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Die
Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken,
mit einem Spannelement, welches zwischen einer Grundstellung und einer
Spannstellung verstellbar ist, nach der im Oberbegriff von Anspruch
1 näher definierten Art.
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Zwar
sind diese bekannten Spannvorrichtungen schon sehr kompakt und erfordern
damit einen recht geringen Bauraum, bei der Serienfertigung von Werkstücken,
die mittels solcher Spannvorrichtungen gehalten werden, insbesondere
um die Werkstücke zu zerspanen, entschei det jedoch insbesondere die
Größe der Spannvorrichtung über die Anzahl
der in einem Zerspanungsvorgang herstellbaren Bauteile und damit
auch über die Fertigungskosten.
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Bei
der Spannvorrichtung gemäß der
DE 101 37 887 B4 sowie
bei weiteren bekannten Spannvorrichtungen, wie sie beispielsweise
in der
EP 0 614 729
B1 und der
EP
0 761 390 B1 beschrieben sind, wird der Grundkörper
mittels mehrerer Schrauben an einer Grundplatte, die gegebenenfalls
auch durch den Maschinentisch gebildet sein kann, verschraubt. Hierzu
muss an dem Grundkörper der Spannvorrichtung außerhalb
des Spannelements Platz vorgehalten werden, um die Schrauben anzubringen.
Gerade dieser zur Unterbringung der Schrauben notwendige Bauraum
kann jedoch nicht für die zu bearbeitenden Werkstücke
verwendet werden, was letztendlich eine geringere Produktivität
zur Folge hat.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvorrichtung
zum Spannen von Werkstücken zu schaffen, die eine einfache
und sichere Spannung der Werkstücke gewährleistet,
die jedoch einen möglichst geringen Bauraum erforderlich
macht.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch
die erfindungsgemäße Hülse, mit welcher
der Grundkörper der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung
an seinem Außenumfang verbunden ist, ist eine Verbindung
des Grundkörpers mit der denselben aufnehmenden Aufnahmebohrung
möglich, so dass sich eine sichere Befestigung der Spannvorrichtung
ergibt. Hierbei kann die Hülse vorteilhafterweise eine
sehr geringe Dicke aufweisen, so dass sich die Grundfläche
des Grundkörpers nicht wesentlich erhöht und damit
insgesamt nur einen relativ geringen Bauraum erforderlich macht.
Insbesondere kann auf Schrauben oder sonstige Befestigungsmittel
verzichtet werden, die bei bekannten Spannvorrichtungen zu einer
erheblichen Erhöhung des Platzbedarfs führen.
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Zu
dieser Verringerung des erforderlichen Bauraums trägt auch
die erfindungsgemäße Arretierung der Hülse
gegenüber dem Grundkörper mit den beiden miteinander
korrespondierenden Ausnehmungen bei, in denen ein Sicherungselement
angeordnet ist, welches axiale Bewegungen der Hülse gegenüber
dem Grundkörper verhindert. Diese Ausnehmungen, die in
den Außenumfang des Grundkörpers bzw. den Innenumfang
der Hülse eingebracht sind, machen ebenfalls nur eine unwesentliche
Vergrößerung der Grundfläche der Spannvorrichtung notwendig.
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Erfindungsgemäß ergibt
sich somit eine sehr kompakte und nur einen geringen Bauraum erforderlich
machende Spannvorrichtung, was auf ein und derselben Grundflä che
die Herstellung einer größeren Anzahl von Werkstücken
und damit eine Verringerung der Fertigungskosten ermöglicht.
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Eine
besonders gute Verbindung zwischen der Hülse und dem Grundkörper
ergibt sich, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
das Sicherungselement als Sicherungsring, insbesondere als Sprengring,
ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht
darin, dass es sich bei einem solchen Sicherungsring um ein sehr
kostengünstiges Normteil handeln kann.
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Eine
sehr sichere und außerdem einfach zu handhabende Befestigung
der Hülse an der Aufnahmebohrung des Grundkörpers
ist möglich, wenn die Verbindungseinrichtung der Hülse
als Außengewinde ausgebildet ist.
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Des
weiteren kann vorgesehen sein, dass das Spannelement über
ein Verbindungselement mit dem Kolben verbunden ist. Mittels eines
solchen Verbindungselements ist eine Umlenkung der Kolbenbewegung
auf das Spannelement möglich, wodurch dieses sehr kompakt
ausgeführt werden kann und damit ebenfalls zu der geringen
Baugröße der gesamten Spannvorrichtung beiträgt.
