DE102008004287A1

DE102008004287A1 - Spannelement

Info

Publication number: DE102008004287A1
Application number: DE200810004287
Authority: DE
Inventors: Matthias Fischer
Original assignee: VEL VEGA DESIGN E TECNOLOGIA I; VEL VEGA-DESIGN E TECNOLOGIA IND UNIP LDA FUNCHAL
Current assignee: VEL VEGA DESIGN E TECNOLOGIA I; VEL VEGA-DESIGN E TECNOLOGIA IND UNIP LDA FUNCHAL
Priority date: 2008-01-04
Filing date: 2008-01-04
Publication date: 2009-07-09
Also published as: CN101959649A; EP2234762B1; EP2234762A1; WO2009087074A1; CN101959649B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Spannelement zum Festlegen eines Werkstücks mit einem im Betrieb ortsfesten Gehäuse (10), einem gegenüber dem Gehäuse (10) beweglichen Spannhebel (60) mit einem Spannbereich (64) zur Kraftbeaufschlagung des Werkstücks und einem gegenüber dem Gehäuse (10) in einer Ausfahrrichtung (4) translativ ausfahrbaren Kolben (70), wobei der Kolben (70) zum Verschwenken des Spannnhebels (60) ausgebildet ist, so dass der Spannhebel (60) zwischen einem gelösten Ausgangszustand und einem gespannten Endzustand beweglich ist. Erfindungsgemäß ist der Spannhebel (60) am Gehäuse (10) oder am Kolben mittels mindestens einer Exzenterscheibe (80a, 80b) gelagert. Durch das erfindungsgemäße Spannelement wird eine kompakte und stabile Bauweise erzielt.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Spannelement zum Festlegen eines Werkstücks mit einem im Betrieb ortsfesten Gehäuse, einem gegenüber dem Gehäuse beweglichen Spannhebel mit einem Spannbereich zur Kraftbeaufschlagung des Werkstücks und einem gegenüber dem Gehäuse in einer Ausfahrrichtung translativ ausfahrbaren Kolben, wobei der Kolben zum Verschwenken des Spannhebels ausgebildet ist, so dass der Spannhebel zwischen einem gelösten Ausgangszustand und einem gespannten Endzustand beweglich ist.
Gattungsgemäße Spannelemente sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie dienen dem Festspannen eines Werkstücks auf einer Aufspannfläche. Zum unmittelbaren Kontakt mit dem Werkstück ist der Spannhebel vorgesehen, der gegenüber dem Gehäuse beweglich ist und der durch ein Ausfahren des Kolbens derart verschwenkt werden kann, dass der Spannbereich zur Anlage am Werkstück gelangt und dieses mit einer Spannkraft gegen die Aufspannfläche presst.
Da der Spannhebel bei gattungsgemäßen Spannelementen zur Ausführung einer Schwenkbewegung ausgebildet ist und somit eine Kreisbahn gegenüber einer hierfür vorgesehenen Schwenkachse beschreibt und da der Kolben zum Beschreiben einer translativen Bewegung ausgebildet ist, kann der Spannhebel nicht am Gehäuse und am Kolben gleichzeitig unmittelbar schwenkbar gelagert sein. Als Ausgleichsmechanismus ist zur Überwindung dieses Problems aus dem Stand der Technik beispielsweise bekannt, zwischen dem Gehäuse und dem Spannhebel ein Laschenpaar vorzusehen, wobei die Laschen dieses Laschenpaars einerseits am Spannhebel und andererseits am Gehäuse schwenkbar gelagert sind.
Derartige Spannelemente mit einem Laschenpaar weisen jedoch eine nicht zufrieden stellende Stabilität, insbesondere gegen Seitenkräfte, also Kräfte in Richtung der Schwenkachsen der Laschen, auf. Darüber hinaus führt die Verwendung von derartigen Schwenklaschen zu einer Vielzahl an Schwachstellen an den jeweiligen Schwenkachsen, da Späne zwischen die Bauteile des Spannelements gelangen und ein zufrieden stellendes Funktionieren verhindern können. Weitere Nachteile solcher Spannelemente mit einem Laschenpaar liegen in dem Vorhandensein vieler Störkanten und der damit einhergehender Unfallgefahr sowie in der vergleichsweise großen Baugröße solcher Spannelemente.
