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Die Erfindung betrifft eine Spanneinrichtung insbesondere
zum Spannen von Werksäcken
zur spanenden Bearbeitung.
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In der Praxis kommt es häufig darauf
an, einen Werkstückträger wiederholgenau
spannen zu können.
Dazu ist es erforderlich, den betreffenden Werkstückträger in sechs
Freiheitsgraden, d.h. in drei Linearkoordinaten X, Y, Z und in drei
Schwenkrichtungen (Schwenkbewegung um die X-Achse, Y-Achse bzw.
Z-Achse) präzise
positionieren zu können.
Ist die Werkstückaufspannung
im Rahmen einer Werkstückbearbeitung
vorzunehmen, müssen
häufig
erhebliche auf das Werkstück
einwirkende Kräfte
berücksichtigt,
d.h. von der Spanneinrichtung aufgenommen werden, ohne dass sich
das Werkstück
verlagert. Die betreffenden Spanneinrichtungen müssen deshalb robust ausgebildet
sein. Die Kraftübertragung
zwischen einzelnen Elementen kann hier nicht punktuell erfolgen,
weil dies zu Werkstoffüberlastungen
an der Spanneinrichtung und somit zu Verformungen führt.
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Aus der
DE 197 05 684 A1 ist ein
so genannter Einzugsnippel für
eine Palette oder Aufspannplatte zur Halterung von Werkstücken zwecks
spanabhebender Bearbeitung bekannt. Der Einzugsnippel weist an seinem
oberen Ende einen konischen oder sphärisch gewölbten Abschnitt auf, um an
der Aufspannplatte oder -palette etwas beweglich gelagert zu werden.
Er ist an dieser mittels eines komplementär geformten Rings fest gespannt.
Von der Palette erstreckt sich der Einzugsnippel mit einem zylindrischen
Fortsatz nach unten, wobei er an seiner Mantelfläche mit einer ringsum laufenden
Ausnehmung versehen ist. Diese dient dem Ansatz von Spannmitteln,
mit denen der Einzugsnippel nach unten gezogen wird, so dass sich
die Palette mit ihrer Unterseite gegen eine Spannplatte anlegt.
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Die Palette wird dadurch spielfrei
festgelegt, wobei jedoch eine genaue Ausrichtung derselben nicht
stattfindet.
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Davon ausgehend ist es Aufgabe der
Erfindung, eine Spanneinrichtung zu schaffen, die sich für den Einsatz
beispielsweise in der spanenden Werkstückbearbeitung eignet und die
eine hohe Spannwiederholgenauigkeit ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird von der erfindungsgemäßen Spanneinrichtung
gemäß Patentanspruch
1 erfüllt.
Die Spanneinrichtung enthält
eine Bezugsebenenplatte mit einer ebenen Spannfläche, in der Spannöffnungen
ausgebildet sind. Die Spannöffnungen
weisen Wandungen auf, die wenigstens abschnittsweise eine Bezugsfläche bilden
bzw. festlegen. Die Bezugsflächen
der Spannöffnungen
sind im Wesentlichen rechtwinklig zu der Bezugsebene der Bezugsebenenplatte
festgelegt. Die Spannfläche
der Bezugsebenenplatte bildet eine Bezugsebene. Die Spannplatte
wird von einer Festzieheinrichtung gegen die Spannfläche gepresst
und insoweit bezügl. der
Normalenrichtung der Spannfläche äußerst präzise gehalten.
Für die
Spannwiederholgenauigkeit bzgl. der in der Bezugsebene liegenden
Richtungen sorgen die in den Spannöffnungen vorgesehenen Bezugsflächen. Bezugsflächen sind
mit einer solchen Genauigkeit bearbeitet, dass sie der Positionierung
der Werkstückspanneinrichtung
mit der gewünschten
Genauigkeit dienen können.
