CH687599A5

CH687599A5 - Spannvorrichtung zum Spannen einer Aufspannplatte auf einer Traegerplatte fuer Bearbeitungsmaschinen.

Info

Publication number: CH687599A5
Application number: CH330892A
Authority: CH
Inventors: Emil Stark
Original assignee: Emil Stark Jun
Priority date: 1991-10-26
Filing date: 1992-10-23
Publication date: 1997-01-15
Also published as: DE4135418A1; CH687599C1

Description

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Beschreibung

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Spannvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Bearbeitungsmaschinen dienen zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, wobei beliebige Werkstücke bearbeitet werden können.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Bearbeitungsmaschinen beschränkt, sondern sie betrifft weitere Anwendungsbereiche.

Bei Bearbeitungsmaschinen werden die zu bearbeitenden Werkstücke mit Hilfe von Spannpratzen und dergleichen Spannelementen auf einer Aufspannplatte festgespannt, wobei dann diese Aufspannplatte mit dem darauf gespannten Werkstück zur Bearbeitung mit der Bearbeitungsmaschine verbunden wird. Bisher ist es lediglich bekannt, die gesamte Aufspannplatte über Schrauben oder auch Spannelemente mit dem Tisch der Bearbeitungsmaschine zu verbinden.

Nachdem bisher die Aufspannplatte mit dem dort gespannten Werkstück auf der Bearbeitungsmaschine montiert werden musste, war ein relativ grosser Zeitaufwand damit verbunden, die Aufspannplatte mit der Bearbeitungsmaschine zu verbinden und wieder von der Bearbeitungsmaschine zu lösen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Aufspannplatte über eine schnell lösbare Halterung mit der Bearbeitungsmaschine zu verbinden.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung durch die technische Lehre des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass mit der Bearbeitungsmaschine fest eine Trägerplatte verbunden ist, in welcher Trägerplatte eine mechanische Spanneinrichtung angeordnet ist, die mit entsprechenden Verriegelungselementen an der Unterseite der Aufspannplatte zusammenwirkt.

Wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass nun eine sehr schnelle Spannung und Entspannung der Aufspannplatte auf der Trägerplatte möglich ist, was vorher nicht der Fall war. Damit bestehen sehr kurze Umrüstzeiten, denn eine derartige Aufspannplatte kann in Sekundenschnelle von der Trägerplatte abgenommen werden und durch eine andere Aufspannplatte ersetzt werden.

Weiterer wesentlicher Vorteil dabei ist, dass die zu bearbeitenden Werkstücke mit hoher Präzision auf der Aufspannplatte gespannt sind und auch nach einer eventuellen Bearbeitung gespannt bleiben. Damit besteht der Vorteil, dass die Aufspannplatte mit dem darauf gehalterten, bearbeiteten Werkstück von der Trägerplatte leicht abgenommen werden kann, wobei die Spanneinrichtung entspannt ist und die Aufspannplatte dann mit dem bearbeiteten Werkstück auf ein Messgerät übertragen werden kann, wo die Konturen des Werkstückes abgetastet werden, um zu ermitteln, ob das Werkstück noch einer weiteren Bearbeitung bedarf. Wird eine weitere Bearbeitung für erforderlich gehalten, dann wird die Aufspannplatte wieder auf die Trägerplatte aufgesetzt; die Spanneinrichtung wird gespannt und das Werkstück kann in der gleichen Position wie vorher weiter bearbeitet werden und die festgestellten Ist-Abweichungen können entsprechend korrigiert werden.

Damit ist gleichzeitig auch der Vorteil verbunden, dass mit einer einmaligen Aufspannung eines Werkstückes auf einer einzigen Aufspannplatte diese Aufspannplatte aufgrund des Spannsystems nun leicht von einer Trägerplatte einer Bearbeitungsmaschine abgenommen werden kann und mit einer gleichartigen Trägerplatte an einer anderen Bearbeitungsmaschine verbunden werden kann.

Es handelt sich also um ein Schnellspannsystem, welches mit hoher Präzision und hoher Spannkraft jeweils eine Aufspannplatte samt Werkstück auf einer Trägerplatte einer Bearbeitungsmaschine festspannt.

Die Trägerplatte ist nicht fest mit der Bearbeitungsmaschine verbunden, sondern ihrerseits lösbar und gegebenenfalls mit einem Drehfutter verbindbar. Auf diese Weise ist es möglich, die Trägerplatte mit einem Drehfutter einer Drehmaschine zu verbinden und die Aufspannplatte mit dem darauf lagernden Werkstück im Sinne einer Drehbearbeitung zu bearbeiten.

