DE102004053515B3

DE102004053515B3 - Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken

Info

Publication number: DE102004053515B3
Application number: DE200410053515
Authority: DE
Inventors: Johannes Volzer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-03-02
Anticipated expiration: 2024-10-30

Abstract

Bei einer Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken (12) mit einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines mit ihr über Kopplungsmittel gekoppelten Spannarms (14), der bei Betätigung der Betätigungseinrichtung zwischen einer das zu spannende Werkstück (12) freigebenden Freigabestellung (15) und einer das zu spannende Werkstück (12) festspannenden Spannstellung (16) verschwenkbar ist, weist die Betätigungseinrichtung einen mit dem Spannarm (14) gekoppelten Hauptantrieb (17) zur Durchführung eines Haupthubs zwischen der Freigabestellung (15) und einer Kontakt zwischen Spannarm (14) und zu spannendem Werkstück (12) herstellenden Kontaktstellung (18) auf, und besitzt die Betätigungseinrichtung einen separaten, zum Hauptantrieb (17) parallel geschalteten und in der jeweiligen Kontaktstellung (18) mit dem Spannarm (14) über Spannmittel (33, 34; 40) kräftemäßig koppelbaren Spannantrieb (25), der die Durchführung eines Spannhubs zwischen der Kontaktstellung (18) und der Spannstellung (16) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken, mit einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines mit ihr über Kopplungsmittel gekoppelten Spannarms, der bei Betätigung der Betätigungseinrichtung zwischen einer das zu spannende Werkstück freigebenden Freigabestellung und einer das zu spannende Werkstück festspannenden Spannstellung verschwenkbar ist, wobei die Betätigungseinrichtung einen mit dem Spannarm gekoppelten Hauptantrieb zur Durchführung eines Haupthubs zwischen der Freigabestellung und einem Kontakt zwischen Spannarm und zu spannendem Werkstück herstellenden Kontaktstellung aufweist, und die Betätigungseinrichtung einen separaten, zum Hauptantrieb parallel geschalteten und in der jeweiligen Kontaktstellung mit dem Spannarm über Spannmittel kräftemäßig koppelbaren Spannantrieb besitzt, der die Durchführung eines Spannhubs zwischen der Kontaktstellung und der Spannstellung ermöglicht.

Spannvorrichtungen zum Spannen von Werkstücken sind in ver- schiedensten Ausführungsformen bekannt. So ist beispielsweise in der DE 86 06 451 U1 eine Kniehebelspannvorrrichtung offenbart, die einen von Hand betätigbaren, winkelhebelartig ausgebildeten Verstellfortsatz aufweist, durch den ein Spannhebel an ein zu spannendes Werkstück dicht vor Erreichen des Totpunkts herangefahren werden kann. Der Spannvorgang wird dann mittels eines doppeltwirksamen Druckzylinders durchgeführt.

In der US 2004/0150150 A1 ist eine Spannvorrichtung beschrieben, die einen Spannarm besitzt, der seinerseits mittels eines ersten Antriebs mit Schneckengetriebe von einer Freigabestellung in eine Kontaktstellung verschwenkbar ist. Der Spannarm sitzt auf einer Spannwelle, die mittels des Schneckengetriebes in Rotation versetzbar ist. Die Spannwelle ist ferner noch mit einem Verbindungsglied gekoppelt, das seinerseits am spannachsenfernen Ende mit einem zweiten Antrieb koppelbar ist. Der zweite Antrieb besitzt einen Elektromagneten, der bei Bestromung ein auf einen Bolzen wirkende Spannfeder vorspannt. Beim Spannvorgang wird der Spannarm zunächst über den ersten Antrieb in seine Kontaktstellung gebracht. Dabei kommt das mit der Spannachse gekoppelte Verbindungsglied in Kontakt mit dem Bolzen am zweiten Antrieb. Durch Wegnahme der Bestromung am Elektromagneten wird nun die Spannfeder gelöst und der Bolzen drückt das Verbindungsglied weg, wodurch eine über die Spannachse auf den Spannarm eingeleitete Rotationsbewegung eingeleitet und das Werkstück dadurch gespannt wird.

