DD242991A1

DD242991A1 - DEVICE FOR FIXING AND TENSIONING WORKPIECES

Info

Publication number: DD242991A1
Application number: DD28327685A
Authority: DD
Inventors: Bernd Lehmann; Andrea Reeder; Rainer Kahl
Original assignee: Werkzeugmasch Heckert Veb
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1987-02-18
Also published as: DD242991B1

Abstract

Einrichtung zum Fixieren und Spannen von Werkstuecken, insbesondere von relativ kleinen, eine komplizierte geometrische Gestaltung aufweisenden Werkstuecken. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Mehrfachspannvorrichtungen im Werkzeugmaschinenbau. Erfindungsgemaess wird von einem an einer Grundplatte befestigten Aufnahmeteil eine gleichschenklige Wippe aufgenommen, die um eine Achse schwenkbar ist und zwei weitere, symmetrisch und parallel zu letzterer angeordnete Achsen aufweist, um die jeweils ein Hebel schwenkbar gelagert ist, der einerseits ueber die in einem sich an die Grundplatte anschliessenden Fuehrungsteil beweglich gelagerte Kugel der schraegen, selbsthemmend ausgebildeten Flaeche eines Druckstoessels, der innerhalb des Fuehrungsteiles senkrecht zu den Achsen verschiebbar ist, und andererseits dem Werkstueck zugeordnet ist. Fig. 2Device for fixing and clamping workpieces, in particular relatively small workpieces having a complicated geometric design. Preferred fields of application are multiple clamping devices in machine tool construction. According to the invention, an isosceles rocker is received by a receiving part attached to a base plate, which is pivotable about an axis and has two further axes arranged symmetrically and parallel to the latter about which a lever is pivotally mounted, on the one hand via the in one the base plate adjoining guide part movably mounted ball of the schraegen, self-locking surface of a pressure vessel, which is displaceable within the Fuehrungsteiles perpendicular to the axes, and on the other hand is assigned to the workpiece. Fig. 2

Description

Diese hauptsächlich der Kraftverstärkung dienende Einrichtung, die u. a. keinen Ausgleich von Werkstücktoleranzen ermöglicht, ist für Werkstücke mit komplizierter geometrischer Gestaltung nicht geeignet. Insbesondere bei relativ kleinen Werkstücken mit mehreren, auf engstem Räume angeordneten Spannstellen sowie an Mehrfachspannvorrichtungen ist diese, eine kompakte Bauweise und großen Platzbedarf aufweisende. Einrichtung nicht anwendbar.This mainly power amplification device, the u. a. does not allow compensation of workpiece tolerances, is not suitable for workpieces with complicated geometric design. Especially with relatively small workpieces with multiple clamping points arranged on tight spaces and on multiple clamping devices, this is a compact design and has a large footprint. Equipment not applicable.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung ist, eine Einrichtung zum Fixieren und Spannen von Werkstücken, insbesondere von relativ kleinen, eine komplizierte geometrische Gestaltung aufweisenden Werkstücken, zu schaffen, die bei wenig Platzbedarf und relativ einfachem Aufbau große Spannkräfte verwirklicht und einen Ausgleich von Werkstücktoleranzen ermöglicht.The object of the invention is to provide a device for fixing and clamping workpieces, in particular of relatively small, a complicated geometric design having workpieces, which realizes large clamping forces with little space and relatively simple design and allows compensation of workpiece tolerances.