Den Bezugsflächen
sind Positionierflächen
an Spann- und Positionierbolzen
zugeordnet. Die Spann- und Positionierbolzen übernehmen somit die präzise Ausrichtung der
Spannplatte für
die in der Bezugsebene liegenden Richtungen. Dies wird erreicht,
indem die Spann- und Positionierbolzen von der Festzieheinrichtung nicht
nur mit einer Axialkraft sondern zusätzlich mit einer überlagerten
Radialkraft beaufschlagt werden, die die Spann- und Positionierbolzen
voneinander weg spreizt (oder aufeinander zu biegt) und mit ihren Positionierflächen jeweils
gegen die Positionierfläche drückt. Durch
das Aufspreizen (oder Zusammenbiegen) der Spann- und Positionierbolzen,
das eine elastische Verbiegung derselben im Hundertstel- oder Zehntelmillimeterbereich
bewirken kann, stellt sich die Position der Spannplatte bei jeder
Spannung immer wieder so ein, dass zwischen den flexibel ausgelenkten
Spann- und Positionierbolzen ein Kräftegleichgewicht hergestellt
ist. Aufgrund der den Spann- und Positionierbolzen eigenen hohen
Steifigkeit ist dieser Kräftegleichgewichtspunkt
bezügl.
der Spannplatte mit einer im μm-Bereich
liegenden Genauigkeit fixiert. Durch die Anlage der Spann- und Positionierbolzen
an den Bezugsflächen
ergibt sich dann eine genaue und wiederkehrsichere Positionierung
der Spannplatte.
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Sowohl die Spannfläche als
auch die Grundfläche
können
im Grunde genommen durch mehrere, jeweils in einer gemeinsamen Ebene
liegende Flächenbereiche
gebildet werden. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn nur geringe Spannkräfte zu übertragen
sind. Sind die Spannfläche
und die Grundfläche
jedoch jeweils als durchgehende, zusammenhängende Fläche ausgebildet, können besonders große Kräfte übertragen
werden. Es ergibt sich eine moderate Flächenpressung, was die Übertragung hoher
Kräfte
ermöglicht.
Außerdem
ergibt sich eine höhere
Haftreibung zwischen den beteiligten Flächen, was wiederum eine Übertragung
großer
Kräfte auch
in Richtung parallel zu der Spannfläche und der Grundfläche ermöglicht.
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Die Positionierbolzen weisen vorzugsweise eine
solche Größe und Position
auf, dass sie in entspanntem Zustand in die Spannöffnungen
ragen, ohne mit ihren Positionierflächen an den Bezugsflächen anzuliegen.
Sie werden dann von der Festzieheinrichtung aufgespreizt (oder zusammengedrückt) und
in die jeweilige Berührung
von Positionierfläche und
Bezugsfläche
gebracht. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Spannbolzen
und die Spannöffnungen
koaxial zueinander ausgerichtet sind, oder wenigstens zu einander
parallele Mittelachsen bzw. Längsrichtungen
aufweisen. Bei einer alternativen Ausführungsform, die auch denkbar
ist, sind die Spannöffnungen
und die Spannbolzen nicht vollständig
parallel zueinander ausgerichtet, sondern schließen einen kleinen spitzen Winkel
miteinander ein. Beispielsweise sind die Spannbolzen zueinander parallel
ausgerichtet, während
zwei zugeordnete Spannöffnungen
jeweils in unterschiedliche Richtungen schräg angeordnet oder alternativ
seitlich versetzt und etwas konisch ausgebildet sind. Beim Einziehen
der Spannbolzen in die Spannöffnungen
erhalten die Spannbolzen in den Spannöffnungen Wandkontakt, wodurch
sie die gesuchte Radialkraftkomponente erhalten. Sie werden dadurch
aufgespreizt oder aufeinander zu bewegt. Beides führt zu der
gewünschten
wiederholgenauen Spannung.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Spannöffnungen
und die Spannbolzen parallel zueinander orientiert, wobei die Spann-
und Positionierbolzen in Bezug auf die Spannöffnungen ein Untermaß aufweisen.
Dies hat den Vorteil, dass sie kräftefrei in die Spannöffnungen
eingeführt
werden können,
was den Spannvorgang erleichtert.
