DE8710639U1 - Spannvorrichtung für ein Werkstück an einer Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

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Joh. VnHlant GmbH u. Co.

GM 632

3,8/1987

Spannvorrichtung fUr ein Werkstück an einer Werkzeugmaschine

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannvorrichtung fUr ein Werkstück an einer Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Es sind hydraulisch beziehungsweise pneumatisch betätigbare Spannvorrichtungen in vielfältigen AusfUhrungsformen bekanntgeworden, die aber alle den Nachteil haben, sich mit Ihren die Spannung bewirkenden beziehungsweise einleitenden Elementen oberhalb des Arbeitstisens der Werkzeugmaschine zu erstrecken. Damit 1st die Zugänglichkeit des Tisches der Werkzeugmaschine erheblich eingeschränkt, was mindestens zu längeren Rüstzeiten beim Bearbeiten eines Werkstücks führt. Unter Werkzeugmaschine ist hler übrigens jede Werkzeugmaschine zu verstehen, sei es eine Fräsmaschine, eine Schleifmaschine, Bohrmaschine, Hobel oder dergleichen, unabhängig davon, ob manuell oder

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CNC-gesteuert. Gleichermaßen bedeutet der Ausdruck Werkstück jedes bellobige zu bearbeitende Teil, unabhängig von seiner späteren Zweckbestimmung.

Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe Zugrunde, eine Spannvorrichtung zu schaffen, die sich Mit möglichst wenig Teilen oberhalb des Spanntisches erstreckt.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgecnüß durch die Kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs.

Das wesentliche dieser Merkmale ist die Verfahrbarkelt des Drehpunkts, durch dessen Verfahrbarkeit erst die Möglichkeit offen 1st, den Antrieb und die Anlenkung des Spannelements unterhalb der Ebene des Tisches anzuordnen und erst zum Spannen oberhalb dieser Ebene zu fahren und die Spannung zu bewirken.

Im Rahmen dieser allgemeinen erfinderischen Idee sind nun feine Vielzahl spezieller AusfUhrungsroüglichkeiten denkfrar, die in den abhängigen Ansprüchen näher gekennzeichnet sind. Weitere für die Erfindung noch vorteilhafte Merkmale gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die vier AusfUhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren eins bis acht der Zeichnung na"her erläutert.

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Die Figuren eins lind zwei ein erstes AusfUhrungsbei spiel der Erfindung In einer besonders einfachen Ausführung,

die Figuren drei und vier zeigen ein zweites Ausführung*· beispiel in einer zwar komplizierteren» aber auch universell einsetzbaren und sehr geschlitzten Ausbildung,

die Figuren fUrtf und sechs zeigen eine dritte Variante "; der Erfindung und

die Figure» sieben und acht schließlich ein weiteres Aus fUhrungsbeispfel, welches sich als besonders robust er-

! wiesen hat.

In allen acht Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Die in den Figuren eins und zwei dargestellte Spannvorrichtung 1 ist für einen Spanntisch 2 einer Bohrmaschine vorgesehen, mit der ein beliebiges Werkstück 3 spanabhebend bearbeitet wsrden soll. Wesentlich ist, daß die Arbeitsfläche 4 des Spanntischs 2 von allen Seiten möglichst gut zugänglich sein soll. Es versteht sich, daß zum Spannen des Werkstücks 3 unter Umständen nicht nur eine, sondern mehrere Spannvorrichtungen 1 entlang des Umfangs des Werkstücks angeordnet sind.

Die Spannvorrichtung 1 weist einen Spannkopf 5 auf» der Im wesentlichen aus einem Führungselement 6 und dein ei- *

gentlichen Spannelement 7 besteht. Das Führungselement 6 ;j 1st starr, aber höheneinstellbar zur Ebene 4 mlt dem ;-

Spanntisch 2 verbunden. Es trägt einen gleichfalls starren Bolzen 8, der als Drehstelle für das als zweiarmigen Hebel ausgebildete Spannelement dient. Ausgezogen gezeichnet befindet sich das Spannelement 7 in der Ruhelage, gestrichelt gezeichnet in der spannenden Arbeitslage. Das Spannelement 7 ist über ein Drehgelenk 9 mit einem Arbeitsende 10, einer Kolbenstange 11 eines pneumatischen Zylinders 12 verbunden, der gleichermaßen starr, aber höheneinstellbar mit dem Spanntisch 2 verbunden ist. Die Figur zwei zeigt die Ansicht der Figur eins senkrecht von oben gesehen. Hieraus ist ersichtlich» daß das Führungselement als Brllcke ausgebildet 1st, so daß der Bolzen 8 in zwei Teilen des FUhrungselementes gelagert 1st und in seiner Mitte das Spanne lenient 7 abstützt. Arbeitskopf 10 greift seinerseits ratttig bezüglich des Führungselements an. Von der in der Figur eins ausgezogen gezeichneten Ruhestellung ragt lediglich das Führungselement 6 über die Arbeltsebene 4 des Spanntijchs 2 hinaus. Das Führungselement beziehungsweise das Spannelement ragen aber mit keinem Vorsprung in einen Bereich oberhalb des Arbeitstisches Z. Somit 1st beim hoch» be- «