Aufgabe und Lösung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Spannelement dahingehend weiterzubilden, dass die Nachteile des Standes der Technik vermieden oder vermindert werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Spannhebel am Gehäuse oder am Kolben mittels mindestens einer Exzenterscheibe gelagert ist.
Als Exzenterscheibe wird im Zusammenhang mit der Erfindung eine um ihre Mittelachse drehbar gelagerte Scheibe angesehen. Die Exzenterscheibe ist vorzugsweise an ihrer Mantelfläche gelagert, indem sie in eine korrespondierende kreisrunde Ausnehmung des Spannhebels, des Kolbens oder des Gehäuses eingesetzt ist. Von dieser Exzenterscheibe geht eine Exzenterwelle aus, die sich parallel zur Mittelachse der Exzenterscheibe erstreckt und deren Mittellinie von der Mittelachse der Exzenterscheibe beabstandet ist. Diese Exzenterwelle ist an einem anderen als dem Bauteil, an dem die Exzenterscheibe gelagert ist, gelagert.
Was das jeweils die Exzenterscheibe lagernde und das die Exzenterwelle lagernde Bauteil betrifft, so ist eine Vielzahl an Kombinationen möglich. Bei einer Ausgestaltung, bei der die Exzenterscheibe zur Verbindung des Spannhebels mit dem Gehäuse vorgesehen ist, kann die Exzenterscheibe am Spannhebel oder am Gehäuse gelagert sein, wobei die Exzenterwelle am jeweils anderen Bauteil gelagert ist. Bei diesen Ausgestaltungen sind der Kolben und der Spannhebel vorzugsweise unmittelbar mittels einer relativ zum Spannhebel und relativ zum Kolben ortsfesten Schwenkachse aneinandergelagert.
Alternativ zu der Gestaltung, bei der die Exzenterscheibe zur Verbindung des Spannhebels mit dem Gehäuse vorgesehen ist, kann die Exzenterscheibe auch zur Verbindung des Spannhebels mit dem Kolben verwendet werden. Auch hierbei ist es möglich, die Exzenterscheibe am Kolben oder am Spannhebel drehbar zu lagern, während die Exzenterwelle auch hierbei am jeweils anderen Bauteil gelagert ist. Bei dieser Gestaltung, bei der die Exzenterscheibe zwischen Kolben und Spannhebel vorgesehen ist, ist der Spannhebel vorzugsweise unmittelbar am Gehäuse schwenkbar gelagert, wobei die diesbezügliche Schwenkachse ortsfest sowohl zum Spannhebel als auch zum Gehäuse ist.
Die Exzenterwelle kann gegenüber der Exzenterscheibe und gegenüber dem Bauteil in dem sie gelagert ist, also dem Gehäuse, dem Kolben oder dem Spannhebel, drehbar ausgebildet sein. Sie kann jedoch auch an der Exzenterscheibe oder an dem Bauteil, in dem sie gelagert ist, drehfest vorgesehen sein.
Hinsichtlich der bestimmungsgemäßen Relativbeweglichkeit der durch die Exzenterscheibe miteinander verbundenen Bauteile entspricht die Exzenterlösung der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung mit einem Laschenpaar, wobei die Schwenkachsen des Laschenpaars ihre Entsprechung in den Mittelachsen der Exzenterscheibe und der Exzenterwelle finden.