In der DE 299 01 363 ist eine Kniehebel-Spannvorrichtung offenbart, die eine Betätigungseinrichtung in Form eines fluidbetätigten Arbeitszylinders besitzt, dessen Kolbenstange über einen Kniehebelmechanismus mit dem Spannarm verbunden ist. Durch Ein- bzw. Ausfahren der Kolbenstange wird der Spannarm wahlweise in Spannstellung oder in Freigabestellung verschwenkt. Die zum Festspannen des zu spannenden Werkstücks erforderliche Klemmkraft wird bei dieser Art von Spannvorrichtung dadurch erreicht, dass der Kniehebelmechanismus einen Totpunkt überwindet, so dass der Spannarm mit Klemmkraft an dem zu spannenden Werkstück anliegt. Problem solcher Spannvorrichtung ist es, dass der Arbeitshub des Spannarms exakt auf das zu spannende Werkstück abgestimmt werden muss. Überwindet der Kniehebelmechanismus den Totpunkt nämlich nicht, so liegt je nach Reibverhältnis noch keine Selbsthemmung vor. Falls der Totpunkt jedoch zu weit überschritten wird, findet ebenfalls kein zuverlässiges Festspannen des Werkstücks statt, da der Kniehebelmechanismus dann Spiel hat. In diesem Fall sitzt der Spannarm lose am zu spannenden Werkstück. In Folge von Werkstücktoleranzen ist es daher notwendig, diese Art von Spannvorrichtung individuell auf das jeweilige, zu spannende Werkstück einzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach und zuverlässig handhabbar ist, insbesondere um Werkstücke mit unterschiedlichen Werkstücktoleranzen in einfacher Weise festzuspannen.

Diese Aufgabe wird durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass als Spannmittel ein Kraftschlussglied vorgesehen ist, das zur Einleitung des Spannhubs kraftschlüssig mit dem Spannarm koppelbar ist.

Der Arbeitshub des Spannarms bzw. Spannfingers ist 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 Kontaktstellung zu verschwenken und umgekehrt. In der Kontaktstellung, in der der Spannarm am zu spannenden Werkstück anliegt, 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 Kontaktstellung befindet.

Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung besitzt somit einen flexiblen Arbeitspunkt, d.h. der Haupthub ist vom Spannhub entkoppelt, so dass auch bei unterschiedlichen Haupthüben und damit verbundenen unterschiedlichen Arbeitspunkten gespannt werden kann. Im Vergleich zur DE 299 01 363 ist es also beispielsweise nicht mehr notwendig, dass ein Totpunkt überwunden wird, ab dem ein Spannen des Werkstücks erst möglich ist. Mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist es also möglich, ganz unterschiedlich dimensionierte Werkstücke zu spannen, ohne die Spannvorrichtung jedesmal neu auf das zu spannende Werkstück einzustellen. Insbesondere ist das Spannen von Werkstücken mit unterschiedlichen Werkstücktoleranzen möglich.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Hauptantrieb als insbesondere fluidbetätigter Drehantrieb ausgebildet, der eine rotatorisch antreibbare Abtriebswelle besitzt, die drehfest mit dem Spannarm verbunden ist. Bevorzugt ist ein Drehantrieb in Form eines Schwenkflügelantriebs vorgesehen.

Bei einer Alternative ist der Hauptantrieb als Linearantrieb ausgebildet, insbesondere in Form eines fluidbetätigten Arbeitszylinders. Die Linearbewegung des Linearantriebs kann über Umsetzmittel in eine Rotationsbewegung einer drehfest mit dem Spannarm verbundenen Abtriebswelle umgesetzt werden. Als Umsetzmittel eignet sich beispielsweise eine am Linearantrieb linear beweglich gelagerte Zahnstange, die mit einer an der Abtriebswelle angeordneten Verzahnung zusammenwirkt. Als Alternative zur Zahnstange können auch Umsetzmittel in Form eines einerseits mit dem Linearantrieb und andererseits mit der Abtriebswelle gekoppelten Hebelgetriebes vorgesehen sein.