Ebenso ist es möglich, die Trägerplatte nicht nur horizontal auf einer Bearbeitungsmaschine anzuordnen, sondern im Winkel, d.h. in beliebigen Winkelstellungen.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, dass die Klemmung oder Spannung der Aufspannplatte an der Trägerplatte nicht hydraulisch erfolgt, sondern rein mechanisch unter Federvorspannung und die Spanneinrichtung mit einem Hydraulikkolben gelöst wird. Dies vermittelt Sicherheit bei der Bearbeitung des Werkstückes auf der Aufspannplatte, denn bei einem Versagen des Ölkreis-laufes kann es nun erfindungsgemäss nur vorkommen, dass die Klemmung zwischen der Aufspannplatte und der Trägerplatte nicht mehr gelöst werden kann.

Nachdem der Hydraulikkolben nur zur Entriegelung der Spannvorrichtung verwendet wird, ist es nun möglich, die Trägerplatte zusammen mit der darauf gespannten Aufspannplatte auch in einer Rundbearbeitungsmaschine einzuspannen und rundlaufen zu lassen, weil es nicht erforderlich ist, dass die Hydraulikleitungen an der Trägerplatte angedockt werden müssen. Nach dem Spannen der Spanneinrichtung können die Hydraulikleitungen abgenommen werden und die entsprechenden Zuflüsse werden abgesperrt, so dass in diesem Zustand die Trägerplatte mit der darauf befestigten Aufspannplatte auch in beliebigen Bearbeitungsstationen bearbeitet werden kann, ohne dass die Gefahr der Beschädigung von Hydraulikschläuchen besteht.

Ein weiteres Merkmal ist, dass die Klemmung zwischen der Aufspannplatte und der Trägerplatte über Einzugsbolzen erfolgt, wobei an der Unterseite der Aufspannplatte mehrere verteilt angeordnete Einzugsbolzen angeordnet sein können, die vertikal nach unten gerichtet über die Unterseite der Aufspannplatte hinausragen und in zu5

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geordnete Klemmbohrungen der Trägerplatte eingreifen.

Die Klemmung zwischen dem Einzugsbolzen im Bereich der Klemmbohrung kann dadurch erfolgen, dass im Bereich dieser Klemmbohrung ein vertikal verschiebbarer Kugelkäfig angeordnet ist, der einen Ringraum aufweist, in dem am Umfang gleichmäs-sig verteilt Kugeln angeordnet sind.

In geklemmter Stellung können diese Kugeln in eine am Umfang des jeweiligen Einzugsbolzens angeordnete Ringnut eingreifen und halten diesen Einzugsbolzen fest in der Klemmbohrung der Trägerplatte.

An ihrem Aussenumfang liegen die Kugeln vorzugsweise an zugeordneten Innenflächen eines Kolbens an, wobei wichtig ist, dass dieser Kolben in Richtung auf seine Schliessstellung (Klemmstellung) durch starke Federn vorgespannt ist. Diese Federn ergeben die eigentliche Klemmkraft zwischen dem Einzugsbolzen und der zugeordneten Klemmbohrung in der Trägerplatte.

Soll nun diese Verklemmung gelöst werden, dann wird in einen Zylinderraum unterhalb des Hydraulikkolbens Hydrauliköl eingeführt und der Hydraulikkolben wird entgegen der Federkraft dieser Spannfedern nach oben verschoben, wobei die im Ringraum des Kugelkäfigs lagernden Kugeln radial auswärts verschoben werden und in eine radiale Ringnut im Kolben gelangen, so dass sie ausser Eingriff mit der Ringnut am Aussenumfang des Einzugsbolzens kommen.

Der Einzugsbolzen kommt damit von den Kugeln frei und kann somit leicht aus der Klemmbohrung herausgezogen werden.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Zentrierbund genau zentrisch unterhalb der Aufnahmen in der Aufspannplatte angeordnet sind, so dass sich ein sogenanntes Nullpunkt-System ergibt. Das bedeutet, dass die zentrischen Mittelachsen der Aufnahmen in der Aufspannplatte mit der Halterung der Einzugsbolzen genau zentrisch sind, um zu gewährleisten, dass die Werkstücke mit genau definierbarem Nullpunkt in der Aufnahme auf der Aufspannplatte festgehalten sind. Damit wird gewährleistet, dass bei der Bearbeitung des Werkstückes eine genau definierte Ausgangslage oder Ausgangsposition festgelegt wird, die bei jedem Bearbeitungsvorgang immer gleich bleibt.

