann nach der Feineinstellung
das eigentliche Spannen des Werkstücks auf einfache Weise durchgeführt werden.
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Die Spannvorrichtung ist ferner für ein Spannen unter Anwendung eines
Druckmittels wie z.B. Ö1 geeignet. Für diesen Zweck ist eine Ausführung vorteilhaft,
bei der im Stützelement in koaxialer Verlängerung der Gewindestange ein Zylinderraum
und ein Spannkolben angeordnet sind, der mit der Gewindestange in Druckberührung
steht und bei Beaufschlagung mit einem Druckmittel das innere Ende der Gewindestange
mit einer das Spannen bewirkenden Druckkraft belastet.
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Im Gegensatz zu den gebräuchlichen Spannvorrichtungen wird bei der
Spannvorrichtung gemäß der Erfindung das Spannen
nicht an der Zugstange,
sondern am Stützelement bewirkt. Da am Stützelement der wirksame Hebelarm größer
ist, sind für das Spannen entsprechend kleinere Kräfte erforderlich.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Stützelement
mit der Zugstange verbunden, und zwar derart, daß es um die Zugstangenachse schwenkbar
ist. Eine vorteilhafte Ausführung einer solchen Verbindung ergibt sich aus Anspruch
8.
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Wie bei bekannten Spannvorrichtungen kann die Zugstange durch den
Einsatz von Zwischenstücken entsprechend den gewünschten Spannhöhen verlängert werden.
Das gleiche gilt für das Stützelement.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer
Spannvorrichtung gemäß der Erfindung, teilweise als Schnitt in der gemeinsamen Axialebene
von Zugstange und Gewindestange, Fig. 2 eine Stirnansicht der Spannvorrichtung und
Fig. 3 in perspektivischer Darstellung eine Spannvorrichtung und unterhalb dieser
jeweils zwei Zwischenstücke für die Zugstange und das Stützelement zur Anpassung
an eine größere Spannhöhe eines Werkstückes.
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Die abgebildete Spannvorrichtung enthält ein balkenförmiges Spanneisen
1, welches an dem Ende, mit dem es am zu spannenden Werkstück anliegt, einen in
der Höhe reduzierten Abschnitt aufweist, in dem eine Gewindebohrung 2 für die Aufnahme
einer (nicht dargestellten) verstellbaren Druck-
schraube enthalten
ist. In einer ersten Durchgangsbohrung 3 ist eine Einstellschraube 4 gelagert, die
an ihrem gegenüber dem Spanneisen 1 überstehenden Ende in eine Gewindebohrung 5
einer Zugstange 6 eingreift. Am anderen Ende ist die Zugstange 6 als Gewindebolzen
7 ausgebildet. Wenn kein Verlängerungsstück benötigt wird, sitzt auf diesem Gewindebolzen
7 beispielsweise ein T-Nutenstein, der formschlüssig in eine Nut eines Maschinentisches
oder dergleichen einsetzbar ist (vgl. Fig. 3).
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Das äußere Ende der Einstellschraube 4 trägt eine Druckmutter 8, die
durch einen Splint 9, der in Durchgangsbohrungen in der Mutter 8 und in der Einstellschraube
4 sitzt, mit der Einstellschraube drehfest verbunden ist. Die Druckmutter 8 ist
an ihrer der Zugstange 6 zugewandten Oberfläche ballig ausgebildet und liegt mit
dieser Oberfläche an einem angepaßten Ringlager 10 an. Teilweise liegt die Druckmutter
8 in einer kreisrunden Ausnehmung im Spanneisen 1, wobei die Ringschulter 11 zwischen
der Ausnehmung und der Bohrung 3 als Anlagefläche für das Gegenlager 10 dient.
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Am freien Ende der Einstellschraube 4 ist ein Rändelknopf 12 befestigt,
der zum Drehen der Einstellschraube 4 und damit zur Einstellung des Spanneisens
1 dient.
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Auf der Unterseite des Spanneisens 1 ist eine längliche, an den Enden
abgerundete Ausnehmung 13 enthalten, die u.a.
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ein Zahnriemenrad 14 aufnimmt, das durch einen Splint 15, der in fluchtenden
Bohrungen in der Einstellschraube 4 und im Zahnriemenrad gehalten ist, mit der Einstellschraube
4 in drehfester Verbindung steht.
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Im Spanneisen 1 ist in der Nähe des rückwärtigen Endes eine zweite
Durchgangsbohrung 16 enthalten, die ebenso wie die erste Durchgangsbohrung 3 zentrisch
zur Mittelebene des
Spanneisens 1 und parallel zur ersten Durchgangsbohrung
3 verläuft. An der Unterseite des Spanneisens 1 schließt sich an die Ausnehmung
13 eine zur Bohrung 16 konzentrische Stufenbohrung an, deren inneres Ende eine ringförmige
Schulterfläche 17 bildet, an der ein Druckring 18 anliegt, über den die Stützkräfte
eines zylindrischen Stützelements 19 in das Spanneisen 1 eingeleitet werden. In
der Bohrung 16 verläuft eine Gewindestange 20, auf der eine Verstellmutter 21 und
eine Spannmutter 22 gelagert sind. Die Verstellmutter 21 ist an der dem Druckring
18 zugewandten Oberfläche ballig ausgebildet und liegt mit dieser Oberfläche an
einer entsprechend ausgebildeten konkaven Oberfläche des Druckringes 18 an. Die
Druckabstützung des Spanneisens 1 auf dem Stützelement 19 erfolgt über die Spannmutter
22, die auf der Oberfläche des Stützelementes 19 aufliegt, während das gegenüber
der Spannmutter 22 vorstehende Ende der Gewindestange 20 mit Spiel in eine Bohrung
23 des Stützelementes 19 hineinragt.
