DE102004053514B4 - Clamping device for clamping workpieces with main and clamping drive - Google Patents
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Abstract
Spannvorrichtung (11) zum Spannen von Werkstücken (12), mit einem an einem Spannkopf (13) drehbeweglich gelagerten Spannarm (14) und mit einer auf den Spannarm (14) einwirkenden Betätigungseinrichtung, bei deren Betätigung der Spannarm (14) zwischen einer das zu spannende Werkstück (12) freigebenden Freigabestellung (15) und einer das zu spannende Werkstück (12) festspannenden Spannstellung (16) verschwenkbar ist, wobei die Betätigungseinrichtung einen Hauptantrieb zur Durchführung eines Haupthubs aufweist, bei dem der Spannarm (14) relativ bezüglich des Spannkopfs (13) zwischen der Freigabestellung (15) und einer nahe bei oder in Kontakt mit der Werkstück-Oberfläche des zu spannenden Werkstücks (12) befindlichen Zwischenstellung (24) verschwenkbar ist, und wobei die Betätigungseinrichtung zusätzlich zum Hauptantrieb einen Spannantrieb zur Durchführung eines Spannhubs besitzt, bei dem der Spannarm (14) von der Zwischenstellung (24) in die Spannstellung (16) gelangt, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannantrieb mit dem Spannkopf (13) gekoppelt ist und diesen beim Spannhub bewegt, wobei der Spannarm (14) beim Spannhub bezüglich des...Clamping device (11) for clamping workpieces (12), with a clamping arm (13) rotatably mounted clamping arm (14) and with a on the clamping arm (14) acting actuator, when actuated by the clamping arm (14) between a to exciting workpiece (12) releasing release position (15) and a tensioned to the workpiece (12) clamping position (16) is pivotable, wherein the actuating device comprises a main drive for performing a Hauptthubs, wherein the clamping arm (14) relative to the clamping head ( 13) is pivotable between the release position (15) and an intermediate position (24) located close to or in contact with the workpiece surface of the workpiece (12) to be clamped, and wherein the actuating device has a clamping drive for performing a clamping stroke in addition to the main drive, in which the clamping arm (14) from the intermediate position (24) in the clamping position (16) passes, dadur ch characterized in that the tensioning drive is coupled to the clamping head (13) and moves it during the clamping stroke, wherein the clamping arm (14) during the clamping stroke with respect to the clamping ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken, mit einem an einem Spannkopf drehbeweglich gelagerten Spannarm, und mit einer auf den Spannarm einwirkenden Betätigungseinrichtung, bei deren Betätigung der Spannarm zwischen einer das zu spannende Werkstück freigebenden Freigabestellung und einer das zu spannende Werkstück festspannenden Spannstellung verschwenkbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a clamping device for clamping workpieces, with a clamping arm rotatably mounted on a clamping arm, and with an acting on the clamping arm actuator, in whose activity the tensioning arm between a releasing the workpiece to be clamped Release position and one to the exciting workpiece clamping Clamping position is pivotable, according to the preamble of the claim 1.
Eine
solche Spannvorrichtung ist aus der
Spannvorrichtungen
zum Spannen von Werkstücken
sind in verschiedensten Ausführungsformen
bekannt. So ist beispielsweise in der
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, Werkstücke mit unterschiedlichen Werkstücktoleranzen in einfacher Weise festzuspannen.task The invention is a clamping device for clamping workpieces of to create the aforementioned type, which allows workpieces with different workpiece tolerances to tighten in a simple manner.
Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.These The object is achieved by a clamping device with the features of the independent claim 1 solved. Further developments of the invention are shown in the subclaims.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Betätigungseinrichtung einen Hauptantrieb zur Durchführung eines Haupthubs aufweist, bei dem der Spannarm relativ bezüglich des Spannkopfes zwischen der Freigabestellung und einer nahebei oder in Kontakt mit der Werkstück-Oberfläche des zu spannenden Werkstücks befindlichen Zwischenstellung verschwenkbar ist, und dass die Betätigungseinrichtung zusätzlich zum Hauptantrieb einen mit dem Spannkopf gekoppelten Spannantrieb zur Durchführung eines Spannhubs besitzt, bei dem der Spannkopf bei konstanter Relativstellung zwischen ihm und dem Spannarm derart bewegbar ist, dass der Spannarm von der Zwischenstellung in die Spannstellung gelangt.The Draws inventive device characterized by the fact that the actuator a main drive to carry a Hauptthubs, wherein the clamping arm relative to the Clamping head between the release position and a nearby or in contact with the workpiece surface of the to exciting workpieces located intermediate position is pivotable, and that the actuating device in addition to Main drive one with the clamping head coupled tensioning drive for execution has a clamping stroke, in which the clamping head in constant relative position between him and the tensioning arm is movable so that the tensioning arm from the intermediate position reaches the clamping position.
Der Arbeitshub des Spannarms bzw. des Spannfingers ist also nunmehr in einen Haupthub und einen Spannhub unterteilt, die jeweils von voneinander unabhängigen Antrieben durchgeführt werden. Der Hauptantrieb hat die Aufgabe, den Spannarm per Haupthub von der Freigabestellung in die Zwischenstellung zu verschwenken und umgekehrt. In der Zwischenstellung, in der der Spannarm je nach Werkstücktoleranz entweder am zu spannenden Werkstück anliegt oder sich mit geringem Abstand oberhalb der Werkstück-Oberfläche befindet, übt der Spannarm noch keine oder nur eine geringe Klemmkraft auf das Werkstück aus. Diese Klemmkraft wird nunmehr durch den Spannantrieb eingeleitet, der dann zugeschaltet wird, wenn sich der Spannarm in der jeweiligen Zwischenstellung befindet.Of the Working stroke of the clamping arm or the clamping finger is now divided into a main stroke and a clamping stroke, each of independent of one another Drives performed become. The main drive has the task, the tension arm by main stroke to pivot from the release position to the intermediate position and vice versa. In the intermediate position, in which the clamping arm depending on the workpiece tolerance either on the workpiece to be clamped abuts or is located at a short distance above the workpiece surface, the clamping arm exercises no or only a small clamping force on the workpiece. This clamping force is now initiated by the tensioning drive, which is then switched on when the clamping arm in the respective Intermediate position is located.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung besitzt somit einen flexiblen Arbeitspunkt, das heißt, der Haupthub ist vom Spannhub entkoppelt, sodass auch bei unterschiedlichen Haupthüben und damit verbundenen unterschiedlichen Arbeitspunkten gespannt werden kann. Dadurch ist es möglich, Werkstücke mit unterschiedlichen Werkstücktoleranzen zu spannen.The has inventive clamping device Thus, a flexible operating point, that is, the main stroke is the Spannhub decoupled, so that even with different main strokes and tensioned with different working points can. This makes it possible workpieces with different workpiece tolerances to stretch.
Beim Haupthub wird der Spannarm gegenüber dem Spannkopf verschwenkt, während der Spannkopf ortsfest bleibt. Beim Spannhub hingegen wird der Spannkopf bewegt, sodass der Spannarm lediglich passiv mitbewegt wird, also in konstanter Relativstellung gegenüber dem Spannkopf verbleibt. Dadurch ist ein exaktes Spannen bzw. Festklemmen von Werkstücken möglich.At the Main stroke is opposite the tension arm the clamping head pivoted while the clamping head remains stationary. When clamping stroke, however, the clamping head moved, so that the clamping arm is moved only passively, ie remains in constant relative position relative to the clamping head. Thereby is an exact clamping or clamping of workpieces possible.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Hauptantrieb als Linearantrieb, insbesondere fluidbetätigter Arbeitszylinder, ausgebildet. Als Arbeitszylinder kann beispielsweise ein doppeltwirkender oder ein einfachwirkender Arbeitszylinder mit Rückstellfeder eingesetzt werden.at A development of the invention is the main drive as a linear drive, in particular fluid-operated Working cylinder, trained. As a working cylinder, for example a double-acting or a single-acting cylinder with Return spring be used.