Explanation of the essence of the invention

Die Ursachen der Mängel der bekannten technischen Lösungen liegen im wesentlichen in der konstruktiven Ausführung sowie der Anordnung der Spannelemente begründet.The causes of the deficiencies of the known technical solutions are essentially based on the structural design and the arrangement of the clamping elements.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung zum Fixieren und Spannen von Werkstücken, insbesondere von relativ kleinen, eine komplizierte geometrische Gestaltung aufweisenden Werkstücken, unter Verwendung von der Übertragung der Spannkraft dienenden Kugeln, die mit schräg zur Bewegungsrichtung verlaufenden Flächen eines Antriebs- bzw. Betätigungselementes in Wirkverbindung stehen, wobei unter Ausnutzung der beim Zusammenwirken von Kugeln mit schrägen Flächen entstehenden Kräfteverhältnisse relativ bewegliche, kleine Abmessungen aufweisende Spannelemente eingesetzt werden. Erfindungsgemäß wird von einem an einer Grundplatte befestigten Aufnahmeteil eine gleichschenklige Wippe aufgenommen, die um eine Achse schwenkbar ist und zwei weitere, symmetrisch und parallel zu letzterer angeordnete Achsen aufweist, um die jeweils ein Hebel schwenkbar gelagert ist, der einerseits über eine in einem sich an die Grundplatte anschließenden Führungsteil beweglich gelagerte Kugel mit der schrägen, selbsthemmend ausgebildeten Fläche eines Druckstößels, der innerhalb des Führungsteiles senkrecht zu den Achsen verschiebbar ist, und andererseits mit dem Werkstück in Wirkverbindung steht.The object of the invention is to provide a device for fixing and clamping of workpieces, in particular of relatively small, a complicated geometric design having workpieces, using the transmission of the clamping force serving balls, with obliquely to the direction of movement surfaces of a drive or Actuating element are in operative connection, wherein taking advantage of the forces resulting from the interaction of balls with inclined surfaces relatively movable, small dimensions having clamping elements are used. According to the invention, an isosceles rocker is received by a mounted on a base plate receiving part, which is pivotable about an axis and two further, symmetrically and parallel to the latter arranged axes about which a lever is pivotally mounted, on the one hand via a in a the base plate subsequent guide part movably mounted ball with the oblique, self-locking surface of a pressure plunger which is displaceable perpendicular to the axes within the guide member, and on the other hand is in operative connection with the workpiece.

Die Einrichtung besitzt ein Lagesicherungselement, das einen innerhalb eines weiteren mit der Grundplatte verbundenen Führungsteiles parallel zum Druckstößel verschiebbaren, mit dessen externem Antrieb gekoppelten Verriegelungsstößel aufweist, der durch eine Druckfeder belastet ist und über dessen schräge, selbsthemmend ausgebildete Fläche eine im Führungsteil beweglich gelagerte Kugel in direkten Kontakt mit dem Werkstück bringbar ist, wobei der vom Verriegelungsstößel zurückzulegende Weg bis zur Anlage der Kugel am Werkstück kürzer ist als der vom Druckstößel zurückzulegende Weg bis zur Anlage des Hebels am Werkstück. Der Hebel steht dabei über einen an ihm in Bewegungsrichtung des Druckstößels angebrachten Anlagepunkt und einen quer zu dessen Bewegungsrichtung angeordneten Spannpunkt mit dem Werkstück in Wirkverbindung.The device has a position securing element which has a parallel within a further connected to the base plate guide member parallel to the plunger, coupled to the external drive locking plunger, which is loaded by a compression spring and the inclined, self-locking surface formed in the guide part movably mounted ball in direct contact with the workpiece can be brought, wherein the distance to be traversed by the locking ram until the ball abuts the workpiece is shorter than the distance to be traveled by the pressure ram until the lever engages the workpiece. The lever is in this case connected via an attached to him in the direction of movement of the plunger bearing point and a transversely to the direction of movement arranged clamping point with the workpiece in operative connection.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show

Fig. 1: einen Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Einrichtung Fig.2: einen Schnitt A-A nach Fig. 11 shows an application of the device according to the invention Fig.2: a section A-A of FIG. 1st