Es zeigen:

Fig. 1: Schnitt durch eine auf einer Trägerplatte montierten Aufspannplatte in gespanntem Zustand;

Fig. 2: Draufsicht auf die Trägerplatte unter Weglassung der Klemmeinrichtung;

Fig. 3: Seitenansicht der Trägerplatte;

Fig. 4: ein vergrösserter Teilschnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 mit Darstellung der Klemmeinrichtung.

In Fig. 1 ist eine Aufspannplatte 1 auf eine Trägerplatte 2 geklemmt, wobei die Klemmung hierbei über Einzugsbolzen 9 erfolgt, die an der Unterseite der Aufspannplatte 1 gehaltert sind und die über eine entsprechende Klemmeinrichtung der Trägerplatte 2 geklemmt werden. Die Klemmeinrichtung enthält im wesentlichen eine Spannfeder 19, die zentrisch den jeweiligen Einzugsbolzen umgibt, und einen Kolben 17, der hydraulisch verschiebbar ist.

An der Oberseite der Aufspannplatte 1 sind Aufnahmen 3 zur Halterung von entsprechenden Spannelementen angebracht. In die Aufnahmen 3 werden beliebige Spannelemente eingesteckt und darin gehaltert. Die Spannelemente werden dann mit entsprechenden, zu bearbeitenden Werkstücken verklemmt.

Die gesamte Anordnung nach Fig. 1 wird auf eine Bearbeitungsmaschine übertragen, wobei die Trägerplatte 2 lösbar, z.B. mit Hilfe von Schrauben, Spannpratzen oder Schnellspannverschlüssen an der Maschine befestigt wird.

Aus Fig. 2 sind weitere Einzelheiten der Trägerplatte 2 zu entnehmen.

Es ist nur beispielhaft dargestellt, dass in dieser Trägerplatte 2 insgesamt vier Klemmeinrichtungen vorhanden sind, wobei bei der genannten Darstellung nur nach oben offene Zylinderräume 18 erkennbar sind, weil in Fig. 2 die noch in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Klemmeinrichtung vollständig aus der Trägerplatte 2 entfernt ist.

Ferner ist erkennbar, dass die Zylinderräume 18 über entsprechende Verbindungsbohrungen 20 miteinander verbunden sind, wobei an den vier Seiten der Trägerplatte 2 entsprechende Ein- und Auslässe 22 vorhanden sind, wobei Hydrauliköl immer nur über jeweils einen Ein- bzw. Auslass in die Verbindungsbohrungen 20 eingespeist wird.

Nachdem in Fig. 2 dargestellt ist, dass die Trägerplatte 2 vier Klemmeinrichtungen hat, kann man eine Trägerplatte mit zwei derartiger Klemmeinrichtungen betreiben oder eine Trägerplatte nur mit einer einzigen Klemmeinrichtung ausrüsten, oder auch mit mehr als vier Klemmeinrichtungen.

Verwendet man mehrere Trägerplatten nebeneinander, dann ist es möglich, diese Trägerplatten hydraulisch parallel zu schalten, wobei man an einem Ein- und Auslass 22 ein Verbindungsschlauch zu einem benachbarten Ein- und Auslass einer benachbarten Trägerplatte anschliesst und dann eine einzige der Trägerplatten mit Hydrauliköl versorgt, wobei alle anderen Trägerplatten ebenfalls mit dem Hydrauliköl über die Verbindungsbohrungen 20 versorgt werden.

Hieraus ergibt sich, dass eine derartige Vierfach-Klemmeinrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, auch als Einfach-Klemmeinrichtung ausgebildet sein kann und dass derartige Einfach-Klemmeinrichtun-gen in vielfacher Ausfertigung parallel über Hydraulikschläuche zusammengeschlossen an einer Bearbeitungsmaschine angeordnet sein können.

Ebenso ist es möglich, jede beliebige andere Anzahl von Klemmstationen zu verwenden.

In der Trägerplatte 2 ist eine zentrale Aufnahme-bohrung 23 vorgesehen, die in der Darstellung in Fig. 3 durch eine Befestigungsscheibe 25 verschlossen ist. Bei Entfernung der Befestigungsscheibe 25 kann somit die Trägerplatte 2 in ein Drehfutter einer Drehmaschine eingespannt werden, wobei das Drehfutter dann in der Aufnahmebohrung 23 festgespannt wird.