In bevorzugter Weise besitzt der Spannantrieb einen Linearantrieb, der ein linear bewegliches, mit den Spannmitteln gekoppeltes Abtriebsglied besitzt, dessen Linearbewegung über die Spannmittel in den Spannhub oder in einen in entgegengesetzter Richtung wirkenden Lösehub umsetzbar ist.

Als Linearantrieb kann beispielsweise ein fluidbetätigter Arbeitszylinder vorgesehen sein, beispielsweise ein doppelt wirkender oder ein einfach wirkender mit Rückstellfeder. Besonders bevorzugt ist der Linearantrieb jedoch als Kontraktionseinheit ausgebildet, die einen sich zwischen zwei beabstandeten Kopfstücken erstreckenden, bei Fluidbeaufschlagung in Längsrichtung kontrahierenden Kontraktionsschlauch aufweist, wobei ein erstes, linearunbewegliches, insbesondere an der Peripherie der Spannvorrichtung schwenkbar gelagertes Kopfstück und ein in Längsrichtung relativ zum ersten bewegliches, als Abtriebsglied ausgebildetes, zweites Kopfstück vorgesehen ist. Bei Fluidbeaufschlagung der Kontraktionseinheit wird das zweite Kopfstück also zum ersten Kopfstück hin bewegt, d.h. der Abstand zwischen den beiden Kopfstücken verringert sich, wobei diese Abstandsänderung über die Spannmittel auf den Spannarm übertragen wird.

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 einer damit verbundenen Entspannung der Druckfeder durchführbar ist, wobei die Federkraft der Druckfeder die Klemmkraft des Spannarms in seiner Spannstellung aufrechterhält. Die Kontraktionseinheit kann also zur Spannung der Druckfeder dienen und kann ein Lösen des Spannarms aus dessen Spannstellung bewirken. 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, so dass gewährleistet ist, dass der Spannarm nach einem plötzlichen Druckabfall, insbesondere Druckluftausfall, nicht öffnet sondern geschlossen bleibt.

Prinzipiell wäre es auch möglich, die Klemmkraft in der Spannstellung bei dementsprechender Anordnung der Spannmittel durch Kontraktion der Kontraktionseinheit herbeizuführen. Eine zusätzliche Druckfeder wäre in diesem Fall nicht notwendig.

Besonders bevorzugt ist als Kraftschlussglied eine Reibschlinge vorgesehen, die den Spannarm zur Durchführung des Spannhubs reibschlüssig mitnimmt. Während des Haupthubs ist jedoch kein Reibkontakt bzw. Kraftschluss vorhanden, so dass dieser nicht behindert wird.

Es ist möglich, ein Verbindungsglied vorzusehen, dass einerseits gelenkig mit dem Spannantrieb und andererseits mit dem Kraftschlussglied gekoppelt ist. Als Verbindungsglied kann beispielsweise eine starre, einarmige Schwinge dienen.

Das Verbindungsglied kann zusätzlich noch nach Art eines Kniehebels gelenkig mit einem einer Kraftübersetzung zwischen Spannantrieb und Kraftschlussglied dienenden Übersetzungsglied gekoppelt sein, das seinerseits drehbar an der Peripherie der Spannvorrichtung gelagert sein kann. Dadurch kann die am Kraftschlussglied wirkende und damit auf den Spannarm übertragene Kraft noch erhöht werden.