Die Exzenterscheibe erfüllt gemeinsam mit der Exzenterwelle die Aufgabe eines Ausgleichsmittels. Die Verwendung einer Exzenterscheibe mit einer Exzenterwelle als Ausgleichsmittel, um die schwenkbare Beweglichkeit des Spannhebels gegenüber dem Gehäuse einerseits und gegenüber dem Kolben andererseits zu ermöglichen, bietet gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungslaschen erhebliche Vorteile. So können durch eine solche Verbindung insbesondere die Zahl der kritischen Bereiche, in die Späne eindringen können und das Funktionieren des Spannelements stören können, deutlich verringert werden. Dies ist insbesondere dadurch erreichbar, dass die Exzenterscheibe in einer Aufnahmebohrung gelagert ist. Diese Gestaltung führt dazu, dass eine Drehung der Exzenterscheibe um ihre Mittelachse bis auf die daraus resultierende Lageveränderung der Exzenterwelle keinerlei Auswirkungen auf die äußere Formgebung der Exzenterscheibe und des die Exzenterscheibe lagernden Bauteils hat. Dies führt zu einer geringen Unfallgefahr und zu hoher Betriebssicherheit. Des Weiteren ist eine solche Ausgestaltung mit einem Exzenter insbesondere in Hinblick auf die Aufnahme von Seitenkräften gegenüber einer Lösung mit Laschen erheblich von Vorteil. Auch die vom Spannhebel auf das Gehäuse übertragbaren Kräfte im Rahmen des Spannzustandes sind höher. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass durch die Exzenterscheiben und die Anordnung der Exzenterwellen an den Exzenterscheiben die Beabstandung der Schwenkachsen des Ausgleichsmittels, im Falle der Exzenterscheibenlösung also die Beabstandung der Mittelachse der Exzenterscheibe gegenüber der Mittelachse der Exzenterwelle, erheblich flexibler festgelegt werden kann und insbesondere besonders klein gewählt werden kann. Dies ermöglicht es, diese Schwenkachsen genau soweit voneinander zu beabstanden, dass der Exzenter seiner Aufgabe als Ausgleichsmittel erfüllen kann. Die geringe Beabstandung der Schwenkachsen ist insbesondere für einen kompakten Aufbau des Spannelements von Vorteil. Durch eine geringe Beabstandung der Mittelachsen der Exzenterwelle und der Exzenterscheibe kann weiterhin erreicht werden, dass im Zuge des Entspannens des Spannelements der Spannhebel abgesenkt wird und quer zur Ausfahrrichtung des Kolbens zurückgezogen wird, was dem kompakten Aufbau des Spannelements dient.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Spannelement eine Gabelkopfverbindung zwischen dem Spannhebel einerseits und dem Gehäuse bzw. dem Kolben andererseits auf, wobei die Gabelkopfverbindung einen Gabelkopf mit zwei Gabelkopffortsätzen, der mit dem Spannhebel oder mit dem Gehäuse bzw. dem Kolben fest verbunden ist, und einen Gegenabschnitt aufweist, der mit dem Gehäuse bzw. dem Kolben oder dem Spannhebel fest verbunden ist. Die Gabelkopfverbindung ist zwischen den beiden Bauteilen vorgesehen, die mittels der Exzenterscheibe gegeneinander beweglich sind. Durch die Gabelkopfverbindung wird ein hohes Maß an Stabilität gewährleistet und eine optimale Kraftübertragung erzielt. Sowohl der Gabelkopf als auch der zwischen die Gabelkopffortsätze des Gabelkopfs reichende Gegenabschnitt können jedem der erfindungsgemäß gegeneinander beweglichen Bauteile, also dem Spannhebel, dem Kolben und dem Gehäuse, zugeordnet und mit diesem fest verbunden sein.