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Die Spann- und Positionierbolzen
sind bezügl.
ihrer Radialrichtung vorzugsweise geringfügig federnd ausgebildet. Alternativ
kann auch eine gewisse federnde Nachgiebigkeit an der entsprechenden
Bezugsfläche
vorgesehen sein. Beides kann dazu genutzt werden, die Spannplatte
zu zentrieren.
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Der maximale Federhub der Spann-
und Positionierbolzen ist vorzugsweise größer als der Abstand der Positionierflächen der
Positionierbolzen von den Bezugsflächen. Dies stellt sicher, dass
die Spann- und Positionierbolzen bei dem Spannvorgang keine Beschädigung erleiden.
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Die Positionierflächen der Spann- und Positionierbolzen
und die Bezugsflächen
sind vorzugsweise zylindrisch gewölbt. Dies hat nicht nur fertigungstechnische
Vorteile, sondern bietet darüber
hinaus die Möglichkeit
einer präzisen
Positionierung.
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Die Positionierbolzen weisen vorzugsweise eine
zylindrische Grundform mit einer keilförmigen Spannausnehmung oder
einer doppelt konischen Spannausnehmung auf. Die keilförmige Spannausnehmung
hat den Vorzug, dass ein in Eingriff kommender Spannkeil eine gute
Flächenanlage
vorfindet und somit hohe Spannkräfte
erzielbar sind. Die doppelt konische Spannausnehmung hat hingegen
den Vorzug, dass der Spannbolzen keiner besonderen Winkelausrichtung
bedarf. Er kann beispielsweise als Einschraubbolzen ausgebildet
sein und in die Spannplatte in entsprechende Gewindebohrungen eingeschraubt
sein. Außerdem
kann sich durch den doppelt konischen Einschnitt der Spannausnehmung eine
erhöhte
Flexibilität
des Spannbolzens ergeben.
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Die Spanneinrichtung weist wenigstens
zwei vorzugsweise aber drei oder vier Spannbolzen und Spannöffnungen
auf. Die Anordnung mit drei Spannbolzen, die radial voneinander
weg gespreizt oder radial aufeinander zu gebogen werden, ist beispielsweise
bei Drehfuttern anwendbar, bei denen die Spannplatte auf einem drehenden
Maschinenelement zu befestigen ist. Die Anordnung mit vier oder auch
mehr Spannbolzen eignet sich hingegen insbesondere zur Spannung
rechteckiger Spannplatten, beispielsweise bei ruhender Werkstücklagerung.
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Die Spanneinrichtung weist mehrere
Spannschieber auf. Vorzugsweise ist jedem Spannbolzen jeweils ein
Spannschieber zugeordnet, der den Spannbolzen mit einer Axial- und
Radialkraft beaufschlagt. Die Spannschieber sind zueinander synchron
angetrieben, um die Spannbolzen gleichzeitig flexibel auszulenken.
Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass die Zentrierung der Spannplatte
mit guter Genauigkeit schon ganz zu Beginn des Spannvorgangs eintritt,
so dass Mikrorutschbewegungen zwischen der Spannplatte und der Bezugsebenenplatte nicht
mehr auftreten, nachdem die Spannbolzen mit Axialkraft beaufschlagt
sind.
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Zum Antrieb der Spannschieber kann
sowohl ein Keilgetriebe als auch ein hydraulisches Getriebe dienen.
Beide sind vorzugsweise von einer einzigen Antriebsquelle her angetrieben.
