DD226811B1 - Spanneinrichtung, insbesondere zur werkstueckspannung auf einer arbeitsebene - Google Patents

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Spanneinrichtung zum Spannen großer und/oder sperriger, flacher Werkstücke bei deren mechanischer Bearbeitung auf der Arbeitsebene einer Bearbeitungsmaschine, und sie läßt sich insbesondere vorteilhaft zum Spannen der Abteiltüren von Schienenfahrzeugen beim Fräsen der Spiegelausschnitte od. dgl. realisieren.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Dem Fachmann sind allgemein eine Vielzahl von Spanneinrichtungen bekannt, mit denen zu bearbeitende Werkstücke auf Arbeitsebenen oder in Werkstückaufnahmen beziehungsweise Spannvorrichtungen festgespannt werden, um eine sichere und qualitätsgerechte Bearbeitung der Werkstücke zu gewährleisten. Insbesondere Einrichtungen mit hydraulischer oder pneumatischer Spannkraft zum Spannen der verschiedenartigsten Werkstücke auf Arbeitsebenen sind mehrfach bekannt. Auch in der SU-PS Nr.984801 wird eine solche Lösung offenbart, beider mit Hilfe eines Arbeitszylinders, welcher wie auch bei der in der DE-OS 2032775 offenbarten Lösung an dem einen Ende eines doppelarmigen Spannhebels angelenkt ist, Werkstücke gespannt werden. Dieser Spannhebel ist etwa ab der Hälfte seiner Länge abgewinkelt ausgebildet und der Scheitelpunkt dieses Winkels ist zugleich die starr auf der Spannvorrichtung zwischen zwei ähnlich wie in der DD-PS 204869 zugleich als Hebelführungen ausgebildeten Lagerplatten angeordnete Schwenkachse des Spannhebels. Das Ende des einen Hebelarmes des Spannhebels ist dabei im Längsquerschnitt als halbrunde Spannwulst ausgebildet, und auf der Hälfte des anderen Hebelarmes ist eine schwenkbare Scheibe befestigt, die ein Langloch aufweist, welches zusammen mit einem am Ende dieses Hebelarmes angeordneten Stift einen Anschlag bei den Schwenkbewegungen des Spannhebels darstellt. An einer nasenförmigen Verlängerung der Scheibe ist die Kolbenstange des Arbeitszylinders angelenkt, welcher unterhalb des Spannhebels ebenfalls starr und schwenkbar angeordnet ist.

Diese Spannvorrichtung hat den Nachteil, daß große und/oder sperrige Werkstücke, wenn diese allseitig oder mehrfach auf einer Arbeitsebene festgespannt werden sollen, nur von oben oder von einer bestimmten Seite her auf die Arbeitsebene aufgebracht werden können, da die Spannvorrichtung auch im entspannten Zustand das Niveau der Arbeitsebene überragt. Das hat einen erhöhten technologischen Aufwand für den An- und Abtransport und die Bearbeitung solcher Werkstücke zur Folge. Weiterhin wird aufgrund des konstruktiven Aufbaus der Spannvorrichtung nur etwa die Hälfte der Spannkraft des Arbeitszylinders auf das Werkstück übertragen, was sich meist ungünstig bei der Dimensionierung der Arbeitszylinder auswirkt.

Eine weitere naheliegende technische Lösung wurde in der SU-PS Nr.425759 offenbart. Bei dieser Vorrichtung zur Befestigung von Werkstücken auf einer Zahnradschleifmaschine werden die Werkstücke mit einem ebenfalls doppelarmigen, schwenkbaren Spannhebel gespannt, dessen einer Hebelarm am Ende zu einem Spannhaken geformt sowie dessen anderer Hebelarm zu diesem Spannhaken hin abgewinkelt ist. Am Ende dieses Hebelarmes ist der fest mit der Spannvorrichtung verbundene Drehpunkt des Spannhebels, und am Scheitelpunkt des Spannhebels erfolgt die Kraftübertragung.

Dazu ist im Scheitelpunkt des Spannhebels ein Langloch eingearbeitet, an dem ein senkrecht in einer Buchse geführter weiterer Hebel angelenkt ist. Durch eine zweite Buchse und eine um den Hebel herum angeordnete Druckfeder drückt dieser Hebel ständig den Spannhebel in seine Spannstellung. Mit einem weiteren, am Ende des senkrechten Hebels angelenkten Hebelsystem kann die Spannvorrichtung entspannt und ein neues Werkstück eingelegt werden.