Als besonders vorteilhaft wird jedoch in Hinblick auf die Verbindung des Gehäuses mit dem Spannhebel mittels der Exzenterscheibe angesehen, dass der Gabelkopf fest mit dem Gehäuse verbunden ist und der Gegenabschnitt durch den Spannhebel gebildet wird. Die Gabelkopffortsätze sind dabei vorzugsweise einstückig am Gehäuse angeformt. Durch eine solche Gestaltung wird eine besonders hohe Stabilität erreicht. Die vom Spannhebel ausgehenden Kräfte infolge des Spannvorgangs können über die Exzenterwelle und die mindestens eine Exzenterscheibe unmittelbar in das einstückige Gehäuse abgeführt werden. Der Weiteren eignet sich der Gabelkopf, der den Spannhebel seitlich umgibt, besonders gut zur Aufnahme von Sensoren, die die Lage des Spannhebels und das Erreichen des Spannzustandes überwachen können. In Hinblick auf eine Verbindung des Spannhebels mit dem Kolben mittels der Exzenterscheibe wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn der Gabelkopf fest am Spannhebel vorgesehen ist und der Gegenabschnitt durch den Kolben gebildet wird. Die Breite des Gegenabschnitts in Richtung der Mittelachsen der Exzenterscheibe und der Exzenterwelle ist an einen zwischen den Gabelkopffortsätzen vorgesehenen Freiraum vorzugsweise derart angepasst, dass nur ein minimales Spiel besteht, vorzugsweise ein Spiel von weniger als 1 mm. Hierdurch wird vermieden, dass zwischen Spannhebel und Kolben bzw. Gehäuse Späne eindringen können.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die mindestens eine Exzenterscheibe am Gegenabschnitt drehbar gelagert, wobei die exzentrisch mit der Exzenterscheibe verbundene Exzenterwelle an den Gabelkopffortsätzen gelagert ist. Bei dieser Gestaltung ist nur eine zentrale Exzenterscheibe erforderlich, wobei diese zwischen den Gabelkopffortsätzen angeordnet ist. Die exzentrisch an der Exzenterscheibe vorgesehene Exzenterwelle erstreckt sich nach außen bis in den Bereich der Gabelkopffortsätze und ist dort drehfest oder drehbar gelagert.
Als besonders vorteilhaft wird es bei dieser Gestaltung mit einer am Gegenabschnitt vorgesehenen Exzenterscheibe angesehen, wenn die Exzenterscheibe von dem Gabelkopffortsätzen vollständig überdeckt wird. Hierdurch die Gefahr vermindert, dass Späne zwischen die Exzenterscheibe und die Innenwandung der Aufnahmebohrung gelangen, in der die Exzenterscheibe gelagert ist. Als vollständige Überdeckung wird es dabei angesehen, wenn in einer Perspektive in Richtung der Mittelachse der Exzenterscheibe der Spalt zwischen Exzenterscheibe und der die Exzenterscheibe aufnehmenden Aufnahmebohrung bei allen bestimmungsgemäßen Betriebszuständen durch die Gabelkopffortsätze verdeckt wird.
Bei einer zur Lagerung der Exzenterscheibe am Gegenabschnitt alternativen Ausgestaltung ist jeweils eine Exzenterscheibe an beiden Gabelkopffortsätzen drehbar gelagert, wobei die exzentrisch mit der Exzenterscheibe verbundene Exzenterwelle am Gegenabschnitt gelagert ist. Durch diese Gestaltung kann der Gegenabschnitt aufgrund des vorzugsweise geringeren Durchmessers der Exzenterwelle gegenüber der Exzenterscheibe besonders klein ausgeführt sein. Die zwei Exzenterscheiben sind an den Gabelkopffortsätzen drehbar gelagert und bewegen sich beim bestimmungsgemäßen Gebrauch stets gemeinsam miteinander gegenüber den Gabelkopffortsätzen. Die Aufnahmebohrungen, in denen die Exzenterscheiben dabei aufgenommen sind, brauchen keine Durchgangsbohrungen zu sein, sondern können als aufeinander zugewandt offene Sacklochbohrungen ausgeführt sein. Bevorzugt ist es jedoch, dass die Bohrungen als Durchgangsbohrungen ausgebildet sind.
Bei einer besonders vorteilhaften Fortbildung weist die mindestens eine Exzenterscheibe in Axialrichtung eine sich verjüngende Formgebung auf. Diese sich verjüngende Formgebung hat bei dazu korrespondierender Ausgestaltung der Aufnahmebohrung der Exzenterscheibe den Vor teil, dass die Exzenterscheibe nur in einer Richtung in die Aufnahmebohrung eingefügt und nur in die entgegengesetzte Richtung aus der Bohrung entnommen werden kann. Dies erlaubt es insbesondere, die Exzenterscheiben in die korrespondierenden Bohrungen jeweils von der Seite des Gegenabschnitts aus einzufügen und durch anschließendes Einfügen des Gegenabschnitts ein Herausrutschen der Exzenterscheiben aus den ihnen jeweils zugeordneten Bohrungen zu verhindern.