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Dem Spannbolzen kann eine Vorzentrierungseinrichtung
zugeordnet sein, die die Spannbolzen zu Beginn des Spannvorgangs
etwa mittig in der jeweiligen Spannöffnung positioniert. Dies kann
dazu beitragen, die Belastung der Spann- und Positionierbolzen zu
reduzieren.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform
ist wenigstens einem, vorzugsweise aber jedem, Spannbolzen eine
Abdrückeinrichtung
zugeordnet, die den Spann- und Positionierbolzen mit einer Axialkraft
vorspannt, die aus der Spannöffnung
herausgerichtet ist. Dies unterstützt das Abheben der Spannplatte
von der Bezugsebenenplatte nach dem Lösen der Festzieheinrichtung.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten
von Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der gehörigen Figurenbeschreibung
oder Unteransprüchen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine
Spanneinrichtung zum Spannen eines Werkstücks mit Bezugsebenenplatte
und von dieser getrennten Spannplatte in einer geschnittenen, schematisierten
Seitenansicht,
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2 zwei
Spannkeile der Spannplatte nach 1 in
Draufsicht,
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3 die
Spanneinrichtung nach 1 in
einer schematisierten Draufsicht,
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4 eine
abgewandelte Ausführungsform der
Spanneinrichtung in einer schematisierten Draufsicht und
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5 eine
weitere abgewandelte Ausführungsform
der Spanneinrichtung in einer schematisierten Draufsicht.
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In 1 ist
eine Spanneinrichtung 1 veranschaulicht, die dazu dient,
eine lediglich symbolisch veranschaulichte Werkstückaufnahmeeinrichtung 2 positionsgenau
zu spannen. Die Werkstückaufnahmeeinrichtung 2 ist
dazu mit einer Spannplatte 3 verbunden oder als Teil der
Spannplatte 3 ausgeführt. Die
Spannplatte 3 ist gegen eine Bezugsebenenplatte 4 zu
spannen, die beispielsweise ortsfest oder auf einem präzise zu
bewegenden Tisch oder an einem anderweitig kontrolliert bewegten
Maschinenelement gehalten ist. Die Bezugsebenenplatte weist an ihrer Oberseite
eine ebene Spannfläche 5 auf,
die eine Bezugsebene 6 festlegt und die Spannfläche 5 liegt
vollständig
in der Bezugsebene 6 und ist vorzugsweise als zusammenhängende Fläche ausgebildet.
Alternativ und bedarfsweise können
in der Spannfläche 5 auch
nicht veranschaulichte Ausnehmungen vorhanden sein.
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Die zugeordnete Spannplatte 3 weist
an ihrer der Spannfläche 5 gegenüber liegenden
Seite eine ebene Grundfläche 7 auf,
die mit der Spannfläche 5 in
Flächenanlage
zu überführen ist,
wenn die Spannplatte 3 gegen die Bezugsebenenplatte 4 gespannt ist.
Damit legt die Bezugsebenenplatte 4 mit ihrer Spannfläche 5 die
Position der Werkstückaufnahmeeinrichtung 2 in
X-Richtung fest.
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Zur Positionierung in Y-Richtung
und Z-Richtung dienen in der Bezugsebenenplatte 4 vorgesehene
Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 (siehe
auch 3), die beispielsweise
als Zylinderbohrungen ausgebildet sind. Sie weisen jeweils eine
zylindrische Wandung 12, 13, 14, 15 auf,
von denen wenigstens ein Abschnitt als Bezugsfläche 16, 17, 18, 19 dient.
Die Bezugsflächen 16, 17, 18, 19 sind
somit zylindrisch gewölbt
und durch einen Teil der jeweiligen Wandung 12, 13, 14, 15 gebildet.
Die Bezugsflächen 16, 17, 18, 19 dienen
zur Positionierung von Spann- und Posi tionierbolzen 21, 22, 23, 24,
die an der Spannplatte 3 gehalten sind. Die Spann- und
Positionierbolzen, 21, 22, 23, 24 sind
beispielsweise als Einschraubbolzen ausgebildet und in entsprechende
Gewindebohrungen an der Unterseite der Spannplatte 3 eingeschraubt.
Sie ragen somit von der Grundfläche 7 rechtwinklig
weg, wobei sie parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Spann-
und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 sind
dabei vorzugsweise im Viereck angeordnet und zwar koaxial zu den
aus 3 ersichtlichen
Spannöffnungen 8, 9, 10, 11.
