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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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Eine
gattungsgemäße Spannvorrichtung
ist aus der
DE 41 21
141 A1 bekannt. Hierbei ist der Grundkörper der jeweiligen Spannvorrichtung
in eine Grundplatte eingegossen. Dadurch ist es im Fall einer Beschädigung eines
einzelnen Grundkörpers nicht
möglich,
denselben auszutauschen, was eine derartige Spannvorrichtung für die Praxis
untauglich macht.
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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, entscheidet 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 Bewe gungen
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 Grundfläche 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 dadurch, dass das Sicherungselement als Sicherungsring ausgebildet
ist, da dieser in der Lage ist, eine axiale Bewegung der Hülse gegenüber dem
Grundkörper
zu verhindern. 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
ergibt sich dadurch, dass die Verbindungseinrichtung der Hülse als
Außengewinde
ausgebildet ist, da erfindungsgemäß die Aufnahmebohrung ein Innengewinde
zur Verbindung mit dem Außengewinde
der Hülse
aufweist.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung 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.