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Die Verstellmutter 21 trägt ein Zahnriemenrad 24, welches im Durchmesser
mit dem Zahnriemenrad 14 übereinstimmt und durch radiale Stifte 25 an der Einstellschraube
21 befestigt ist. Umschlossen sind die Zahnriemenräder 14 und 24 von einem endlosen
Zahnriemen 26. Über diese Getriebeanordnung sind die Einstellschraube 4 und die
Verstellmutter 21 im Verhältnis 1:1 miteinander gekuppelt, so daß beispielsweise
eine Umdrehung der Einstellschraube 4 eine Umdrehung der Verstellmutter 21 zur Folge
hat. Unter der Voraussetzung gleicher Steigungswinkel der Gewinde der Einstellschraube
4 einerseits und der Gewinde stange 20 andererseits wird bei einer durch Drehen
der Einstellschraube 4 hervorgerufenen Anderung des axialen Abstandes des Spanneisens
1 von der Zugstange 6 die Verstellmutter 21 um die gleiche axiale Länge an der Gewindestange
20 bewegt. Die einmal vorgegebene Abstützung des Spanneisens 1 am Stützelement 19
bleibt damit bei allen Einstellbewegungen des Spanneisens 1,
die
durch Drehen der Einstellschraube 4 am Rändelknopf 12 bewirkt werden, selbsttätig
bestehen.
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Zur Verbesserung des Gleitverhaltens zwischen dem Zahnriemenrad 14
und der entsprechenden Oberfläche innerhalb der Ausnehmung 13 ist in dem Spalt zwischen
dem Zahnriemenrad 14 und der Anlagefläche ein Ring 27 als Gleitlager angeordnet.
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Nach erfolgter Feineinstellung des Spanneisens 1 am zu spannenden
Werkstück wird das eigentliche Spannen durch Festziehen der Spannmutter 22 bewirkt.
Soll eine Spannvorrichtung vom Werkstück abgenommen werden, ist zunächst die Spannmutter
22 zu lösen. Danach kann durch Drehen des Rändelknopfes 12 das Spanneisen 1 in gewünschter
Weise von der Auflagefläche am Werkstück zurückbewegt werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stützelement 19
zugleich für ein Spannen unter Verwendung eines Druckmittels ausgestattet. Im Innern
des Stützelementes 19 ist zu diesem Zweck in koaxialer Verlängerung der Bohrung
23 ein Zylinderraum angeordnet, in dem ein Kolben 29 abgedichtet geführt ist, der
an seiner Oberseite eine Kolbenstange 30 aufweist, die in der Bohrung 23 geführt
ist und mit der Stirnfläche der Gewindestange 20 in Druckberührung treten kann.
Die Abdichtung des Kolbens 29 wird durch eine Ringdichtung 31 bewirkt, die in einer
Umfangsnut des Kolbens 29 gehalten ist. Der Druckraum 32 steht mit einer Gewindebohrung
33 für den Anschluß einer Druckmittelzufuhrleitung in Verbindung. Wird der Kolben
mit einem Druckmittel beaufschlagt, so drückt die Kolbenstange 30 gegen die Gewindestange
20 und bewirkt damit das Einstellen des gewünschten Spannungszustandes. Der auf
diese Weise hervorgerufene Spannungszustand kann durch Andrehen der Spannmutter
22 gegen die Oberfläche des Stützelementes 19 mechanisch aufrechterhalten werden.
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Das Stützelement 19 ist über eine geteilte Halteplatte 34 mit der
Zugstange 6 verbunden. Die beiden Hälften der geteilten Halteplatte liegen zum einen
fest am Gehäuse des Stützelementes 19 an und sind an ihrem anderen Ende mit kreisrund
geformten Anlageflächen an einem eingeschnürten zylindrischen Abschnitt 35 der Zugstange
6 drehbeweglich, jedoch axial unbeweglich gehalten. Die gegenseitige Verspannung
der beiden Hälften der Halteplatte 34 wird durch eine Klemmschraube 36 bewirkt.
Alle Bauteile der Spannvorrichtung stehen somit untereinander in Verbindung, wobei
das Spanneisen 1 zusammen mit dem Stützelement 19 um die Achse der feststehenden
Zugstange 6 drehbar ist. Diese Drehbeweglichkeit erleichtert das Ansetzen und genaue
Ausrichten des Spanneisens 1 in bezug auf die gewünschte Auflagefläche am zu spannenden
Werkstück.
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Ist eine größere Einspannlänge erwünscht als sie durch die Spannvorrichtung
gegeben ist, werden, wie an sich bekannt, Zwischenstücke benutzt, die beispielsweise
wie in Fig. 3 dargestellt, ausgebildet sein können. Die Zwischenstücke 37 für die
Zugstange 6 haben praktisch die gleiche Gestalt wie die Zugstange auch, d.h. sie
enthalten an einem Ende eine Innenbohrung mit Gewinde und an ihrem anderen Ende
einen Gewindezapfen, der dem Gewindebolzen 7 entspricht.
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Den unteren Abschluß bildet jeweils ein T-Nutenstein 38.
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Für die Verlängerung des Stützelementes 19 sind Zylinderkörper 39
vorgesehen, die an ihren Endflächen über Ansätze und Vertiefungen ineinandergreifen
und zweckmäßigerweise mit kleinen Haftmagneten 40 bestückt sind, die dazu dienen,
die nur lose aneinanderliegenden Elemente, d.h. das Stützelement 19 und die Zwischenstücke
39 zusammenzuhalten.
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Die Handhabung einer in der Einspannhöhe verlängerten Spannvorrichtung
ist die gleiche wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf die Spannvorrichtung in
der Grundausführung nach Fig. 1 beschrieben wurde.