Das Verbindungsglied kann mittels Haltemitteln in einer vor dem Spannhub vorgesehenen, definierten Ausgangsstellung gehalten werden, in die es beim Lösen des Spannarms durch eine Rückholkraft des Haltemittels zurückkehrt. Dieses gewährleistet, dass das mit dem Verbindungsglied gekoppelte Kraftschlussglied beim Start des Spannhubs immer dieselbe Position einnimmt.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Position des Spannarms bezüglich der Werkstückoberfläche vorgesehen. Insbesondere ist dadurch feststellbar, ob der Spannarm sich in seiner Kontaktstellung befindet. Es ist möglich, dass die Erfassungseinrichtung ein Signal abgibt, um die automatische Einleitung des Spannhubs zu veranlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, wobei die Freigabestellung (strichpunktierte Linien) und die Spannstellung (durchgezogene Linien) des Spannarms dargestellt ist,
2 die Spannvorrichtung gemäß 1 in teilweise aufgeschnittener Seitenansicht, wobei hier ein erstes Ausführungsbeispiel der Spannvorrichtung gezeigt, sowie der Spannarm in Freigabestellung (strichpunktierte Linien), in Kontaktstellung (strichpunktierte Linien) und in Spannstellung (durchgezogene Linien) dargestellt ist,
3 eine Seitenansicht gemäß 2 mit dem Spannarm in Freigabestellung,
4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X aus 3, wobei hier das Verbindungsglied in Ausgangsstellung (durchgezogene Linien) und während des Spannhubs dargestellt ist (strichpunktierte Linien),
5 die Spannvorrichtung gemäß 1 in aufgeschnittener Seitenansicht mit dem Spannarm in Freigabestellung, wobei hier ein zweites Ausführungsbeispiel der Spannvorrichtung gezeigt ist und
6 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Y aus 5.
In den 1 bis 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 11 zum Spannen von Werkstücken 12 dargestellt. Solche Werkstück-Spannvorrichtungen 11 werden dazu verwendet, Werkstücke 12 zu spannen, so dass daran weitere Bearbeitungsschritte durchgeführt werden können, beispielsweise bei Werkstücken 12 in Form von Blechen, Laserschneidarbeiten oder dergleichen. Dazu wird das festzuspannende Werkstück 12 in der Regel auf einen Werkstücktisch 13 gelegt, an dessen Rändern gegebenenfalls mehrere solcher Spannvorrichtungen 11 vorgesehen sind.
Die Spannvorrichtung 11 besitzt eine Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines mit ihr über Kopplungsmittel gekoppelten Spannarms 14, der bei Betätigung der Betätigungseinrichtung zwischen einer das zu spannende Werkstück 12 freigebenden Freigabestellung 15 und einer das zu spannende Werkstück festspannenden Spannstellung 16 verschwenkbar ist.
Die Betätigungseinrichtung besitzt einen Hauptantrieb in Form eines fluidbetätigten Drehantriebs 17, insbesondere Schwenkflügelantriebs, der mit dem Spannarm 14 gekoppelt ist und zur Durchführung eines Haupthubs zwischen der Freigabestellung 15 und einer Kontakt zwischen Spannarm 14 und zu spannendem Werkstück 12 herstellenden Kontaktstellung 18 dient.
Der Drehantrieb 17 besitzt eine Antriebseinheit 19, die eine Abtriebswelle 20 rotatorisch antreibt, wobei letztere drehfest mit dem Spannarm 14 verbunden ist, insbesondere mittels einer eine Drehmitnahme gewährleistenden Steckkupplung. Wie in 1 beispielhaft dargestellt, befindet sich die Antriebseinheit 19 des Drehantriebs 17 an einer Gehäuseseite des Gehäuses 21 der Spannvorrichtung 11, während sich die Abtriebswelle 20 durch das Gehäuse 21 hindurch erstreckt und an der gegenüberliegenden Gehäuseseite austritt. Dort ist auch der Spannarm 14 mit seiner Basispartie 22 angekoppelt.