Der Nachteil dieser Lösung ist, daß sie nur geringe Spannkräfte auf das Werkstück überträgt und relativ aufwendig aufgebaut ist. Die Spannkraft wird durch die beschriebene Druckfeder erzeugt und aufgrund der Spannhebelform und der Drehpunktanordnung nicht vollständig auf das Werkstück übertragen. Somit ist diese Spannvorrichtung zum Spannen großer und/oder sperriger, flacher Werkstücke auf einer Arbeitsebene ungeeignet. Da der Spannhebel dieser Spannvorrichtung in der nicht gespannten Stellung ebenfalls das Niveau der Arbeitsebene überragt, treten auch hier die Nachteile der erstgenannten Lösung ein.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Ausbildung einer einfachen Spanneinrichtung, welche das ungehinderte Zuführen großer und/oder sperriger, flacher Werkstücke auf die Arbeitsebene einer Bearbeitungsmaschine ermöglicht und mit geringen Mitteln ausreichende Spannkräfte auf die Werkstücke überträgt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabezugrunde, eine Spanneinrichtung, insbesondere zur Werkstückspannung auf einer Arbeitsebene, zu konzipieren, welche in entspannter Stellung das Niveau der Arbeitsebene nicht überragt und eine direkte, annähernd kraftverlustlose Verbindung zwischen der Kraftquelle und dem Kraftansatzpunkt am Werkstück aufweist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein bekannter, zwischen zwei Führungsplatten angeordneter, doppelarmiger Spannhebel, dessen einer Hebelarm zu einem Spannhaken geformt und dessen anderer Hebelarm zu diesem Spannhaken hin abgewinkelt sowie am Ende an einen Arbeitszylinder angelenkt ist und eine dem Scheitelpunkt des Spannhebelwinkels entsprechende Schwenkachse aufweist, erfindungsgemäß einerseits bis unter das Niveau der Arbeitsebene und andererseits bis an einen Anschlag schwenkbar sowie zusätzlich senkrecht zur Arbeitsebene bewegbar ausgebildet ist. Die Schwenkachse ist dabei bevorzugt zwischen linearen Führungen, die in Richtung der wirkenden Spannkraft verlaufen, verschiebbar und steht mit Kraftspeichern in Wirkverbindung.

Dies kann vorteilhaft realisiert werden, indem der zwischen den bevorzugt parallelen sowie unterhalb der Arbeitsebene in einem der Spannhebelstärke entsprechenden Abstand zueinander angeordneten Führungsplatten bewegliche Spannhebel auf einem die Schwenkachse bildenden Bolzen oder einem Stift oder einer Schraube angeordnet ist, dessen Enden sowohl mit den linearen Führungen als auch mit den Kraftspeichern in Wirkverbindung stehen.

Als lineare Führungen empfehlen sich dabei sich längsmittig in den Führungsplatten gegenüberliegend angeordnete Langlöcher, durch welche die Bolzenenden hindurchragen. Selbstverständlich ist es auch möglich, andere lineare Führungen für die Schwenkachse einzusetzen, beispielsweise wenn der die Schwenkachse bildende Bolzen an seinen Enden derart ausgebildet wird, daß diese zwischen zwei in den Führungsplatten eingearbeiteten Nuten oder auf den Führungsplatten befestigten Schienen bewegbar sind.

Als mit der Schwenkachse in Wirkverbindung stehende Kraftspeicher haben sich besonders vorteilhaft entgegen der Spannkraft wirkende Zugfedern erwiesen, welche einerseits, bevorzugt oberhalb der Langlöcher, an den Außenseiten der Führungsplatten sowie andererseits an den Bolzenenden befestigt sind, und welche unter anderem ein weiches Aufsetzen des Spannhakens auf der Werkstückoberfläche bewirken. Auch hier ist es natürlich möglich, andere Kraftspeicher einzusetzen, beispielsweise bei den genuteten oder geschienten Ausführungen der linearen Führungen entsprechend angeordnete Druckspiral- oder Gummifedern.

Zwischen den Führungsplatten, welche bevorzugt mit einer Halteplatte rechtwinklig verschweißt und unterhalb der Arbeitsebene an deren Gestell verschraubt sind, ist der bereits erwähnte Anschlag für den Spannhebel angeordnet, welcher eine senkrechte oder nahezu senkrechte Stellung des Spannhebels beim Spannvorgang gewährleistet.