Die Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 sind
dabei vorzugsweise in der Nähe von
Ecken der z.B. quadratisch ausgebildeten Bezugsebenenplatte 4 angeordnet.
Die Bezugsebenenplatte 4 kann jedoch auch als kreisförmige Platte
ausgebildet sein, wie in 3 durch
eine Linie 25 veranschaulicht ist, oder eine abweichende
Außenumrandung
haben.
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Die Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 sind
untereinander gleich ausgebildet. Der nachfolgend beschriebene Spannbolzen 21 steht
somit exemplarisch für
die Übrigen.
Er weist unmittelbar im Anschluss an die Grundfläche 7 einen Zentrierrand 26 auf,
der einen zylindrischen Außenumfang
und einen sich daran anschließenden
Kegelabschnitt 27 umfasst. Er dient der Vorzentrierung
des Spann- und Positionierbolzens in der Spannöffnung 8, deren Rand
von einem trichterförmig
in die Öffnung
hinein führenden
Zentrierring 28 gebildet ist. Im Anschluss an den Kegelabschnitt
setzt sich der Spann- und Positionierbolzen 21 zylindrisch,
jedoch mit geringerem Durchmesser als an dem Zentrierrand 26,
fort. Der Durchmesser dieses Zylinderabschnitts 29 ist
um wenige Zehntel- oder Hundertstelmillimeter geringer als der Durchmesser
der Spannöffnung 8,
so dass der Spann- und Positionierbolzen 21 mit Spiel in
die Spannöffnung 8 findet.
Im Anschluss an den Zylinderabschnitt 29 verjüngt sich
der Spann- und Positionierbolzen 21 zunächst in ei nem Konusabschnitt 31, an
den sich wiederum ein Konusabschnitt 32 anschließt. Der
Konusabschnitt 32 ist umgekehrt orientiert wie der Konusabschnitt 31 und
erweitert den Durchmesser des Spann- und Positionierbolzens 21 wieder
auf den ursprünglichen
Durchmesser. Es schließt
sich somit an den Konusabschnitt 32 ein Zylinderabschnitt 33 an,
dessen Durchmesser etwa mit dem Durchmesser des Zylinderabschnitts 29 übereinstimmt.
An seiner unteren Stirnseite kann sich eine Einführphase 34 anschließen, die
zu einer flachen Stirnseite 35 überleitet. Diese kann mit einer Stirnausnehmung 36 versehen
sein.
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Der Spann- und Positionierbolzen
ist geringfügig
flexibel ausgebildet oder gelagert, so dass er bei Beaufschlagung
mit einer in Y-Richtung oder Z-Richtung wirkenden Kraft (Radialkraft)
flexibel ausgelenkt wird. Er weist dabei eine hohe Federhärte auf.
Der maximale Federhub ist dabei wenigstens so groß wie der
Radiusunterschied zwischen dem Radius des Zylinderabschnitts 33 und
dem Radius der Bezugsfläche 16.
Die Zylinderabschnitte 33 der einzelnen Spann- und Positionierbolzen 21, 22 (23, 24)
bilden somit, zumindest mit ihren den Bezugsflächen 16, 17 gegenüber liegenden
Stellen, Positionierflächen 37, 38,
die den Bezugsflächen 16, 17 zugeordnet
sind.
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Zum Festspannen der Spannplatte 3 dient eine
Festzieheinrichtung 40, die sowohl dazu dient, die Spann-
und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 jeweils
in Axialrichtung X (in 1 nach
unten) als auch in jeweils einer ausgewählten Radialrichtung mit einer
Kraft zu beaufschlagen, die in der X-Z-Ebene liegt. Bei der veranschaulichten
Ausführungsform gehören zu der
Festzieheinrichtung 40 Spannschieber 41, 42, 43, 44,
wobei jeweils ein Spannschieber einem Spann- und Positionierbolzen
zugeordnet ist. Die Spannschieber 41, 42, 43, 44 sind
in Bohrungen 45, 46, 47, 48 verschiebbar
gelagert, die sich quer zu den Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 erstrecken.