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ziehungsweise seitlich weggefahrenen Werkzeug die gesamte Oberseite der Ebene 4 des Spanntischs zum Einlegen des Werkstückes 3 frei zugänglich. Es wird davon ausgegangen, daß dieses Werkstück hler im Bedarfsfall einen umlaufenden Flansch 13 aufweist. Statt eines Flansches könnte aber auch direkt auf der Oberseite des Werkstücks gespannt werden. Nach Auflegen des Werkstücks 3 auf die Ebene 4 des Spanntischs wird der Pneumatikzylinder 12 unter Druck gesetzt, wodurch die Kolbenstange 11 mit dem Arbeitskopf 10 ausfährt. Hierbei wird das Spannelement 7 über das Gelenk 9 mitgenommen, worauf das Spannelement 7 gegen den Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Die Verschwenkung erfolgt um den Bolzen 8, der hierbei erforderliche Längenausgleich zwischen den Abständen des Bolzens 8 und des Gelenks 9 erfolgt durch ein dem Bolzen 8 zugeordnetes Langloch 14 im Spannelement 7. Alternativ wäre es möglich, statt eines Langlochs im Spannelement 7 und eines Im Führungselement 6 feststehenden Bolzens» den Bolzen 8 dem Spannelement 7 zuzuordnen und Langlöcher im Führungselement 6. Die Verschwenkung erfolgt so lange, bis Jas Spannende 15 des Spannelements sich an den Flansch 13 des Werkstücks anlegt.

Während beim Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren eins und zwei nur eine freie Zugänglichkeit der Arbeitsebene 4 des Spanntischs 2 Von oben gegeben wärt 1st die Spennvor-

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richtung nach den Figuren drei und vier so ausgestaltet, daß auch die waagerechte Zugänglichkeit der Ebene 4 gegeben ist. Der Spannkopf 5 kann nämlich Insgesamt versenkt werden und wird nur zum Spannen übe; die Ebene 4 herllbergefahren. Im einzelnen handelt es sich hier um einen Hydraulikzylinder 12, der einen Druckmittelanschluß IS aufweist. Im Druckmittelzylinder 12 ist ein Kolben 17 gelagert, der mit der Stange 11 verbunden ist. Auf der Im Anschluß 16 abgewandten Seite stutzt sich unmittelbar am Kolben eine Druckfeder 18 ab, die sich wi ihrem freien Ende gegenüber einem Ansatz einer Hohlzylinderstange 19 an'egt. Die Hohlzylinderstange gleitet unmittelbar auf der Kolbenstange 11 und ist gegenüber dieser gedichtet. Die Stangen 11 und 19 treten an der Oberseite 20 des Hydraulikzylinders 12 aus und sind dort mit dem Spannkopf 5 verbunden. Das Führungselement 6 des Spannkopfs 1st Über eine Gewindeverbindung unmittelbar mit der Hohlzylinderstange 19 verbunden. Das Führungselement 1st zylinderförraig ausgebildet, seine eine Stirnseite 1st der Hohlzylinderstange 19 zugewandt, die andere bildet die freie Oberseite 21. Die Kolbenstange 11 durchsetzt in einer zylindrischen Ausnehmung 22 das Führungselement 6„ die Ausnehmung 22 ist an der Oberseite durch einen Deckel 23 verschlossen. Seitlich weist das Führungselement einen dem Werkstück zugewandten Schlitz 24 auf, durch den das

Spannende 15 des Spannelements 7, das auch in diesem AusfUhrungsbeispiel als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, hindurchgreift. Im unteren Teil der Figur drei ist die Ruhelage dargestellt, aus der hervorgeht, daß im hochgeschwenkten Zustand das Spannelement 7 frei von den senkrechten Begrenzungslinien des Spanntischs 2 verläuft. Das Spannelement 7 ist sogar von der Oberseite ei des Spannkopfs abgedeckt, so daß es auch gegen Beschäftigungen vom Werkstück bei unsachgemäßem Auflegen weitestgehend geschützt 1st. Da die Oberseite 21 auf einer tieferen Ebene liegt als die Ebene 4, ist sowohl ein Eindringen des Werkstücks von oben ^Ie auch von der Seite ohne weiteres möglich. Analoges gilt übrigens, wenn die Arbeltsebene 4 senkrecht verläuft, dann sind jeweils die Begriffe waagerecht und senkrecht zu vertauschen, die Anwendbarkelt der Erfindung ist aber auch für diesen Fall gegeben.