Am Ende des abgewinkelten Hebelarmes des Spannhebels ist dann in bekannter Weise die Kolbenstange eines Arbeitszylinders, vorzugsweise eines Pneumatikzylinders, angelenkt, welcher an seinem entgegengesetzten Ende ein Schwenkauge aufweist, an dem er auf der Grundplatte der Spanneinrichtung in bekannter Weise bewegbar befestigt ist. Der Arbeitszylinder schwenkt somit beim Spannen und Entspannen geringfügig mit dem Spannhebel mit.

Das Spannhakenende des anderen Spannhebelarmes ist noch zusätzlich mit einer zur Arbeitsebene weisenden Gummischeibe od. dgl. ausgestattet, welche bevorzugt angeklebt und zur Vermeidung von Beschädigungen der Werkstückoberfläche beim Spannen vorgesehen ist.

Eine vorteilhafte Verwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung ist darüber hinaus, daß sie auch als Positioniereinrichtung eingesetzt werden kann. Dazu muß die Spanneinrichtung derart umgerüstet werden, daß der eine Hebelarm des Spannhebels am Ende seines Spannhakens ein formschlüssiges Positionierelement, vorzugsweise einen Kegeloder Pyramidenstumpf, aufweist, welches in entsprechende Durchbrüche im Werkstück beim Positionieren eingreift. Am genannten Hebelarm ist weiterhin ein zusätzliches Arretierelement, beispielsweise ein durch den Hebelarm durchgehender Arretierstift, angebracht, welches in der Nähe der Schwenkachse des Spannhebels und parallel zu dieser angeordnet wird. Dieses Arretierelement steht in der gespannten Stellung der Spanneinrichtung mit in oder an den Führungsplatten angeordneten Aufnahmen in Wirkverbindung. Bei der Verwendung eines Arretierstiftes im Spannhebel haben sich dabei besonders vorteilhaft längsmittig in die Führungsplatten eingearbeitete, nach oben offene Arretierschlitze erwiesen, in die der Arretierstift beim Spannvorgang hineingleitet. Somit können bei der Bearbeitung der Werkstücke auftretende extreme Querkräfte in Richtung des Spannhebels sicher aufgenommen werden. Natürlich kann diese Sicherung vor Querkräften auch bei der Ausführung der Spanneinrichtung mit der Gummischeibe am Spannhaken zur Anwendung kommen, es wird jedoch nicht als notwendig erachtet.

Die erfindungsgemäße Spanneinrichtung soll nunmehr in ihrer Funktion beschrieben werden.

Nach dem Aufbringen des Werkstückes auf die Arbeitsebene, bei dem die Spanneinrichtung in abgeschwenkter Ruhestellung verbleibt, wird eine Steuereinrichtung für den Arbeitszylinder betätigt, welche, vorzugsweise zusammen mit einem Drosselelement, bewirkt, daß der Spannhebel langsam angezogen wird und in die Richtung der Arbeitsebene schwenkt. Dabei wird seine Schwenkachse in den linearen Führungen der Führungsplatten durch die Kraftspeicher so lange in Ruhestellung gehalten, bis der Spannhebel an seinem Anschlag vor der Arbeitsebene angelangt ist. Der Arbeitszylinder zieht dann jedoch weiter und bewegt nunmehr die Schwenkachse in den linearen Führungen in die Richtung der wirkenden Spannkraft, wobei die Kraftspeicher unter Spannung gesetzt werden. Währenddessen setzt der Spannhaken des Spannhebels auf der Werkstückoberfläche auf und der Spannvorgang ist beendet.

Der Entspannvorgang erfolgt in der umgedrehten vorbeschriebenen Reihenfolge, das heißt, der Arbeitszylinder bewegt sich nach erneuter Betätigung der Steuereinrichtung in entgegengesetzter Richtung wie beim Spannvorgang. Dabei hebt der

Spannhaken von der Werkstückoberfläche ab, während die Kraftspeicher sich entspannen und zugleich die Schwenkachse des Spannhebels wieder in die Ausgangsstellung bewegen. Abschließend wird der Spannhebel durch seinen abgewinkelten Hebelarm unter das Niveau der Arbeitsebene abgeschwenkt.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung ist somit geeignet, große und/oder sperrige flache Werkstücke mit einfachen Mitteln auf einer Arbeitsebene sicher zu spannen beziehungsweise zu positionieren, wobei die Werkstücke ungehindert der Arbeitsebene zugeführt werden können.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: die Vorderansicht der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung Fig. 2: die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung.