In 2 ist eine Alternative zum Drehantrieb dargestellt. Hier ist der Hauptantrieb in Form eines fluidbetätigten Arbeitszylinders 17 ausgeführt, der einen mittels Fluidbeaufschlagung verschiebbaren Kolben besitzt, der seinerseits mit einer Kolbenstange verbunden ist, die an ihrem kolbenfernen Ende als Zahnstange 49 ausgebildet ist. Die Zahnstange 49 wirkt mit einer, insbesondere in Form eines Zahnrads ausgebildeten Verzahnung 50, an der Abtriebswelle 20 zusammen, so dass die Linearbewegung der Kolbenstange über die Zahnstange 49 und die Verzahnung 50 in eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle 20 umgesetzt wird, so dass der Spannarm 14 zwischen seiner Freigabestellung 15 und seiner Kontaktstellung 18 verschwenkbar ist.
In 3 ist eine weitere Alternative dargestellt, bei der der Hauptantrieb ebenfalls als fluidbetätigter Arbeitszylinder ausgebildet ist, dessen Kolbenstange jedoch über ein Hebelgetriebe 51 mit der Abtriebswelle 20 verbunden ist. Durch Ein- bzw. Ausfahren der Kolbenstange wird das Hebelgetriebe 51 verschwenkt, so dass eine Rotationsbewegung auf die Abtriebswelle 20 übertragen wird, um den Spannarm 14 zwischen seiner Freigabestellung und seiner Kontaktstellung 18 zu verschwenken. Das Hebelgetriebe 51 kann beispielsweise in Form eines Kniehebelgetriebes oder Kurbelgetriebes ausgebildet sein.
Wie in 2 beispielhaft dargestellt, verjüngt sich die Basispartie 22 des Spannarms 14 in Richtung weg von der Abtriebswelle 20 und geht einstückig in eine Spannpartie 23 über. Die Spannpartie 23 erstreckt sich parallel zur Abtriebswelle 20 (1). An der Unterseite der Spannpartie 23 befindet sich eine Anlagefläche 24 zur Anlage an das zu spannende Werkstück 12.
Die Betätigungseinrichtung besitzt zusätzlich noch einen separaten, zum Hauptantrieb parallel geschalteten und in der jeweiligen Kontaktstellung 18 mit dem Spannarm 14 über Spannmittel kräftemäßig koppelbaren Spannantrieb 25, der die Durchführung eines Spannhubs zwischen der Kontaktstellung 18 und der Spannstellung 16 ermöglicht. Als Spannantrieb ist ein Linearantrieb in Form einer Kontraktionseinheit 25 vorgesehen, die einen sich zwischen zwei beabstandeten Kopfstücken 26, 27 erstreckenden, bei Fluidbeaufschlagung in Längsrichtung kontrahierenden Kontraktionsschlauch 28 aufweist. Bezüglich weiterer und näherer Details der Kontraktionseinheit 25 wird auf die WO 00/61952 A1 Bezug genommen, in der der Aufbau von Kontraktionseinheiten detailliert beschrieben ist.
Von den Kopfstücken 26, 27 der Kontraktionseinheit 25 ist ein erstes linearunbeweglich jedoch verschwenkbar am Gehäuse 21 der Spannvorrichtung 11 gelagert, während das zweite in Längsrichtung relativ zum ersten beweglich ist. Am zweiten Kopfstück 27 befinden sich Lagermittel, an denen die Spannmittel schwenkbar gelagert sind. Als Lagermittel eignet sich beispielsweise ein Lagerbock 29 mit zwei Schenkeln zwischen denen die Spannmittel einsteckbar sind und an einen Bolzen 30 um eine Schwenkachse 35 schwenkbar gelagert sind. Da das zweite Kopfstück 27 relativ gegenüber dem ersten Kopfstück 26 beweglich ist, könnte dieses als auch Abtriebsglied bezeichnet werden. Am ersten Kopfstück 26 befindet sich ein Druckluftanschluss 31 zur Druckluftversorgung der Kontraktionseinheit 25. Im Innern des Kontraktionsschlauchs 28 befindet sich eine Druckfeder 32, die bei Kontraktion der Kontraktionseinheit 25 gespannt ist und sich bei Entspannung der Kontraktionseinheit 25 ebenfalls entspannt. Bezüglich der Wirkungsweise der Druckfeder 32 wird auf die nachstehende Beschreibung verwiesen.
Die Verbindung und somit auch die Kraftübertragung zwischen der Kontraktionseinheit 25 und dem Spannarm 14 erfolgt über die Spannmittel. Als Spannmittel ist ein Kraftschlussglied in Form einer Reibschlinge 33 vorgesehen, die den Spannarm 14 zur Durchführung des Spannhubs reibschlüssig mitnimmt. Die Reibschlinge 33 ist um die Abtriebswelle 20 des Drehantriebs 17 herumgewickelt, ist jedoch während des Haupthubs nicht aktiv, sondern liegt lose auf der Abtriebswelle 20 auf. Die Reibschlinge 33 ist ihrerseits mit einem klauenartigen Verbindungsglied 34 verbunden, das seinerseits am Lagerbock 29 um die durch den Bolzen 30 verlaufende Schwenkachse 35 schwenkbar gelagert ist. Das eine Ende der Reibschlinge 33 ist dabei an einer ersten Befestigungsstelle 36 am Verbindungsglied 34 befestigt und schlingt sich von dort ausgehend um die Abtriebswelle 20 herum und ist andernends an einer zweiten in Richtung von der Abtriebswelle 20 weg, hinter der ersten Befestigungsstelle 36 liegenden, zweiten Befestigungsstelle 37 befestigt. Vor dem Spannhub befindet sich das Verbindungsglied 34 in einer Ausgangsstellung und wird dort über Haltemittel in Form einer Feder 38, die einenends am Gehäuse 21 und andernends am Verbindungsglied 34 gelagert ist, gehalten. Zur Fixierung der Ausgangsstellung dient ein gehäusefester Anschlag, insbesondere in Form einer Anlaufpfanne 39, mit der das Verbindungsglied 34 in Ausgangsstellung in Kontakt ist.
In den 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Spannvorrichtung 11 dargestellt, dass sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch unterscheidet, dass ein zusätzliches Übersetzungsglied 40 zur Kraftübersetzung zwischen der Kontraktionseinheit 25 und der Reibschlinge 33 vorgesehen ist. Dabei ist das reibschlingenferne Ende des Verbindungsglieds 34 nach Art eines Kniehebels gelenkig mit dem Übersetzungsglied 40 verbunden, das seinerseits schwenkbar am Lagerbock 29 der Kontraktionseinheit 25 gelagert ist und zusätzlich um eine Drehachse 41 drehbar am Gehäuse 21 gelagert ist. Das Übersetzungsglied 40 schwenkt also kreisbogenartig um die Drehachse 41, wobei die dabei auftretende Relativverschiebung zwischen dem Übersetzungsglied 40 und dem Verbindungsglied 34 durch Ausgleichsmittel in Form einer Kulissenführung 42 ausgeglichen wird. Die Kulissenführung 42 wird von einem Langloch 43 im Übersetzungsglied 40 gebildet, das als Führungsbahn für ein am Verbindungsglied angeordnetes, im Langloch 45 verschieblich gelagertes Schieberelement 44 dient.