Die sich verjüngende Gestalt der Exzenterscheiben kann beispielsweise durch eine konische Gestaltung und korrespondierende konische Bohrungen erzielt werden. Als bevorzugt wird jedoch eine Gestaltung angesehen, bei der ein erster Abschnitt der Exzenterscheibe, der im Betrieb in den jeweils korrespondierenden Bohrungen angeordnet ist, zylindrisch ausgebildet ist, wobei sich jedoch an diesen ersten Abschnitt ein vorzugsweise umlaufender und radial nach außen weisender Haltebund anschließt, der zumindest abschnittsweise einen bezogen auf die Mittelachse der Exzenterscheiben größeren Radius als die zugeordneten Aufnahmebohrung aufweist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse einen etwa zylindrischen Festlegungsabschnitt auf, an dessen Außenseite ein Außengewinde vorgesehen ist und mittels dessen das Gehäuse in seiner Gesamtheit in eine korrespondierende Bohrung einer Spanneinrichtung einschraubbar ist. Der Festlegungsabschnitt, der integraler Bestandteil des Gehäuses ist und mit diesem fest verbunden ist, dient dabei selbst der Festlegung des Gehäuses. Hierzu ist an einer Aufspannfläche, auf der das Werkstück festzuspannen ist, eine entspreche Ausnehmung mit einem Innengewinde vorgesehen, in die das Spannelement in seiner Gesamtheit eingeschraubt werden kann. Insbesondere von Vorteil ist dabei, dass durch die Einschraubtiefe die Relativposition des Spannelements relativ zu einer Aufspannfläche flexibel einstellbar ist, wodurch eine Anwendbarkeit für Werkstücke unterschiedlicher Höhe erreicht wird. So kann bei besonders großen Werkstücken das Spannelement nur einige wenige Windungen tief in die Spanneinrichtung eingeschraubt werden, während bei anderen kleineren Werkstücken der Festlegungsabschnitt annähernd vollständig in die Spanneinrichtung eingeschraubt wird. Vorzugsweise ist zusätzlich ein Kontermittel, insbesondere eine Kontermutter auf der Außenseite des Festlegungsabschnitts vorgesehen.
Medienzufuhrleitungen zur Zuführung eines Druckmediums wie Luft oder Öl können an der Unterseite des Gehäuses, insbesondere an der Unterseite des Festlegungsabschnitts vorgesehen sein. Als besonders vorteilhaft wird jedoch eine Ausgestaltung angesehen, bei der an der Mantelfläche des zylindrischen Festlegungsabschnitts entsprechende Anschlüsse vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass an der Außenseite des zylindrischen Festlegungsabschnitts mindestens zwei Einlassöffnungen zur Zuleitung des Druckmediums vorgesehen sind, wobei die Einlassöffnungen in Richtung einer Zylinderachse des Festlegungsabschnitts voneinander beabstandet sind. Diese beiden Einlassöffnungen können dabei alternativ verwendet werden. Je nachdem, welche der Einlassöffnungen Verwendung finden soll, wird die andere oder werden die anderen Einlassöffnungen vorzugsweise mittels Stopfen verschlossen. Die Gestaltung mit mehreren Einlassöffnungen ermöglicht es, unabhängig von der Einschraubtiefe des Festlegungsabschnitts mindestens eine Einlassöffnung zur Verfügung zu haben, an der eine Zuführung des Druckmediums erfolgen kann.
Erfindungsgemäße Spannelemente können in verschiedenen Ausführungsformen hinsichtlich der Anordnung des Spannhebels, des Kolbens und des Gehäuses relativ zueinander und relativ zu einer Aufspannfläche ausgebildet sein. Bevorzugte Ausgestaltungen umfassen eine Ausgestaltung als Vertikal-Spannelement, bei dem der Kraftvektor der vom Spannbereich des Spannhebels auf das Werkstück wirkenden Kraft im Endzustand etwa parallel (+/–15°) zur Ausfahrrichtung des Kolbens und zu einer Flächennormalen auf der Aufspannfläche verläuft. Sie umfassen weiterhin eine Ausgestaltung als Horizontal-Spannelement, bei der der Kolben in etwa parallel (+/–30°) zur Aufspannfläche ausgerichtet ist. Eine Sonderform dieser Horizontal-Spannelemente bilden die Niederzug-Spannelemente, bei denen der Kraftvektor der vom Spannbereich des Spannhebels auf das Werkstück wirkenden Kraft mit der Aufspannfläche einen Winkel von etwa 30° (+/–10°) einschließt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weiter Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich außer aus den Ansprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind. Dabei zeigen:
1a, 1b eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelements in einem ungespannten und einem gespannten Zustand, jeweils in einer perspektivischen und einer geschnitten Darstellung,
2 die Einzelteile des Spannelements der 1a und 1b,
3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelements,
4 die Einzelteile der zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelements der 3,
5 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelements,
6 die Einzelteile der Ausführungsform der 5 und
7a, 7b die Ausführungsform der 5 und 6 in einem ungespannten sowie einem gespannten Zustand.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1a, 1b und 2 zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelements sowie dessen Einzelteile.
Bezugnehmend auf die 2 sowie die 1a werden zunächst die Einzelteile der Ausführungsform der 1a, 1b und 2 sowie die Verbindung dieser Einzelteile erläutert.
Das Spannelement weist ein Gehäuse 10 auf, welches einen U-förmigen Gabelkopfabschnitt 20 sowie einen sich daran anschließenden zylindrischen Festlegungsabschnitt 40 aufweist. Der Gabelkopfabschnitt 20 weist zwei flächige Gabelkopffortsätze 22a, 22b auf, die parallel zueinander angeordnet sind und einen dazwischen liegenden Freiraum 24 seitlich begrenzen. Die Gabelkopffortsätze 22a, 22b sind an ihrem unteren Ende einstückig an einer Basisplatte 26 angeformt. Von dieser Basisplatte 26 aus erstreckt sich der zylindrische Festlegungsabschnitt 40 nach unten. Wie der geschnittenen Darstellung der 1a zu entnehmen ist, ist in diesem Festlegungsabschnitt eine Zylinderbohrung 42 vorgesehen, die der Aufnahme eines im Weiteren noch beschriebenen Kolbens 70 dient. An die Zylinderbohrung 42 schließt sich eine Durchgangsbohrung 44 koaxial an, die durch die Basisplatte 26 hindurch bis in den Freiraum 24 zwischen den Gabelkopffortsätzen 22a, 22b verläuft. An der Außenseite des Festlegungsabschnitts 40 ist ein Außengewinde 48 vorgesehen, mittels dessen das Spannelement in variabler Tiefe in eine korrespondierende Bohrung einer Aufspannfläche eingeschraubt werden kann. Auf dieses Außengewinde ist ein Konterring 49 mit Innen gewinde aufgeschraubt, der nach Eindrehen des Spannelements in dieser Bohrung der Aufspannfläche gegen die Aufspannfläche gekontert werden kann. In den Gabelkopffortsätzen sind zueinander fluchtend jeweils Aufnahmebohrungen 30a, 30b vorgesehen, die zur Aufnahme der im Weiteren noch beschriebenen Exzenterscheiben 80a, 80b dienen.
Neben dem Gehäuse 10 bildet der Spannhebel 60 den zweiten Hauptbestandteil des Spannelements. Der Spannhebel 60 verfügt über eine Breite, die nur geringfügig kleiner ist als die Breite des Freiraums 24 zwischen den Gabelkopffortsätzen 22a, 22b.