In Fig. 2 ist deutlich der schwenkbare Spannhebel 1 und seine doppelarmige Ausführung mit einem am Ende zu einem Spannhaken 4 geformten Hebelarm 3 und einem abgewinkelten Hebelarm 2 zu erkennen. Dabei ist der Scheitelpunkt 6 des Spannhebels 1 zugleich seine Schwenkachse 7, die, wie in Fig. 1 zu sehen ist, durch einen Bolzen 8 gebildet wird. Ebenfalls aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß der Spannhebel 1 zwischen zwei Führungsplatten 11 und 11'angeordnet ist, und durch einen Teilbruch ist angedeutet, daß der die Schwenkachse 7 bildende Bolzen 8 mit seinen Enden zwischen linearen Führungen 9 und 9', welche als längsmittig und senkrecht in den Führungsplatten 11; 1V sich gegenüberliegend angeordnete Langlöcher ausgebildet sind, geführt wird. Die Enden des Bolzens 8 ragen dabei beidseitig aus den Langlöchernder Führungsplatten 11; 11' heraus und sind mit entgegen der Spannkraft F wirkenden und als Zugfedern ausgebildeten Kraftspeichern 10; 10'verbunden, welche oberhalb der Langlöcher auf den Außenseiten der Führungsplatten 11; 11' befestigt sind.

Aus Fig.2 ist darüber hinaus erkennbar, daß die Führungsplatten 11; 11' mit einer Halteplatte 12 rechtwinklig verschweißt und zusammen mit dieser an einer weiteren nicht näher bezeichneten Platte des Gestells 14 der Spanneinrichtung verschraubt sind. Weiterhin ist zwischen den Führungsplatten 11; 11'ein Anschlag 15 angeordnet, welcher eine senkrechte oder nahezu senkrechte Stellung des Spannhebels 1 beim Spannvorgang gewährleistet. Die Bewegungsabläufe des Spannhebels 1 beim Spann- und Entspannvorgang sind dabei in Fig.2 durch Pfeile angedeutet.

Weiterhin ist in den Fig. 1 und 2 zu erkennen, daß am Ende des abgewinkelten Hebelarmes 2 des Spannhebels 1 die Kolbenstange eines als Pneumatikzylinder ausgebildeten Arbeitszylinders 16 angelenkt ist, welcher auf der Grundplatte des Gestelles 14 der Spanneinrichtung ebenfalls schwenkbar befestigt ist.

Am Ende des Spannhakens 4 des Hebelarmes 3 ist noch zusätzlich eine zur Arbeitsebene 13 weisende Gummischeibe 5 angeklebt, welche Oberflächenbeschädigungen am Werkstück 17 beim Spannen vermeiden soll.

Claims (2)

1. Spanneinrichtung, insbesondere zur Werkstückspannung auf einer Arbeitsebene, welche einen doppelarmig ausgebildeten, schwenkbaren Spannhebel, dessen einer Hebelarm am Ende zu einem Spannhaken geformt und dessen anderer Hebelarm zu diesem Spannhaken hin abgewinkelt ist, sowie einen am Ende des abgewinkelten Hebelarmes angelenkten Arbeitszylinder aufweist, wobei der Spannhebel zwischen zwei Führungsplatten angeordnet und der Scheitelpunkt des Spannhebelwinkels zugleich seine Schwenkachse ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhebel (1) einerseits bis unter das Niveau der Arbeitsebene (13) und andererseits bis an einen Anschlag (15) schwenkbar sowie zusätzlich senkrecht zur Arbeitsebene (13) bewegbar ausgebildet ist, wobei die Schwenkachse (7) zwischen linearen Führungen (9; 9'), die in Richtung der wirkenden Spannkraft (F) verlaufen, verschiebbar ist und mit Kraftspeichern (10; 10') in Wirkverbindung steht.

2. Spanneinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhebel (1)auf einem die Schwenkachse (7) bildenden Bolzen (8) angeordnet ist, dessen Enden sowohl mit den linearen Führungen (9; 9'), beispielsweise in den Führungsplatten (11; 11') sich längsmittig gegenüberliegend angeordnete Langlöcher, als auch mit den Kraftspeichern (10; 10'), beispielsweise entgegen der Spannkraft (F) wirkende Zugfedern, in Wirkverbindung stehen.