Beim Betrieb der Spannvorrichtung 11 wird zunächst über den Drehantrieb 17 der Haupthub eingeleitet, so dass der Spannarm 14 von seiner Freigabestellung 15 in seine Kontaktstellung 18 verschwenkt wird. Dabei liegt die Anlagefläche 24 der Spannpartie 23 des Spannarms 14 im wesentlichen lose auf dem zu spannenden Werkstück 12 auf. Durch eine im Gehäuse 21 angeordnete Erfassungseinrichtung kann nunmehr festgestellt werden, ob der Spannarm 14 Kontakt mit dem zu spannenden Werkstück 12 hat. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise einen Näherungsschalter besitzen. Die Erfassungseinrichtung kann ein Signal abgeben, so dass automatisch die Einleitung des Spannhubs veranlasst wird. Die für den Spanhub zuständige Kontraktionseinheit 25 ist dabei zunächst im kontrahierten Zustand, so dass die in der Kontraktionseinheit 25 befindliche Druckfeder 32 durch die Kontraktion zusammengedrückt ist. Das Verbindungsglied 34 befindet sich in seiner Ausgangsstellung in Kontakt mit der Anlaufpfanne 39 und wird über die Feder 38 gehalten. Die Reibschlinge 33 liegt lose auf der Abtriebswelle 20 des Drehantriebs 17 auf, so dass sie den Haupthub nicht behindert.
Zur Durchführung des Spannhubs wird nunmehr die Kontraktionseinheit 25 druckentlastet, so dass diese sich entspannt und dabei auch die Druckfeder 32 entspannt wird. Dabei bewegt sich das zweite Kopfstück 27 vom ersten Kopfstück 26 weg, so dass gemäß erstem Ausführungsbeispiel das Verbindungsglied 34 insgesamt nach oben verschwenkt wird. Dabei wird das Verbindungsglied zunächst um eine zwischen den beiden Reibschlin gen-Befestigungsstellen 36, 37 befindliche Drehachse verdreht, so dass die zunächst lose aufliegende Reibschlinge 33 nunmehr einen Reibschluss mit der Abtriebswelle 20 herstellt. Im folgenden wird das Verbindungsglied 34 aus seiner Anlaufpfanne 39 entgegen der Kraft der Feder 38 heraus bewegt und schwenkt um eine durch die Abtriebswelle 20 verlaufende Schwenkachse. Dabei ist die Federkraft der am Verbindungsglied 34 befestigten Feder so definiert, dass das Verbindungsglied erst abhebt, wenn der Mitnahmereibschluss zwischen der Reibschlinge 33 und der Abtriebswelle 20 vorliegt. Durch diesen Mitnahmereibschluss und die Schwenkbewegung des Verbindungsglieds 34 wird die Abtriebswelle 20 in eine im Uhrzeigersinn gerichtete Spanndrehung versetzt, so dass der Spannarm 14 von seiner Kontaktstellung 18 in seine Spannstellung 16 gedrückt wird. In Spannstellung 16 liegt die Anlagefläche 24 des Spannarms 14 mit Klemmkraft am Werkstück 12 an, so dass dieses auf dem Werkstücktisch 13 festgespannt wird. Die Klemmkraft wird dabei durch die in der Kontraktionseinheit 25 befindliche Druckfeder 32 aufrechterhalten. Die Kombination von Kontraktionseinheit 25 und Druckfeder 32 hat den Vorteil, dass der Spannarm 14 bei einem plötzlichen Druckabfall bzw. einem Druckluftausfall nicht öffnet, sondern geschlossen bleibt. Diese Anordnung kann auch als "Fail Save"-Anordnung bezeichnet werden.
Zum Lösen des Spannarms 14 aus dessen Spannstellung 16 wird die Kontraktionseinheit 25 mit Druckluft beaufschlagt, so dass sie kontrahiert. Dabei wird das zweite Kopfstück 27 in Richtung des ersten Kopfstücks 26 bewegt und das Verbindungsglied 34 schwenkt zurück in seine Ausgangsstellung, wo es durch die Rückholkraft der Feder 39 an die Anlaufpfanne 38 anschlägt. Dabei wird die Reibschlinge 23 wieder gelockert, so dass sie lose auf der Abtriebswelle 20 liegt. Durch Betä tigung des Drehantriebs 17 kann dann der Spannarm 14 von seiner Kontaktstellung 18 wieder in Freigabestellung 15 zurückschwenken.