Somit sind die Spannschieber 41, 42, 43, 44 jeweils
von dem betreffenden Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 weg
und auf diesen zu verschiebbar. Im Ausführungsbeispiel (3) sind die Spannschieber 41, 42, 43, 44 gleich
lang. Sie können
jedoch auch unterschiedlich lang ausgebildet sein, d.h. die Spannschieber 41, 43 können länger oder
kürzer
als die Spannschieber 42, 44 sein. Damit kann
das Spannsystem aus der Mitte heraus verlagert sein, ohne die Funktion
zu beeinträchtigen.
Die Mitte der Bezugsebenenplatte 4 kann deshalb frei gehalten werden,
so dass hier Öffnungen
und Durchgänge vorgesehen
werden können.
Die Bohrungen 45, 46, 47, 48 münden seitlich
in die Spannöffnungen 8, 9, 10, 11,
so dass die Spannschieber 41, 42, 43, 44 in die
Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 eintreten
und aus diesen heraus gefahren werden können, wie in 3 gestrichelt veranschaulicht ist. Die
Spannschieber, die beispielsweise einen runden Querschnitt aufweisen
können,
weisen dabei keilförmige
Köpfe 49, 50, 51, 52 auf,
deren Seitenansicht aus 1 ersichtlich ist.
In 2 sind sie gesondert
veranschaulicht. Die Köpfe 49, 50 dienen
als Keile zur Spannung der Konusabschnitte 32 der Spann-
und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24.
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An ihrem rückseitigen Ende sind die Spannschieber 41, 42, 43, 44 jeweils
mit einer quer zu dem jeweiligen kopfstehenden Abschrägung 53 versehen, in
die, wie 3 veranschaulicht,
gleich oder unterschiedlich lange Keilschieber 56, 57 greifen
können. Sind
die Keilschieber 56, 57 unterschiedlich lang, kann
ihr Antrieb außermittig
plaziert werden. Diese dienen dazu, die Spannschieber 41, 42 bzw. 43, 44 auseinander
zu zwängen,
wenn sie expandiert werden. Die Keilschieber 56, 57 sitzen
mit Spiel in einer sich quer zu den Bohrungen 45, 46, 47, 48 erstreckenden
Verbindungsbohrung 58. Durch das Spiel sind sie schwimmend
gelagert. Die Keilschieber können
wiederum durch einen An triebsschieber 59 auseinander gezwängt werden,
der mit einem keilförmigen
Kopf zwischen die Enden der Keilschieber 56, 57 passt
und in einer entsprechenden sich beispielsweise parallel zu den
Bohrungen 45, 46, 47, 48 erstreckenden
Bohrung 61 sitzt. Der Antriebsschieber 59 kann
beispielsweise ein kegelförmiges
Ende 62 aufweisen und Außengewinde 63 tragen.
Er ist außerdem
mit einem Kopf 64 versehen, der den formschlüssigen Einsatz
eines Werkzeugs gestattet. Durch Drehen des Kopfs 64 kann
der Antriebsschieber 59 in die Bohrung 61 hinein
und aus dieser heraus geschraubt werden.
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Die Keilschieber 56, 57 bilden
mit dem mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angetriebenen
Antriebsschieber 59 ein Keilgetriebe 65, das zur
Betätigung
der Spannschieber 41, 42, 43, 44 dient.
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Bedarfsweise kann das Keilgetriebe 65 mit einer
Rückzugseinrichtung
versehen sein, die durch wenigstens zwei Federn 66, 67 gebildet
wird. Die Federn 66, 67 sind beispielsweise als
Zugfedern ausgebildet und sitzen in entsprechenden Axialbohrungen 68, 69 der
Spannschieber 41, 42, 43, 44.
Sie ziehen dabei die Spannschieber 41, 42 bzw. 43, 44 aufeinander
zu in eine Position, in der sie nicht in die Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 ragen.