In bevorzugter Weise besitzt die Spannvorrichtung eine Tragstruktur, an der der einerseits mit dem Spannkopf gekoppelte Spannantrieb andererseits ortsfest gelagert ist. Besonders bevorzugt ist der einerseits mit dem Spannarm gekoppelte Hauptantrieb andererseits ebenfalls ortsfest mit der Tragstruktur verbunden. Hauptantrieb und Spannantrieb können also an derselben Tragstruktur, beispielsweise einem plattenartiger Träger der Spannvorrichtung, befestigt sein.Preferably, the clamping device has a support structure on which the one hand, coupled with the clamping head clamping drive is mounted on the other stationary. Particularly preferred is the one hand coupled to the clamp arm main on the other hand also stationary connected to the support structure. Main drive and tensioning drive can therefore be attached to the same support structure, for example a plate-like support of the tensioning device.
Alternativ ist es möglich, dass der Hauptantrieb komplett an Bord des Spannkopfes angeordnet ist. Dadurch wird der Hauptantrieb mitbewegt, falls der Spannkopf durch Betätigen des Spannantriebs bewegt wird.alternative Is it possible, that the main drive is arranged completely on board the clamping head. As a result, the main drive is moved, if the chuck through Actuate the tensioning drive is moved.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Spannantrieb ebenfalls als Linearantrieb ausgebildet, beispielsweise als fluidbetätigter, einfach- oder doppeltwirkender Arbeitszylinder. Besonders bevorzugt wird im Falle des Spannantriebs ein Linearantrieb in Form einer Kontraktionseinheit eingesetzt, die einen sich zwischen zwei beabstandeten Kopfstücken erstreckenden, bei Fluidbeaufschlagung in Längsrichtung kontrahierenden Kontraktionsschlauch aufweist, wobei ein erstes, linear unbewegliches, insbesondere an der Tragstruktur der Spannvorrichtung schwenkbar gelagertes Kopfstück und ein zweites, in Längsrichtung relativ zum ersten bewegliches, mit einem Abtriebskopf verbundenes, zweites Kopfstück vorgesehen sind. Bei Fluidbeaufschlagung der Kontraktionseinheit wird das zweite Kopfstück also zum ersten Kopfstück hin bewegt, das heißt, der Abstand zwischen den beiden Kopfstücken verringert sich, wobei diese Abstandsänderung auf den Spannkopf übertragen wird.at a development of the invention, the clamping drive is also designed as a linear drive, for example as a fluid-operated, single or double acting cylinder. Especially preferred In the case of the tensioning drive, a linear drive in the form of a Contraction unit used, the one between two spaced headpieces extending, contracting at fluid loading in the longitudinal direction Contraction tube, wherein a first, linear immovable, in particular pivotable on the support structure of the clamping device stored head piece and a second, in the longitudinal direction relative to the first movable, connected to a stripping head, second headpiece are provided. With fluid admission of the contraction unit becomes the second head piece So for the first head piece moved, that is, the distance between the two headers decreases, with this change in distance transferred to the chuck becomes.