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Eine
besonders kompakt bauende Verbindung des Spannelements über
das Verbindungselement mit dem Kolben ist gegeben, wenn das Verbindungselement
mittels einer Kugelverbindung mit dem Kolben verbunden ist.
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Um
den Einsatz von Federelementen zur Rückstellung des Spannelements
zu umgehen, kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen sein, dass der Kolben zur Verstellung des Spannelements
in dessen Grundstellung und in dessen Spannstellung druckbeaufschlagt ist.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen
sein, dass das Spannelement an einer Drehachse drehbar mit dem Grundkörper
verbunden ist, wobei die Drehachse wenigstens annähernd über
der Mittelachse des Kolbens liegt. Eine solche Anordnung des Spannelements
relativ zu dem Grundkörper und dem darin verschieblich
angeordneten Kolben verringert ebenfalls die Größe
der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung
prinzipmäßig dargestellt.
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Es
zeigt:
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1 einen
Schnitt durch die erfindungsgemäße Spannvorrichtung
in der Grundstellung nach der Linie I-I aus 2;
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2 eine
Vorderansicht der Spannvorrichtung in der Grundstellung gemäß dem
Pfeil II aus 1;
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3 einen
Schnitt durch die Spannvorrichtung in ihrer Spannstellung gemäß der
Linie III-III aus 4;
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4 eine
Vorderansicht der Spannvorrichtung in ihrer Spannstellung gemäß dem
Pfeil IV aus 3;
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5 eine
Seitenansicht der Spannvorrichtung gemäß dem Pfeil
V aus 4;
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6 eine
perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung; und
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7 eine
perspektivische Ansicht der Hülse der erfindungsgemäßen
Spannvorrichtung.
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1 zeigt
eine Spannvorrichtung 1 zum Spannen eines in 3 sehr
schematisch dargestellten Werkstücks 2. Das mittels
einer oder insbesondere mehrerer Spannvorrichtungen 1 gespannte
Werkstück 2 wird bevorzugt durch Zerspanen, also
beispielsweise durch Fräsen oder Bohren, bearbeitet. Hierbei
muss die wenigstens eine Spannvorrichtung 1 die beim Zerspanen
auftretenden Kräfte aufnehmen.
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Die
Spannvorrichtung 1 weist ein zwischen einer in den 1 und 2 dargestellten
Grundstellung und einer in den 3, 4, 5 und 6 dargestellten
Spannstellung verstellbares Spannelement 3 auf, welches
mittels eines druckbeaufschlagten Kolbens 4 zwischen diesen
beiden Stellungen verstellt wird. Die Verbindung des Spannelements 3 mit
dem Kolben 4 erfolgt im vorliegenden Fall über
ein in Form eines Hebels ausgebildetes Verbindungselement 5,
welches mittels einer Kugelverbindung 6 mit dem Kolben 4 und
mittels eines Bolzens 7 mit dem Spannelement 3 verbunden
ist. Die Kugelverbindung 6 wird durch eine einteilig mit
dem Verbindungselement 5 ausgebildete Kugel 6a und eine
kugelförmige Ausnehmung 6b an der dem Spannelement 3 zugewandten
Seite des Kolbens 4 gebildet. Die Kugel 6a wird
durch einen Sicherungsring 6c in der kugelförmigen
Ausnehmung 6b des Kolbens 4 gehalten. Auf der
der Kugelverbindung 6 gegenüberliegenden Seite
ist der Bolzen 7 durch jeweilige Bohrungen in dem Spannelement 3 und
dem Verbindungselement 5 hindurchgeführt und bildet
somit eine Drehachse 7a zwischen dem Spannelement 3 und
dem Verbindungselement 5. Mittels eines weiteren, eine
Drehachse 8a bildenden Bolzens 8 ist das Spannelement 3 drehbar
mit einem Grundkörper 9 der Spannvorrichtung 1 verbunden,
so dass eine geradlinige Be wegung des Kolbens 4 entlang
des Pfeils "X" zu einer Schwenkbewegung des Spannelements 3 um
die Drehachse 8 gemäß dem Pfeil "Y" führt.
Im vorliegenden Fall liegt die Drehachse 8 wenigstens annähernd über
einer Mittelachse 10 des Kolbens 4 und damit auch über
der Mitte der Kugel 6a, wodurch sich sowohl in der Grund-
als auch in der Spannstellung eine sehr kompakte Spannvorrichtung 1 ergibt.