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An dem Boden der Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 können Gummipuffer 71, 72 angeordnet
sein, die in die Stirnausnehmungen 36 der Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 ragen
und dazu dienen, die Spannbolzen 21, 22, 23, 24 aus
ihrer Spannstellung axial heraus zu führen. Dabei hebt die Grundfläche 7 wenigstens
etwas von der Spannfläche 5 ab.
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Die insoweit beschriebene Spanneinrichtung 1 arbeitet
wie folgt:
Beim Spannen der Spannplatte 3 wird diese
zunächst
an die Bezugsebenenplatte 4 herangeführt und die Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 werden
in die Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 eingeführt. Wenn
die Stirnausnehmungen 36 auf den Gummipuffern 71, 72 aufsitzen,
befinden sich die Zentrierränder 26 bereits
innerhalb der Zentrierringe 28, so dass die Spann- und
Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 vorzentriert
sind. Außerdem
befinden sich die Konusabschnitte 32 unmittelbar vor den
Köpfen 49, 50, 51, 52 der
unter Federwirkung zurück
gezogenen Spannschieber 41, 42, 43, 44.
Wird nun der Antriebsschieber 59 betätigt, indem er in seine Bohrung 61 hinein geschraubt
wird, werden die Keilschieber 56, 57 voneinander
weg getrieben. Sie zentrieren sich dabei zwischen den Enden der
Spannschieber 41, 42 bzw. 43, 44.
Die Verbindungsbohrung 58 weist ein erhebliches Übermaß in Bezug
auf die Keilschieber 56, 57 auf, so dass diese
mit Spiel in der Verbindungsbohrung 58 sitzen. Die Zentrierung
ergibt sich somit durch die Spannschieber, die ihrerseits wiederum von
den Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 zentriert
werden. Es ergibt sich eine gleichmäßige Kraftaufteilung auf alle
vier Spannschieber 41, 42, 43, 44,
die nun zunächst
die Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 in
Y-Richtung, d.h. in einer Radialrichtung auslenken. Die Spann- und
Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 legen
sich dabei mit ihren Positionierflächen 37, 38 an
die Bezugsflächen 16, 17, 18, 19 an.
Sie werden dabei federnd nach außen gespannt, wobei die Spannplatte 3 sich
in einer Mittelposition einstellt, in der die in den Spann- und
Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 insgesamt
gespeicherte Federenergie ein Minimum ist. Aufgrund der hohen Federhärte der
Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 ist
dieses Energieminimum und somit die Mittelposition der Spannplatte
3 scharf
definiert. Wird der Antriebsschieber 59 weiter fest gezogen,
drücken die
keilförmigen
Köpfe 49, 50, 51, 52 auf
den Konusflächen 32 weiter
nach außen,
wodurch sich auch eine Spannung der Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 in
Axialrichtung nach unten (entgegen der X-Richtung) ergibt. Dadurch
wird die Spannplatte 3 gegen die Bezugsebenenplatte 4 festgespannt.
Die Gummipuffer 71, 72 werden dabei komprimiert.
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Wird der Antriebsschieber 59 aus
seiner Bohrung 61 herausgeschraubt, können die Federn 66, 67 die
Spannschieber 41, 42 bzw. 43, 44 wieder zusammenziehen,
wodurch die Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 freigegeben
werden. Die Gummipuffer 71, 72 können sich
nun entspannen und drücken
die Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 wenigstens
geringfügig
in Axialrichtung (X-Richtung) aus den Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 heraus.
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4 veranschaulicht
eine abweichende Spanneinrichtung 100 mit einer Spannplatte 103 und einer
Bezugsebenenplatte 104 in einer schematischen Draufsicht.