Claims

Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken (12), mit einer Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines mit ihr über Kopplungsmittel gekoppelten Spannarms (14), der bei Betätigung der Betätigungseinrichtung zwischen einer das zu spannende Werkstück (12) freigebenden Freigabestellung (15) und einer das zu spannenden Werkstück festspannenden Spannstellung (16) verschwenkbar ist, wobei die Betätigungseinrichtung einen mit dem Spannarm (14) gekoppelten Hauptantrieb (17) zur Durchführung eines Haupthubs zwischen der Freigabestellung (15) und einer Kontakt zwischen Spannarm (14) und zu spannendem Werkstück (12) herstellenden Kontaktstellung (18) aufweist, und die Betätigungseinrichtung einen separaten, zum Hauptantrieb (17) parallel geschalteten und in der jeweiligen Kontaktstellung (18) mit dem Spannarm (14) über Spannmittel (33, 34; 40) kräftemäßig koppelbaren Spannantrieb (25) besitzt, der die Durchführung eines Spannhubs zwischen der Kontaktstellung (18) und der Spannstellung (16) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet dass als Spannmittel ein Kraftschlussglied (33) vorgesehen ist, das zur Einleitung des Spannhubs kraftschlüssig mit dem Spannarm (14) koppelbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptantrieb als insbesondere fluidbetätigter Drehantrieb (17) ausgebildet ist, der eine rotatorisch antreibba re Abtriebswelle (20) besitzt, die drehfest mit dem Spannarm (14) verbunden ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptantrieb als Linearantrieb, insbesondere in Form eines fluidbetätigten Arbeitszylinders (17), ausgebildet ist, dessen Linearbewegung über Umsetzmittel (49, 50; 51) in eine Rotationsbewegung einer drehfest mit dem Spannarm (14) verbundenen Abtriebswelle (20) umsetzbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Umsetzmittel eine am Linearantrieb linear beweglich gelagerte Zahnstange (49) vorgesehen ist, die mit einer an der Abtriebswelle (20) angeordneten Verzahnung (50) zusammenwirkt.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Umsetzmittel ein einerseits mit dem Linearantrieb und andererseits mit der Abtriebswelle (20) gekoppeltes Hebelgetriebe (51) vorgesehen ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannantrieb einen Linearantrieb aufweist, der ein linear bewegliches, mit den Spannmitteln (33, 34; 40) gekoppeltes Abtriebsglied besitzt, dessen Linearbewegung über die Spannmittel (33, 34; 40) in den Spannhub oder in einen in entgegengesetzter Richtung wirkenden Lösehub umsetzbar ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearantrieb als Kontraktionseinheit (25) ausgebildet ist, die einen sich zwischen zwei beabstandeten Kopfstücken (26, 27) erstreckenden, bei Fluidbeaufschlagung in Längsrichtung kontrahierenden Kontraktionsschlauch (28) aufweist, wobei ein erstes, linearunbewegliches Kopfstück (26) und ein zweites in Längsrichtung relativ zum ersten bewegliches, als Abtriebsglied ausgebildetes, zweites Kopfstück (27) vorgesehen ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das der Kontraktionseinheit (25) eine Druckfedereinrichtung mit wenigstens einer Druckfeder (32) zugeordnet ist, die derart mit der Kontraktionseinheit zusammenwirkt, dass der Spannhub bei zunächst kontrahierter Kontraktionseinheit (25) und gespannter Druckfeder (32) durch Druckentlastung der Kontraktionseinheit (25) und einer damit verbundenen Entspannung der Druckfeder (32) durchführbar ist, wobei die Federkraft der Druckfeder (32) die Klemmkraft des Spannarms (14) in seiner Spannstellung (16) aufrechterhält.
Spannvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfedereinrichtung in die Kontraktionseinheit (25) integriert ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftschlussglied als Reibschlinge (33) ausgebildet ist, die den Spannarm (14) zur Durchführung des Spannhubs reibschlüssig mitnimmt.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel ein Verbindungsglied (34) umfassen, das einerseits gelenkig mit dem Spannantrieb und andererseits mit dem Kraftschlussglied (33) gekoppelt ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (34) nach Art eines Kniehebels gelenkig mit einem einer Kraftübersetzung zwischen Spannantrieb und Kraftschlussglied (33) dienenden Übersetzungsglied (40) gekoppelt ist, das vorzugsweise drehbar an der Peripherie der Spannvorrichtung (11) gelagert ist.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsglied (34) und Übersetzungsglied (40) über Ausgleichsmittel (42) relativ zueinander beweglich ausgebildet sind.
Spannvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgleichsmittel eine Kulissenführung (42) vorgesehen ist.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsglied (34) mittels Haltemitteln (38) in einer vor dem Spannhub vorgesehenen definierten Ausgangsstellung gehalten ist, in die sie nach dem Lösen des Spannarms (14) durch Rückholkraft des Haltemittels (38) zurückkehrt.
Spannvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (11) ein insbesondere mehrteiliges Gehäuse (21) besitzt, in das der Spannantrieb (25) vollständig integriert ist.