Der Spannhebel 60 weist einen vorderen Abschnitt 62 auf, an dessen Unterseite ein Spannbereich 64 vorgesehen ist. Der Spannbereich ist als ballige Fläche ausgebildet, die zum Linienkontakt mit dem festzuspannenden Werkstück vorgesehen ist.
In einem hinteren Bereich 66 ist der Spannhebel 60 als Gabelkopf ausgebildet und weist einen Querschnitt mit einer in etwa U-förmigen Gestalt auf. In diesem hinteren Bereich 66 sind vordere und hintere Bohrungen 68a, 68b im Spannhebel 60 vorgesehen. Mittels der hinteren im Bereich des Gabelkopfabschnitts 66 vorgesehenen Bohrungen 68b umgreift der Spannhebel 60 im zusammengesetzten Zustand der 1a und 1b einen Kopfabschnitt 72, der am oberen Ende des Kolbens 70 vorgesehen ist. Mittels eines Bolzens 74, der sich im zusammengesetzten Zustand des Spannelements durch die Bohrungen 68b sowie durch die im Kopfbereich 72 des Kolbens 70 vorgesehene Bohrung 73 erstreckt, sind der Kolben 70 und der Spannheben 60 unmittelbar gegeneinander verschwenkbar. Wie der 1a zu entnehmen ist, ist der Kolben im zusammengesetzten Zustand von unten in die Zylinderbohrung 42 eingeschoben, sodass der Kopfabschnitt 72 durch die Durchgangsbohrung 44 hindurch im Freibereich 24 zwischen den Gabelkopffortsätzen 22a, 22b angeordnet ist. Zusätzlich zu der Verbindung des Spannhebels 60 mit dem Gehäuse 10 über den Hebel 70 ist der Spannhebel 60 auch mittels der beiden Exzenterscheiben 80a, 80b mit dem Gehäuse verbunden. Die Exzenterscheiben 80a, 80b sind im zusammengesetzten Zustand in den Aufnahmebohrungen 30a, 30b angeordnet. Sie werden zu diesen Zweck vom Freibereichs 24 aus in die Aufnahmebohrungen 30a, 30b eingeschoben. Damit die Exzenterscheiben 80a, 80b nicht nach außen aus den Aufnahmebohrungen 30a, 30b herausrutschen, weisen sie an ihrem jeweils auf den Freibereich 24 zuweisenden Ende einen umlaufenden Haltebund 82a, 82b auf. Während der Durchmesser der Exzenterscheiben 80a, 80b abseits des Haltebundes 82a, 82b derart auf die Bohrungen 30a, 30b abgestimmt ist, dass eine enge Spielpassung entsteht, ist der Durchmesser der Exzenterscheiben 80a, 80b im Bereich des Haltebunds 82a, 82b größer als der Durchmesser der Aufnahmebohrungen 30a, 30b. Dies verhindert, dass die Exzenterscheiben nach außen aus den Aufnahmebohrungen 30a, 30b herausrutschen.
In den Exzenterscheiben 80a, 80b ist jeweils eine exzentrisch angeordnete und parallel zur Mittelachse der Exzenterscheiben 80a, 80b ausgerichtete Bohrung 84a, 84b vorgesehen. Zur Verbindung des Spannhebels 60 mit dem Gehäuse 10 verläuft ein Bolzen 88 durch diese exzentrischen Bohrungen 84 sowie die Bohrung 68a des Spannhebels 60. Der Bolzen 88 bildet die Exzenterwelle 88 der Exzenterscheiben 80a, 80b.
Im gespannten Zustand, der in der 1b dargestellt ist, fluchtet eine den Spannhebel 60 nach oben abschließende Fläche 60a mit den Stirnflächen 23a, 23b der Gabelkopffortsätze 22a, 22b, so dass eine nahezu einheitliche Fläche gebildet wird. Dies sowie das geringe Spiel zwischen Gehäuse und Spannhebel führen dazu, dass Späne kaum in funktionskritische Bereiche des Spannelements gelangen können. Auch die Gefahr, beim Auflegen eines Werkstücks auf eine Aufspannfläche durch versehentlichen Kontakt mit dem Spannelement eine Beschädigung des Werkstücks zu bewirken, ist gering.