Ihren Spannöffnungen 108, 109, 110, 111 sind
Spannschieber 141, 142, 143, 144 zugeordnet,
die in Diagonalrichtung des von den Spannöffnungen 108, 109, 110, 111 festgelegten Rechtecks
liegen. Sie sind außerdem
in Bohrungen 145, 146, 147, 148 abgedichtet
verschiebbar gehalten, in denen sie Fluidkammern für ein Hydraulikfluid abschließen. Diese
stehen über
Leitungen 180, 181, 182, 183 mit
einer Hydraulikkammer 184 in Verbindung, in der ein Antriebskolben 185 abgedichtet
verschiebbar gelagert ist. Dieser ist beispielsweise über einen
Gewindetrieb 186 gezielt verschiebbar. Das aus der Hydraulikkammer 184,
den Leitungen 180, 181, 182, 183 und
den Spannschiebern 141, 142, 143, 144 gebildete
Hydrauliksystem (Hydraulikgetriebe 187) ist nach außen hin
hermetisch abgedichtet und vollständig mit Hydraulikfluid gefüllt. Eine
Verschie bung des Hydraulikkolbens 185 bewirkt eine entsprechende
Verschiebung der Spannschieber 141, 142, 143, 144 unter
gleichmäßiger Kräfteaufteilung.
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Eine weitere, insbesondere für drehende
Lagerung einer Werkstückaufnahmeeinrichtung 200 geeignete
Spanneinrichtung 200 mit einer Spannplatte 203 und
einer Bezugsebenenplatte 204 ist in 5 veranschaulicht. Es sind insgesamt
drei Spannöffnungen 208, 209, 210 vorgesehen,
die bezügl.
einer Drehachse 287 auf einem konzentrischen Kreis und
in einem Winkelabstand von 120° zueinander
angeordnet sind. Bezügl.
der Drehachse 287 radial expandierbare Spannschieber 241, 242, 243 sind
in entsprechenden Radialbohrungen verschiebbar gelagert. Zur Betätigung dient
ein mittlerer Nocken 288, der um die Drehachse 287 drehbar
gelagert ist. Er weist in seinem Außenumfang Spannflächen 289, 290, 291 auf,
die jeweils den Spannschiebern 241, 242, 243 zugeordnet
sind und deren Radius in Umfangsrichtung zunimmt. Eine Verdrehung des
Nockens 288 gegen den die Bezugsebenenplatte 204 bildenden
Grundkörper
und somit gegen die Spannschieber 241, 242, 243 expandiert
diese bis ihre Köpfe
in die Spannöffnungen 208, 209, 210 eintreten
und entsprechende Spann- und Positionierbolzen festspannen.
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Sowohl der Bezugsebenenplatte 104 nach 4 als auch der Bezugsebenenplatte 204 nach 5 sind entsprechende Spannplatten
mit Spannbolzen zugeordnet, wie sie im Zusammenhang mit 1 bis 3 beschrieben worden sind, wobei die Spannbolzen
jeweils koaxial zu den Spannöffnungen 108, 109, 110, 111 bzw. 208, 209, 210 angeordnet sind.
Außerdem
sind sie in oben beschriebener Weise flexibel ausgebildet, um die
federnde Zentrierung der Spannplatte zu übernehmen. Wenn die Spannplatte
gegen die Bezugsebenenplatte festgespannt ist, ist die einmal eingestellte
Zentrierung durch Haftreibung zwischen der Grundfläche 7 und
der Spannfläche 5 unverrückbar festgelegt.
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Eine Spanneinrichtung 1 weist
zur präzisen Spannung
einer Werkstückaufnahmeeinrichtung 2 eine
Bezugsebenenplatte 4 und eine Spannplatte 3 auf,
die flächig
miteinander in Anlage gebracht werden. In der Bezugsebenenplatte 4 sind
Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 ausgebildet,
denen Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 zugeordnet
sind, die an der Spannplatte 3 gehalten sind. Die Spann-
und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 nutzen
einen Abschnitt der Wandung 12, 13, 14, 15 der
Spannöffnungen 8, 9, 10, 11 als
Bezugsfläche,
wenn sie federnd gegen diese gepresst werden. Dazu dient eine Festzieheinrichtung 40,
die die Spann- und Positionierbolzen 21, 22, 23, 24 nicht
nur axial spannt sondern auch in einer unterschiedlichen Radialrichtung
gegen die Bohrungswandung drückt.