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Die Fig. 3 zeigt die Abdeckung des nach oben offenen Zylinderraums 18 durch eine Zentrierscheibe 14, die in Verbindung mit Fig. 4 mit weiteren Teilen näher beschrieben wird.

In Fig. 4 ist an der Unterseite der Aufspannplatte 1 eine Ausnehmung 6 angeordnet, in deren Bereich ein Zentrierflansch 7 mit Hilfe von Schrauben 11 festgeschraubt ist. Durch eine zentrale Bohrung 8 des Zentrierflansches 7 greift hierbei mit Spiel ein Einzugsbolzen 9, wobei lediglich der Zentrierflansch 7 an dem mit der Trägerplatte 2 verbundenen Zentrierscheibe 14 zentriert wird, nicht aber der Einzugsbolzen 9 selbst. Damit ist die Gefahr gebannt, dass der Einzugsbolzen 9 beim Aufsetzen der Aufspannplatte 1 auf die Trägerplatte 2 durch Verkanten beschädigt werden könnte.

Die Zentrierung des Zentrierflansches 7 an der mit der Trägerplatte 2 über Schrauben 15 befestigen Zentrierscheibe 14 erfolgt dadurch, dass eine vertikale Kante am Zentrierflansch 7 vorhanden ist, die sich an eine zugeordnete vertikale Kante im Bereich einer Ausnehmung der Zentrierscheibe 14 anlegt. Hierdurch wird ein Zentrierbund 10 geschaffen, der genau mit dem Mittelpunkt der Aufnahme 3 korrespondiert.

Zur Abdichtung gegen seitlich eindringende Flüssigkeit ist die Zentrierscheibe 14 über einen O-Ring 12 zur Unterseite der Aufspannplatte 1 abgedichtet.

In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann es vorgesehen sein, dass unmittelbar an der rückwärtigen Stirnseite des Einzugsbolzens ein Gewindebolzen ansetzt, der in die Gewindebüchse 5 der Aufnahme 6 von der Rückseite her eingeschraubt ist. Dies ist eine andere Halterung des Einzugsbolzens, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken umfasst ist.

Die Klemmung des Einzugsbolzens 9 in der Trägerplatte 2 erfolgt im Bereich einer Klemmbohrung 40, die in der Tragerplatte 2 eingelassen ist und die nach oben offen ist. In dem Bereich dieser Klemmbohrung greift von oben her die Zentrierscheibe 14 ein und ist dort über einen O-Ring 16 abgedichtet. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass von dem Zwischenraum 13 aus keine Flüssigkeit in die Klemmbohrung 40 eindringen kann.

Im Bereich der Klemmbohrung 40 ist ein Kolben 17 verschiebbar gelagert und hierbei im Zylinderraum 18 über einen O-Ring 26 abgedichtet.

Der Kolben 17 wird vom Zylinderraum 18 her mit Hydrauliköl beaufschlagt, wenn das Spannsystem gelöst werden soll.

Der Kolben 17 trägt eine umlaufende Ausnehmung 27, die nach oben offen ist und in welche eine Spannfeder 19 eingesetzt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die gezeigte Spannfeder als Tellerfeder ausgebildet, welche die Ausnehmung 27 umlaufend ausfüllt. Statt der hier gezeigten Tellerfeder kann die Spannfeder auch als Schraubenfeder ausgebildet sein, wobei am Umfang der Ausnehmung 27 verteilt eine Reihe von Spannfedern nebeneinander liegend angeordnet sein können. Ebenso ist es möglich, die Spannfeder 19 als ela-stomeren Ring auszubilden, wobei dieser Ring z.B. aus Vulkolan ausgebildet sein kann.

Mit der Spannfeder 19 wird die eigentliche

Spannkraft auf den Einzugsbolzen 9 aufgebracht. Die erfolgt in folgender Weise:

Im Bereich der Klemmbohrung 40 ist ein Kugelkäfig 29 angeordnet, der einen Ringraum 30 aufweist, in dem am Umfang verteilt eine Reihe von Kugeln 31 angeordnet sind.