In bevorzugter Weise ist der Kontraktionseinheit eine Druckfedereinrichtung zugeordnet, die wenigstens eine Druckfeder besitzt, die derart mit der Kontraktionseinheit zusammenwirkt, dass der Spannhub bei zunächst kontrahierter Kontraktionseinheit und gespannter Feder durch Druckentlastung der Kontraktionseinheit und eine damit verbundene Entspannung der Druckfeder durchführbar ist, wobei die Federkraft der Feder die Klemmkraft des Spannarms in seiner Spannstellung aufrechterhält. Die Kontraktionseinheit kann also zur Spannung der Druckfeder dienen und kann eine Bewegung des Spannkopfes hervorrufen, die zu einem Lösen des Spannarms aus dessen Spannstellung führt. Die in Spannstellung wirkende Klemmkraft zwischen Spannarm und Werkstück wird also in bevorzugter Weise allein durch die Federkraft der Druckfeder zur Verfügung gestellt und während des gesamten Spannvorgangs aufrechterhalten. Dies hat den Vorteil, dass die Kontraktionseinheit in Spannstellung ”drucklos” ist, sodass gewährleistet ist, dass der Spannarm nach einem plötzlichen Druckabfall, insbesondere Druckluftausfall, nicht öffnet, sondern geschlossen bleibt.In Preferably, the contraction unit is a compression spring device assigned, which has at least one compression spring, which with such the contraction unit cooperates, that the clamping stroke at first contracted Contraction unit and tensioned spring by pressure relief of the Contraction unit and an associated relaxation of the compression spring feasible is, wherein the spring force of the spring, the clamping force of the clamping arm maintains its clamping position. The contraction unit can therefore serve to tension the compression spring and can move cause the clamping head, resulting in a release of the clamping arm of the Clamping position leads. The clamping force between clamping arm and workpiece acting in clamping position becomes So in a preferred manner solely by the spring force of the compression spring to disposal posed and while maintained throughout the clamping process. This has the advantage that the contraction unit is in the tensioning position "depressurized", thus ensuring is that the tension arm after a sudden pressure drop, in particular Compressed air failure, does not open, but remains closed.
Prinzipiell wäre es auch möglich, die Klemmkraft in der Spannstellung durch Kontraktion der Kontraktionseinheit herbeizuführen. Eine zusätzliche Druckfeder wäre in diesem Fall nicht notwendig.in principle would it be also possible, the clamping force in the clamping position by contraction of the contraction unit bring about. An additional compression spring would be in not necessary in this case.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung besitzt die Spannvorrichtung erste Kraftübertragungsmittel zur Kraftübertragung vom Hauptantrieb auf den Spannarm und zweite Kraftübertragungsmittel zur Kraftübertragung vom Spannantrieb auf den Spannkopf.at a development of the invention has the clamping device first Power transmission means to power transmission from the main drive to the tensioner arm and second power transmission means for power transmission from the tension drive to the clamping head.
Den ersten Kraftübertragungsmitteln kann eine Anschlagfläche zugeordnet sein, an die sie nach Überschreitung ihres Totpunkts zur Vorgabe der Zwischenstellung des Spannarms anschlagen. Vorzugsweise tritt nach Überschreitung des Totpunkts Selbsthemmung der ersten Kraftübertragungsmittel auf, sodass eine stabile Übertotpunktlage gebildet wird, an der sich auch beim dem Haupthub nachfolgenden Spannhub nichts mehr ändert. Durch die stabile Übertotpunktlage ist es möglich, dass sich an der Relativstellung zwischen Spannarm und Spannkopf während des Haupthubs nichts mehr ändert. In bevorzugter Weise ist als erstes Kraftübertragungsmittel eine Kniehebeleinrichtung mit wenigstens zwei gelenkig miteinander verbundenen Kniehebelarmen vorgesehen. Besonders bevorzugt besitzt die Kniehebeleinrichtung einen ersten Kniehebelarm und einen zweiten Kniehebelarm, wobei der erste Kniehebelarm einerseits am Spannkopf schwenkbar gelagert und andererseits über ein Gelenk schwenkbar mit dem zweiten Kniehebelarm verbunden ist, der andererseits mit dem Spannarm an einer mit Abstand zur Schwenkachse des Spannarms befindlichen Gelenkstelle schwenkbar gelagert ist. Die Ankopplung der Kniehebeleinrichtung an den Hauptantrieb erfolgt vorzugsweise am Gelenk zwischen erstem und zweitem Kniehebelarm.The first power transmission means can be a stop surface be assigned to them after exceeding their dead center to specify the intermediate position of the clamping arm. Preferably occurs after exceeding of the dead center self-locking of the first power transmission means, so that a stable over-center position is formed, at the also in the main stroke subsequent clamping stroke nothing changes. Due to the stable over-center position Is it possible, that at the relative position between clamping arm and clamping head during the Main hubs nothing changes. Preferably, the first power transmission means is a toggle device provided with at least two articulated toggle lever arms articulated. Particularly preferably, the toggle device has a first Toggle arm and a second toggle lever, wherein the first toggle lever on the one hand pivotally mounted on the clamping head and on the other hand via a Swivel joint is connected to the second toggle lever, the on the other hand with the clamping arm at a distance from the pivot axis of the clamping arm located pivot point is pivotally mounted. The coupling of the toggle device to the main drive is preferably carried out at the joint between the first and second toggle lever.