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Wie
aus 1 des weiteren hervorgeht, ist der Kolben 4 in
einem unteren Bereich des Grundkörpers 9 verschieblich
angeordnet. Die Druckbeaufschlagung des Kolbens 4, um denselben
nach oben zu verschieben, um das Spannelement 3 in seine Spannstellung
zu bringen, erfolgt über eine Druckleitung 11,
die sich in einer Grundplatte 12 befindet, welche in 3 teilweise
dargestellt ist. Hierbei weist die Grundplatte 12 eine
Aufnahmebohrung 12a zur Aufnahme des Grundkörpers 9 auf.
Die Rückstellung des Kolbens 4, um die Grundstellung
des Spannelements 3 einzunehmen, erfolgt über
eine Druckleitung 13, die sich ebenfalls in der Grundplatte 12 befindet und
an die sich eine in einem mittleren Bereich des Grundkörpers 9 der
Spannvorrichtung 1 durch denselben verlaufende Bohrung 14 anschließt.
Wenn also über die Druckleitung 11 Druck auf den
Kolben 14 aufgebracht wird, bewegt sich dieser nach oben, um
das Spannelement 3 in die Spannstellung zu verstellen,
wohingegen das Spannelement 3 in seine Grundstellung zurückgeführt
wird, wenn über die Druckleitung 13 und die Bohrung 14 Druck
auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens 4 eingeleitet wird.
Zum Aufbringen des Drucks wird vorzugsweise ein Hydraulikmedium,
wie beispielsweise Hydrauliköl, verwendet.
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Um
Leckagen zu verhindern und eine einwandfreie Funktion der Spannvorrichtung 1 zu
gewährleisten, ist der Kolben 4 gegenüber
dem Grundkörper 9 mittels einer Dichtung 15 abgedichtet
und der Grundkörper 9 ist gegenüber der
Grundplatte 12 mittels einer weiteren Dichtung 16 abgedichtet.
Beide Dichtungen 15 und 16 sind vorzugsweise in
Form von O-Ringen ausgeführt, die in entsprechenden Ausnehmungen
des Kolbens 4 bzw. des Grundkörpers 9 angeordnet
sind.
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Statt
der oben beschriebenen und in den Figuren dargestellten beidseitigen
Druckbeaufschlagung des Kolbens 4, der damit als doppeltwirkender Kolben 4 ausgebildet
ist, könnte die Rückstellung des Spannelements 3 auch über
ein Federelement erfolgen. Durch eine solche Lösung würde
sich jedoch ein höherer Platzbedarf ergeben, wohingegen
die dargestellte Lösung einen minimalen Bauraum erfordert.
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Die
Befestigung des Grundkörpers 9 und somit der gesamten
Spannvorrichtung 1 in der Aufnahmebohrung 12a der
Grundplatte 12 erfolgt über eine am Außenumfang
des Grundkörpers 9 vorgesehene Hülse 17,
die in den 1 und 3 im Schnitt
und in 7 in einer per spektivischen Ansicht dargestellt ist.
Die Hülse 17 weist an ihrem Außenumfang
eine als Außengewinde 18, insbesondere als Feingewinde,
ausgebildete Verbindungseinrichtung zur Verbindung der Hülse 17 mit
der den Grundkörper 9 aufnehmenden Aufnahmebohrung 12a auf,
die zu diesem Zweck ein mit dem Außengewinde 18 der
Hülse 17 zusammenwirkendes Innengewinde 19 aufweist.
Mit anderen Worten, die Hülse 17 wird mit der
Grundplatte 12 verschraubt.
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Die
Verbindung der Hülse 17 mit dem Grundkörper 9 erfolgt
durch ein Sicherungselement 20, welches in einer Ausnehmung 21 am
Außenumfang des Grundkörpers 9 und in
einer Ausnehmung 22 am Innenumfang der Hülse 17 angeordnet
ist. Das vorzugsweise als Sicherungsring, insbesondere als Sprengring,
ausgebildete Sicherungselement 20 verhindert in seinem
in 3 dargestellten montierten Zustand eine axiale
Bewegung der Hülse 17 gegenüber dem Grundkörper 9.
Da in diesem montierten Zustand die Hülse 17 außerdem
wie oben beschrieben mit dem Grundkörper 9 verschraubt
ist, kann sich die gesamte Spannvorrichtung 1 nicht gegenüber
der Aufnahmebohrung 12a bewegen.