In der geklemmten Stellung (gemäss Fig. 4) befinden sich die Kugeln 31 im Eingriff mit einer am Aussenumfang des Einzugsbolzens angeordnete Ringnut 33. Gleichzeitig liegen die Kugeln mit einem Teil ihres Aussenumfangs an einer Schräge 38 im Bereich einer Ringnut 35 im Kolben 17 an.

Nachdem der Kolben 17 durch die starke Federkraft der Spannfeder 19 nach unten in Pfeilrichtung

37 gepresst wird, werden somit über die Schräge

38 die Kugeln 31 nach unten in Pfeilrichtung 37 mitgenommen.

Durch die Anbringung des elastomeren O-Ringes 28 wird somit der Kugelkäfig 29 immer in einer bestimmten, definierten Lage gehalten.

Zum Entriegeln der gesamten Anordnung wird nun der untere Zylinderraum 18 mit Hydrauliköl beaufschlagt, wodurch Hydraulikkolben 17 in Pfeilrichtung 36 nach oben fährt. Der Kugelkäfig 29 steht unter Überwindung des Abstandes 32 an der Unterseite der Zentrierscheibe 14 an. Damit ist der Verschiebungsweg des Kugelkäfigs 29 in Pfeilrichtung 36 begrenzt.

Bei weiterer Verschiebung des Kolbens 17 in Pfeilrichtung 36 um dem Abstand 34 gelangen die Kugeln 31 in den Bereich der radial auswärts angeordneten Ringnut 35 im Kolben 17, wodurch sie gleichzeitig damit ausser Eingriff mit der radial einwärts angeordneten Ringnut 33 im Einzugsbolzen 9 gelangen. Damit ist der Einzugsbolzen 9 entriegelt und die Entriegelung erfolgt hierbei entgegen der Federkraft der Spannfeder 19.

Sollte das Hydrauliköl ausfallen, dann erfolgt automatisch bei einem Druckverlust eine Verriegelung des Einzugsbolzens 19 durch die beschriebene Klemmeinrichtung.

Der Kugelkäfig 29 weist an seiner unteren Stirnseite eine Schräge 39 auf, die dafür sorgt, dass der O-Ring 28 nicht radial einwärts gequetscht wird, sondern dass dieser O-Ring immer an die Aussen-seite der Klemmbohrung 40 im Kolben 17 ange-presst wird.

Durch die beschriebene Klemmeinrichtung wird ein sehr geringer Abstand 41 im Zwischenraum 13 zwischen der Unterseite der Aufspannplatte 1 und der Oberseite der Trägerplatte 2 erreicht.

Damit ist gewährleistet, dass man Bearbeitungshöhe spart und dass die zusammengesetzte Höhe aus Aufspannplatte 1, Zentrierscheibe 14 und Trägerplatte 2 sehr niedrig ist im Vergleich zu herkömmlichen Spanneinrichtungen.

In Fig. 2 sind lediglich die Bohrungen 21 für die Schrauben 15 zu sehen, die dann gemäss Fig. 4 von unten eingeschraubt werden, um die Zentrierscheibe 14 auf der Trägerplatte 2 zu befestigen.

Ferner ist aus Fig. 2 zu entnehmen, dass im Bereich von Bohrungen 24 die gesamte Trägerplatte 2 auf einer Bearbeitungsstation festgeschraubt werden kann.

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Patentansprüche

1. Vorrichtung zum lösbaren Befestigen von zu bearbeitenden Werkstücken an einer Bearbeitungsmaschine mit einer Aufspannplatte, an der die Werkstücke lösbar befestigbar sind und die über eine Trägerplatte lösbar mit der Bearbeitungsmaschine verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung zwischen den beiden Platten (1, 2) über Einzugsbolzen (9) erfolgt, die an der Aufspannplatte (1) befestigt sind und die in entsprechende Aufnahmen (40) an der Trägerplatte (2) klemmend eingreifen, und wobei die Klemmverbindung über Federn (19) aufrechterhalten bleibt und zur Entriegelung ein Hydraulikkolben (17) betätigbar ist, der die Klemmkraft der Federn (19) überwindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein verschiebbarer Kugelkäfig (29) vorgesehen ist, dessen Kugeln (31) an Nuten (33, 35) des Einzugsbolzens (9) und des Hydraulikkolbens (17) anliegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Platten (1, 2) eine Zentrierscheibe (14) angeordnet ist, die einen Zentrierbund (10) aufnimmt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzugsbolzen (9) zentrisch und fluchtend mit Aufnahmen (3) für Spannelemente für die Werkstücke angeordnet sind.

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