Es ist möglich, dass die zweiten Kraftübertragungsmittel derart ausgebildet sind, dass der Spannarm mittels einer im Wesentlichen translatorischen Bewegung ohne Änderung seiner Orientierung von seiner Zwischenstellung in seine Spannstellung gelangt. Der Spannarm wird also nicht von seiner Zwischenstellung in seine Spannstellung weitergeschwenkt, sondern gelangt durch eine durch die Bewegung des Spannkopfs hervorgerufene im Wesentlichen translatorische Bewegung in die Spannstellung.It is possible, that the second power transmission means are formed such that the clamping arm by means of a substantially translatory movement without change his orientation from his intermediate position to his cocking position arrives. The clamping arm is thus not from its intermediate position pivoted into its clamping position, but passes through a essentially caused by the movement of the chuck translational movement into the clamping position.
In bevorzugter Weise sind zweite Kraftübertragungsmittel in Form eines Parallelogramm-Hebelgetriebes vorgesehen, mit zwei miteinander verbundenen, stets parallel zueinander ausgerichteten Hebelarmen, die jeweils einerseits mit dem Abtriebskopf und andererseits mit dem Spannkopf verbunden und dazwischen drehbar an der Tragstruktur der Spannvorrichtung gelagert sind.In Preferably, second power transmission means in the form of a Parallelogram lever mechanism provided, with two interconnected, always in parallel aligned lever arms, respectively on the one hand with the output head and on the other hand with the clamping head connected and rotatable therebetween to the support structure of the tensioning device are stored.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen der vom Spannantrieb stammenden Antriebskraft und der auf das Werkstück in Spannstellung des Spannarms einwirkenden Klemmkraft kann dabei also ausschließlich durch das Hebelverhältnis zwischen den Parallelogramm-Gelenken definiert sein.The transmission ratio between the driving force originating from the tensioning drive and The force acting on the workpiece in the clamping position of the clamping arm clamping force can therefore be defined solely by the lever ratio between the parallelogram joints.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:preferred embodiments are shown in the drawings and are explained in more detail below. The Drawings show:
In
den
Die
Spannvorrichtung
Die
Betätigungseinrichtung
besitzt einen Hauptantrieb in Form eines fluidbetätigten Arbeitszylinders
Die
Kolbenstange
Die
Kniehebeleinrichtung
Die
Ankopplung der Kolbenstange
Der
Kniehebeleinrichtung
In
Die
Betätigungseinrichtung
besitzt zusätzlich zum
Hauptantrieb einen mit dem Spannkopf
Von
den Kopfstücken
Die
Kraftübertragung
zwischen der Kontraktionseinheit
Beim
Betrieb der Spannvorrichtung
Zur
Durchführung
des Spannhubs wird nunmehr die Kontraktionseinheit
Zum
Lösen des
Spannarms
Claims (15)
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DE200410053514 DE102004053514B4 (en) | 2004-10-29 | 2004-10-29 | Clamping device for clamping workpieces with main and clamping drive |
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