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Wie
aus den beiden Schnittdarstellungen gemäß 1 und 3 hervorgeht,
weisen die beiden Ausnehmungen 21 und 22 jeweils
einen im Wesentlichen halbrunden Querschnitt auf und das Sicherungselement 20 weist
einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf. Des weite ren weisen
die beiden korrespondierenden Ausnehmungen 21 und 22 gemeinsam
einen Durchmesser auf, der dem Durchmesser des Sicherungselements 20 entspricht.
Daher kann das Sicherungselement 20 nicht aus den Ausnehmungen 21 und 22 herausgedrückt
werden. Das Sicherungselement 20 bildet auf diese Weise
einen Anschlag bzw. Niederhalter.
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Zum
Anbringen der Hülse 17 an dem Grundkörper 9 wird
zunächst, wie in 1 dargestellt,
die Hülse 17 um einen bestimmten Betrag nach oben verschoben,
um genügend Freiraum zur Montage des Sicherungselements 20 zu
haben. Anschließend wird das Sicherungselement 20 in
die Ausnehmung 21 des Grundkörpers 9 eingesetzt.
Schließlich wird die Hülse 17 in axialer
Richtung nach unten gegenüber dem Grundkörper 9 verschoben,
um das Sicherungselement 20 in den beiden Ausnehmungen 21 und 22 zu
verriegeln und dadurch die Hülse 17 fest an dem
Grundkörper 9 anzubringen. Anschließend erfolgt
das Einschrauben der gesamten Spannvorrichtung in die Aufnahmebohrung 12a der
Grundplatte 12, um ein Verdrehen der Spannvorrichtung 1 zu verhindern.
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Um
die Hülse 17 mit einer hohen Kraft in die Aufnahmebohrung 12a einschrauben
zu können, weist dieselbe an ihrem Außenumfang
eine Einrichtung 23 zum Ineingriffnehmen der Hülse 17 mittels
eines nicht dargestellten Werkzeugs auf. Im vorliegenden Fall ist
die Einrichtung 23 zum Ineingriffnehmen der Hülse 17 mittels
des Werkzeugs als eine Verzahnung 23a ausgebildet. Alternativ
wäre gegebenenfalls auch das Anbringen eines Sechskants
oder ähnliches möglich, die Verzahnung 23a ist
jedoch in der Lage, sehr hohe Kräfte aufzunehmen, ohne
dass die Hülse 17 mit einer zu großen
Dicke ausgeführt werden muss.
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In 3 ist
des weiteren erkennbar, dass der Grundkörper 9 in
seinem montierten Zustand nur mittelbar auf einem Boden 24 der
Aufnahmebohrung 12a aufliegt, da zwischen dem Boden 24 der
Aufnahmebohrung 12a und dem Grundkörper 9 ein
Dichtelement 25, insbesondere in Form einer flachen Kupferdichtung,
vorgesehen ist. Das Dichtelement 25 dichtet dabei nicht
nur die Druckleitung 13 ab, sondern erhöht auch
die Reibung zwischen dem Grundkörper 9 und dem
Boden 24 der Aufnahmebohrung 12a und trägt
somit dazu bei, dass sich die Spannvorrichtung 1 nicht
verdrehen kann.
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3 zeigt
des weiteren ein sehr schematisch dargestelltes Auflageelement 26,
welches im vorliegenden Fall an der Grundplatte 12 angebracht ist,
welches in der Spannstellung des Spannelements 3 demselben
gegenüberliegt und auf welchem das Werkstück 2 auflegbar
ist. Gegebenenfalls könnte das Auflageelement 26 auch
mit dem Grundkörper 9 verbunden werden.
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Auf
der Grundplatte 12 befinden sich vorzugsweise mehrere der
Spannvorrichtungen 1, wobei zum Spannen eines der Werkstücke 2 üblicherweise
jeweils mehrere Spannvorrichtungen 1 erforderlich sind.
Selbstverständlich können sich auf der Grundplatte 12 so
viele Spannvorrichtungen 1 befinden, dass mehrere Werkstücke 2 gespannt
und damit gleichzeitig bearbeitet werden können. Statt
der Grundplatte 12 könnte auch ein so genannter
Aufbaubock eingesetzt werden, um die Spannvorrichtung 1 zu
halten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10137887
B4 [0002, 0004]
- - DE 102004004413 A1 [0002]
- - EP 0614729 B1 [0004]
- - EP 0761390 B1 [0004]