Ein Werkstück 1 benötigt zu seiner sicheren Spannung neben der erfindungsgemäßen Einrichtung drei weitere Spanneinrichtungen I, II, IM, die aber nicht Gegenstand dieser Erfindung sind. Die Betätigung aller Spanneinrichtungen kann dabei gleichzeitig von einem zentralen, hier nicht gezeigten. Antrieb erfolgen. Die erfindungsgemäße Einrichtung weist einen symmetrischen Aufbau auf, wobei auf einer Seite zusätzlich ein Lagesicherungselement 2 angeordnet ist. An einer Grundplatte 3 ist ein Aufnahmeteil 4 befestigt, das eine gleichschenklige, um ihre Achse A schwenkbare Wippe 6 aufnimmt. Diese weist zwei weitere, parallel und symmetrisch zur Achse A angeordnete. Achsen X, Y auf, um die jeweils ein Hebel 7 schwenkbar gelagert ist. Senkrecht zu den Achsen A, X, Y wird innerhalb einer Hülse 8, die von einem sich an die Grundplatte 3 anschließenden Führungsteil 9 aufgenommen wird, ein Druckstößel 10 geführt, der von einem extern angeordneten, hier nicht gezeigten. Antrieb betätigt wird. Im Führungsteil 9 ist des weiteren quer zur Bewegungsrichtung des Druckstößels 10 eine Kugel 11 innerhalb einer Durchgangsbohrung beweglich gelagert. Diese Kugel 11 steht einerseits mit dem Hebel 7 über ein an diesem befindliches Druckstück 12 und andererseits mit einer schrägen, selbsthemmend ausgebildeten Fläche 13 des Druckstößels 10 in Wirkverbindung. Der Hebel 7 weist in Bewegungsrichtung des Druckstößels 10 einen Anlagepunkt 14 sowie quer zu dessen Bewegungsrichtung einen Spannpunkt 15 auf, die, jeweils als Druckstückausgebildet, mit dem Werkstück 1 in Kontakt bringbar sind. Des weiteren stützt sich der Hebel 7 an einem an der Wippe 6 angebrachten Gegenhalter 16 ab.A workpiece 1 required for its safe voltage in addition to the device according to the invention three further clamping devices I, II, IM, but which are not the subject of this invention. The operation of all clamping devices can simultaneously from a central, not shown here. Drive done. The device according to the invention has a symmetrical construction, wherein on one side additionally a position securing element 2 is arranged. On a base plate 3, a receiving part 4 is fixed, which receives an isosceles, about its axis A pivotable rocker 6. This has two more, arranged parallel and symmetrical to the axis A. Axes X, Y, about each of which a lever 7 is pivotally mounted. Perpendicular to the axes A, X, Y is guided within a sleeve 8, which is received by a subsequent to the base plate 3 guide member 9, a pressure plunger 10, which is arranged externally, not shown here. Drive is actuated. In the guide member 9 is further transversely to the direction of movement of the plunger 10, a ball 11 movably mounted within a through hole. This ball 11 is on the one hand with the lever 7 via an on this pressure piece 12 and on the other hand with an oblique, self-locking surface 13 of the plunger 10 in operative connection. The lever 7 has in the direction of movement of the plunger 10 a contact point 14 and transverse to the direction of movement of a clamping point 15 which, each formed as a pressure piece, with the workpiece 1 can be brought into contact. Furthermore, the lever 7 is supported on a counter-holder 16 attached to the rocker 6.

Das Lagesicherungselement 2 ist auf einer Seite des Werkstückes 1 angeordnet und weist einen parallel zum Druckstößei 10 bewegbaren Verriegelungsstößel 17 auf, der innerhalb einer weiteren, von der Grundplatte 3 sowie von einem Führungsteil 18 aufgenommenen Hülse 19 geführt wird. Der Verriegelungsstößel 17 ist an seinem abgesetzten Mittelteil durch eine Druckfeder 20 belastet, wobei ein mit dem Mittelteil verbundenes, kugelförmiges Formteil 21 innerhalb eines Langloches, das sich im Verriegelungsstößel 17 befindet, indessen Bewegungsrichtung verschiebbar ist. Über eine im Führungsteil 18 analog zur Kugel 11 angeordneten Kugel 22 befindet sich der Verriegelungsstößel 17 mittels einer schrägen, selbsthemmend ausgebildeten Fläche 23 mit dem Werkstück 1 in Wirkverbindung, wobei die Kugel 22 in direkten Kontakt mit dem Werkstück 1 bringbar ist. Des weiteren befindet sich im Führungsteil 18 ein als Verdrehsicherung für den Verriegelungsstößel 17 dienenderfedernder Haltestift 24. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende:The position securing element 2 is arranged on one side of the workpiece 1 and has a parallel to Druckstößei 10 movable locking ram 17 which is guided within a further, received by the base plate 3 and a guide member 18 sleeve 19. The locking ram 17 is loaded at its remote center part by a compression spring 20, wherein a connected to the central part, spherical shaped part 21 within a slot which is located in the locking ram 17, however, the direction of movement is displaceable. The locking ram 17 is operatively connected to the workpiece 1 by means of an oblique, self-locking surface 23 via a ball 22 arranged in the guide part 18 analogously to the ball 11, wherein the ball 22 can be brought into direct contact with the workpiece 1. Furthermore, located in the guide member 18 serving as anti-rotation for the locking ram 17 feathering retaining pin 24. The operation of the device according to the invention is the following:

Werden der Druckstößel 10 und der Verriegelungsstößel 17 von ihrem gemeinsamen, extern angeordneten Antrieb angetrieben, bewegen sie sich in ihren Führungen innerhalb der Hülsen 8 bzw. 19 und der Führungsteile 9 bzw. 18 zum Werkstück 1 hin. Die schrägen Flächen 13 und 23 des Druckstößels 10 bzw. des Verriegelungsstößels 17 gleiten dabei entlang der innerhalb von Durchgangsbohrungen beweglich gelagerten Kugeln 11 bzw. 22. Dadurch wird die Kugel 22 unmittelbar an das Werkstück 1 und die Kugel 11 an das Druckstück 12 des Hebels 7 gedrückt. Dabei ist der Verriegelungsstößel 17 derart ausgebildet, daß über seine schräge Fläche 23 die Kugel 22 eher an das Werkstück 1 zur Anlage gebracht wird als über die schräge Fläche 13 des Druckstößels 10 die Kugel 11 den Hebel 7 an das Werkstück 1 bringt, wodurch ein Verschieben von letzterem während des Spannvorganges verhindert wird. Bei der weiteren Bewegung wird die Druckfeder 20 des Verriegelungsstößels 17 zusammengedrückt, während der Druckstößel 10 die Kugel 11 an das Druckstück 12 preßt und damit den Hebel 7 über seinen Anlagepunkt 14 bzw. seinen Spannpunkt 15 zurAnlage an das Werkstück 1 bringt. Damit ist das Werkstück 1 sicherfixiert und gespannt.If the plunger 10 and the locking ram 17 are driven by their common, externally arranged drive, they move in their guides within the sleeves 8 and 19 and the guide parts 9 and 18 to the workpiece 1 out. The oblique surfaces 13 and 23 of the pressure plunger 10 and the locking ram 17 slide along the movable within through bores balls 11 and 22. Thus, the ball 22 directly to the workpiece 1 and the ball 11 to the pressure piece 12 of the lever. 7 pressed. In this case, the locking ram 17 is formed such that on its inclined surface 23, the ball 22 is brought to the workpiece 1 to the plant than on the inclined surface 13 of the plunger 10, the ball 11 brings the lever 7 to the workpiece 1, whereby a move is prevented by the latter during the clamping process. During further movement, the compression spring 20 of the locking ram 17 is compressed, while the plunger 10, the ball 11 presses against the pressure piece 12 and thus brings the lever 7 via its contact point 14 and its clamping point 15 to the plant to the workpiece 1. Thus, the workpiece 1 is securely fixed and tensioned.

Beim Lösen des Werkstückes 1 erfolgt die Bewegung des Druckstößels 10 bzw. des Verriegelungsstößels 17 in entgegengesetzter Richtung. Dabei verharrt der Verriegelungsstößel 17 bis zum entspannten Zustand der Druckfeder 20 in seiner Stellung, während der Druckstößel 10 mit seiner schrägen Fläche 13 an der Kugel 11 entlang gleitet. Dadurch löst sich die Kugel 11 vom Druckstück 12 und damit der Hebel 7 mit seinem Anlagepunkt 14 und Spannpunkt 15 vom Werkstück 1. Bei entspannter Druckfeder 20 löst sich die Kugel 22 im Lagesicherungselement 2 ebenfalls vom Werkstück 1. Das Werkstück 1 kann aus der Spanneinrichtung entnommen werden.When releasing the workpiece 1, the movement of the pressure plunger 10 and the locking ram 17 takes place in the opposite direction. In this case, the locking ram 17 remains until the relaxed state of the compression spring 20 in its position, while the pressure ram 10 slides with its oblique surface 13 on the ball 11 along. This releases the ball 11 from the pressure piece 12 and thus the lever 7 with its contact point 14 and clamping point 15 from the workpiece 1. In a relaxed compression spring 20, the ball 22 dissolves in the position securing element 2 also from the workpiece 1. The workpiece 1 can be removed from the clamping device become.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung liegen im wesentlichen in folgendem begründet:The advantages of the device according to the invention are based essentially on the following:

Die Einrichtung verwirklicht bei kleinen Abmessungen und wenig Platzbedarf eine große Spannkraft. Sie ist damit insbesondere für die Spannung von Werkstücken geeignet, die mehrere Spannstellen auf engstem Räume aufweisen. In Abhängigkeit von der Größe und der geometrischen Gestaltung der Werkstücke kann sie allein oder zusammen mit weiteren Spanneinrichtungen (s.The device realizes a large clamping force with small dimensions and little space requirement. It is thus particularly suitable for the tension of workpieces that have multiple clamping points in the narrowest spaces. Depending on the size and the geometric design of the workpieces, it can be used alone or together with other clamping devices (s.

Agsführungsbeispiel) Verwendung finden. Die an den einzelnen Spannstellen angeordneten Spanneinrichtungen können dabei von einem gemeinsamen Antrieb betätigt werden. Auf das der Verriegelung des Werkstückes in der Spannstellung dienende Lagesicherungselement kann auch verzichtet werden. Zum anderen besteht die Möglichkeit, das Lagesicherungselement in Verbindung mit anderen Spanneinrichtungen anzuwenden.Example) find use. The arranged at the individual clamping points clamping devices can be actuated by a common drive. On the locking of the workpiece in the clamping position serving position assurance element can also be omitted. On the other hand, it is possible to apply the position assurance element in conjunction with other clamping devices.