Nach Einbringung des Werkstücks 3 wird durch den Anschluß 16 Druck auf den Zylinder gegeben, was ein Hochwandern des Kolbens 17 zur Folge hat. Bedingt durch die Druckfeder 18 wird die Hohlzylinderstange 19 mitgenommen, des bedeutet, beide Stangen 11 und 19 wandern mit dem Spannkopf 5 nach oben. Dieses Auswandern findet seine Grenze, wenn ein Anschlag 25 an der Hohlzylinderstange 19 gegen tinen entsprechenden Anschlag hier durch die Oberseite

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des Zylinders gegeben wird« Damit 1st der maximale Ausfahrweg der Hohlzyllnderstange 19 begrenzt. Dieser Ausfahrweg beziehungsweise die Lage der Anschlüge 1st so gewählt, daß der gesamte Spannkopf 5 die Im oberen Teil der Figur drei gezeichnete Lage einnehmen kann. Es 1st aber die weitere Verfahrbarkeit des Kolbens 17 bei stehenbleibender Hohlzylinderstange gegeben. Hierbei setzt nunmehr wieder die bereits beschriebene Schwenkbewegung des Spannelements 7 ein, Über das Gelenk 9 wird durch die Kolbenstange 11 der Heüel verschwenkt, wobei der Bolzen 8 wiederum das Langloch 14 durchwandert. Das Spannelement 7 stellt sich waagerecht und spannt mit sei· nem Spannende 15 das Werkstück 3 an seiner Oberseite an einem Vorsprung oder dem Flansch 13.

Ein Blick auf die Figur vier lehrt, daß das Ende 15 des Spannelements 17 nicht Übet* die Außenkontur des Hydraulikzylinders 12 herUberragt. Das Zylinderunterteil des _; Zylinders 12 ist mit dem Deckel 20 Über vier Schraubver- f

bindungen 27 starr verbunden. |

Es k&nn zweckmäßig sein, eine Verdrehsicherung In For» eines Stiftes 28 und einer Ausnehmung 29 zwischen Spannkopf 5 und Zylinder 12 vorzusehen. In allen AusfUhrungsbeispielen 1st übrigens Austauschbarkeit zwischen Pneumatik- und Hydraulikantrieb des Zylinders möglich.

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Beim Äusf Uhrungsbel spiel gemäß den Figuren flinf und sechs verläuft die Höhlzyli ndergtange nicht mehr konzentrisch zur Kolbenstange 11, sondern seitlich versetzt. Sie 1st Im Zwischenraum zwischen zu spannendem Werkstück und der Kolbenstange 11 angeordnet.

Im übrigen sind Vereinfachungen am Spannkopf 5 vorgenommen, die obere Abdeckung 1st entfallen. Damit 1st die Ausführung In preiswerterer Form möglich, damit ist allerdings auch eine Empfindlichkeit gegen von oben aufschlagende Werkstücke gegeben. Die Funktion 1st im wesentlichen Identisch. Die Hohlzylinderstange 19 stutzt sich mit einer Ausnehmung 1m Zylinder IZ, die nicht druckmittelbeaufschlagt 1st, gegenüber der Feder 18 ab. Die Feder 18 hat somit das Bestreben, die Stange 19 nach oben auszufahren.

Wird durch den Anschluß 16 Druckmittel auf den Zylinder 12 gegeben, so fährt der Kolben 17 unter Mitnahme der Stange 11 und des Arbeitskopfes 10 nach oben, die Hohlzylinderstange 19 folgt unter Entlastung der Feder 18 dieser Bewegung. Beide fahren In der im unteren Teil der Figur fünf gezeichneten Lsge hoch» das Spannelesent 7 bleibt hochgeschwenkt, da die Feder der Kolbenstange 11 vorauseilt. Kommen die beiden Anschläge 25 und 26 - siehe Figur sechs - zur Anlage, 1st die Bewegung der Hohl-

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zyiihderstange 19 beendet. Nunmehr 1st die Lage des Bolzens 8 nicht nach oben weiterbeweglich. Der Bolzen 8 bildet nun ein festes Widerlager fUr das Spannelement 7. Bei weiterer Bewegung des Kolbens 17 wird nunmehr das Spannelement 7 zerschwenkt, wobei wieder der Bolzen 8 das Langloch 14 durchwandert. Hierbei wird das Spannende 15 des Spannelements 7 nach unten verschwenkt und fährt aus der Peripherie der Außenkontur des Zylinders 12 aus und kann somit einen Vorsprung 13 des Werkstücks packen und spannen. Auch hler ist die volle Versenkbarkelt der gesamten Spannvorrichtung unter die Ebene 4 gegeben - bei waagerechter Lage der Spannebene 4 allgemein formuliert hinter dieser Ebene, gleichgültig, ob in senkrechter oder waagerechter Richtung. Die allgemeine Zugänglichkeit der Ebene 4 von der waagerechten wie von der senkrechten her 1st gegeben.

Beim Ausfiihrungsbeispiel gemäß den Figuren sieben und tent stützt sich das Führungselement 1m Unterschied zum Ausfiihrungsbeispiel gemäß den Figuren fUnf und sechs nicht auf einer einzigen Hohlzylinderstange 19, sondern &bull;uf zwei ab, die in einem Abstand 30 voneinander liegen, vergleiche Figur acht. Die beiden Stangen werden durch ein Brückenelement 31 miteinander verbunden, bis es hler wieder das Führungselement 6 bildet und den Bolzen trägt. In dieser Ausführung 1st es möglich, größere

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Spannkraft ohne Verziehen der Spannvorrichtung auf Werkstück aufzubringen. Die volle Versenkbarkeit unter

halb der Ebene 4 1st gegeben, so daß die freie Zuganglichkeit der Ebene 4 des Tisches 2 sowohl in waagerechter wie auch in senkrechter Richtung gegeben 1st. Weiterhin 1st die Lage und Anordnung der Höhenbegrenzungsanschlage 25 und 26 für das Führungselement 6 abgeändert, indem der Anschlag 26 als Schutter auf der Höhlzylinderstange 19 ausgebildet 1st, der mit einer Innenschulter 25 in der Ausnehmung 32 für die Hohlzylinderstangen 19 korrespondiert. Wesentlich für alle AusfUhrungsbeispiele 1st, daß die translatorische Bewegung des Druckmittelzylinders unmittelbar auf das Spannelement 7 bewirkt wird, das mithin nur ein einziges Drehelement In der Spannvorrichtung vorhanden ist. Damit lassen sich relativ große Kräfte zum Spannen verwirklichen.

Claims (6)

rc« I« C · *»··■ &bull; · « t ■ > · ■ mm ·■· · · Joh. Vaiilant GmbH u. Co. GM 632 3.8.1987 Ansprüche

1. Spannvorrichtung für ein Werkstück an einer Werkzeugmaschine mit einem Spannelement und einem Druckmitteimotor zu seinem Antrieb, wobei das Spannelement als zweiarmiger Hebel ausgebildet 1st, dessen einer Arm das Werkstück spannte dessen anderer Arm vom Druckmittelrootor angelenkt 1st und dessen Drehpunkt verfahrbar ist, wenn der Druckmittelmotor den Hebel verschwenkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (7) mittels eines in einem Langloch (14) verschiebbaren Bolzens (8) gelagert 1st und direkt vom Kolben (17) des DrucScmittelmotors (12) schwenkbar ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (7) In einem

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Spannkopf (5) gelagert ist, der seinerseits vom Druckmittelmotor (12) verfahrbar ist, bis er nach Erreichen eines Endanschlages (25, 26) ein Widerlager für das nun einsetzende Verschwenken des Spannelements (7) bildet.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder ?, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf (5) mit einer Abdeckung (21, 23) versehen ist, die eine seitliche Ausnehmung (24) aufweist, durch die das Spannende (15) des Spannelements (7) zum Spannen ausfährt.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf (5) mit einer Hohlzylinderstange (19) verbunden ist, die von der Kolbenstange (17) des Druckmittelmotors (12) geführt wird und die an ihrem Außenumfang mit einem Anschlag (25) versehen 1st, der mit einem Anschlag (26) an der Zylinder-Innenwand des Druckmittelmotors (12) korrespondiert.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kolben (17) des Druckmittelmotors (12) gegenüber der Hohlzylinderstange (19) fUr den Spannkopf (5) Über eine zwischen Ihnen gelagerte Feder (18)

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abstutzt.

6. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet* daß der Bolzen (8)
starr* Im Spannkopf (5) und das Langloch (14) In der Spannvorrichtung (7) vorgesehen sind,

7» Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder stange U9) zum Tragen des Spannkopfs (5) außer halb des Zylinders des Dryckmittelmotors (12),
aber Im Zylinderblock angeordnet 1st.