Über die Wippe wird außerdem ein Ausgleich von Werkstücktoleranzen erreicht. ' Insbesondere für Mehrfachspannvorrichtungen, bei denen mehrere Werkstücke auf engstem Räume gespannt werden müssen, sind diese Spanneinrichtungen gut geeignet.The rocker also compensates for workpiece tolerances. In particular, for multi-clamping devices, in which several workpieces must be clamped in confined spaces, these clamping devices are well suited.

Claims

1. Device for fixing and clamping of workpieces, in particular of relatively small, a complicated geometric design having workpieces, using the transmission of the clamping force serving balls, which are scchräg to the direction of movement surfaces of a drive or actuating element in operative connection, characterized characterized in that an isosceles rocker (6) is received by a receiving part (4) fastened to a base plate (3), which is pivotable about an axis (A) and two further axes (X, Y) arranged symmetrically and parallel to the latter has, in each case a lever (7) is pivotally mounted, on the one hand via a in a to the base plate (3) adjoining the guide member (9) movably mounted ball (11) with the oblique, self-locking surface (13) of a pressure plunger (10) which is displaceable within the guide part (9) perpendicular to the axes (A, X, Y), and and on the other hand is in operative connection with the workpiece (1).

2. Device according to item 1, characterized in that it has a position securing element (2), the one within another with the base plate (3) connected to the guide member (9) parallel to the plunger (10) displaceable, coupled to the external drive locking plunger (9 17), which is loaded by a compression spring (20) and on the inclined, self-locking surface (23) in the guide part (18) movably mounted ball (22) in direct contact with the workpiece (1) can be brought, wherein the from the locking ram (17) path to the system of the ball (22) on the workpiece (1) is shorter than the distance from the push rod (10) way to rest the lever (7) on the workpiece (1).

3. Device according to item 1 and 2, characterized in that the lever (7) via an attached thereto in the direction of movement of the plunger (10) bearing point (14) and a transversely to the direction of movement arranged clamping point (15) with the workpiece (1 ) is in operative connection.

For this 2 pages drawings.

Field of application of the invention

The invention relates to a device for fixing and clamping of workpieces, in particular of relatively small, a complicated geometric design having workpieces, using the transmission of the clamping force serving balls, which are operatively connected to obliquely to the direction of movement surfaces of a drive or actuating element , Preferred field of application is the machine tool industry.

Characteristic of the known technical solutions

Workpieces with a complicated geometric design must be clamped in several places to ensure a safe machining position. Usually, the workpieces are manually inserted into the device and tensioned by individual tension (eg by means of clamping iron). This clamping principle has the disadvantage that the risk of displacement of the workpiece both during the clamping operation and during the machining process due to the successive taking place clamping at the individual clamping points and the relatively low clamping force of these clamping elements is large. In addition, there is a high expenditure of time and labor. In addition, such fixtures are unsuitable for an automated production process. In DD-WP 224251 a clamping device is described, which allows automatic clamping of thin-walled workpieces with complicated geometric design. In this case, in the device according to dör geometric design of the workpiece in the direction of movable support bolts attached to its positional fixation. About a closed pressure medium transfer system, the positional fixing of the support bolts. The design of the device allows a smooth and uniform clamping of the workpiece, so that a deformation-safe holding of the workpiece is achieved during processing. It can also be used for automated machining processes. The disadvantages of this solution are in particular the low clamping force that is achieved. As a result, their application in machine tool construction, where large machining forces are present and consequently large clamping forces are required, not possible. Furthermore, it is space consuming, has a relatively complicated structure and can only be used for a specific geometric design of the workpiece. The support bolts connected to a pressure medium system and loaded by compression springs are also prone to failure.

The prior art also includes the arrangement of serving as transmission elements of the clamping force balls, which are operatively connected with correspondingly arranged oblique surfaces of drive or actuating elements (DE-OS 1502830). According to this solution, a transmission drive is connected between a pneumatic piston and a collet-actuating sleeve, which converts the actuating force exerted by the piston in an increased, in the opposite direction force. In this case, the piston and a fixedly connected to the sleeve transmission ring on inclined actuating surfaces which contain a number of circumferentially arranged along a circumference at regular intervals balls between them. Now, if the piston moves down by introducing the compressed air, its oblique actuating surface urges the balls radially inward, wherein over the also oblique actuating surface of the transmission ring, a movement of the sleeve is generated in the axial direction upwards and causes the clamping movement of the collet.