Der Exzenter hat die bestimmungsgemäße Funktion, den Spannhebel 60 während des Spannvorgangs, also während des Übergangs vom Zustand der 1a zum Zustand der 1b, derart zu führen, dass die Bohrung 68b und somit die Schwenkachse zwischen dem Kolben 70 und dem Spannhebel 60 parallel zur Ausfahrrichtung 104 des Kolbens 70 bewegt wird. Durch die Gestaltung des Exzenterscheiben 80a, 80b kann die Exzentrizität zwischen der Drehachse 6 der Exzenterscheiben 80a, 80b und der durch die Mittelachse 8 der Exzenterwelle 88 definierte Schwenkachse 8 des Spannhebels 60 gegenüber den Exzenterscheiben 80a, 80b frei festgelegt werden. Die Schwenkbewegung des Spannhebels 60 weicht dadurch bei entsprechender Auslegung nur geringfügig im kinematisch zwingend erforderlichen Maße von einer Schwenkbewegung um eine gehäusefeste Schwenkachse ab. Wie die Seitenansichten der 1a und 1b deutlich zeigen, wird durch die Gestaltung des Spannelements mit Exzenterscheiben 80a, 80b und der geringen Beabstandung der Achsen 6, 8 darüber hinaus erreicht, dass der Spannhebel 60 durch die Relativverlagerung der Achsen 6, 8 zueinander im ungespannten Zustand der 1a in seiner Gesamtheit nach links zurückgezogen und nach unten abgesenkt ist. Das Spannelement ist dadurch im ungespannten Zustand kaum größer als im gespannten Zustand. Insbesondere ist der Spannhebel 60 in beiden Betriebszuständen fast vollständig von den schützenden Gabelkopffortsätzen 22a, 22b überdeckt, so dass die Gefahr von Unfällen vermindert ist.
In den 3 und 4 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spannelements dargestellt. Bezüglich der kinematischen Kopplung des bei der zweiten Ausführungsform vorgesehenen Schwenkhebels 160 gegenüber dem Gehäuse 110 liegt der Unterschied zur Ausführungsform der 1 und 2 darin, dass bei dieser Ausges taltung die Exzenterscheibe 180 nicht in den Gabelkopffortsätzen 122a, 122b gelagert ist, sondern im Schwenkhebel 160 selbst. Dieser weist zu diesem Zweck eine als Durchgangsbohrung ausgebildete Aufnahmebohrung 161 auf, in die die Exzenterscheibe 180, die bezüglich ihrer Breite dem Schwenkhebel 160 entspricht, eingesetzt ist. Die Exzenterwelle 188, die wiederum exzentrisch in einer Bohrung 184 der Exzenterscheibe 180 gelagert ist, erstreckt sich beidseitig in Lagerbohrungen 128a, 128b der Gabelkopffortsätze 122a, 122b.
Die kinematische Wirkung der Exzenterscheibe 180 entspricht der der Exzenterscheiben 80a, 80b der Ausführungsform der 1 und 2. Unterschiede ergeben sich hinsichtlich der Bauform der Bauteile. Insbesondere der Spannhebel muss zur Aufnahme der Exzenterscheibe größer ausgebildet sein. Allerdings ist auch nur eine Exzenterscheibe erforderlich.
Eine dritte Ausführungsform ist in den 5 bis 7 dargestellt. Dabei zeigen die 5 und 6 das Spannelement in einer perspektivischen Darstellung im zusammengesetzten Zustand und im zerlegten Zustand.
Die wesentlichen Unterschiede zwischen dieser Ausgestaltung und den vorangegangenen Ausgestaltungen liegt darin, dass es sich bei der Ausführungsform der 5 bis 7 um ein Horizontal-Spannelement handelt. Daraus resultierend ist der Kolben 270 im Spannelement nicht vertikal, sondern nahezu horizontal und parallel zu einer Grundfläche 210a des Gehäuses 210 angeordnet. Der Spannhebel 260 ist dabei derart geformt, dass dennoch eine in etwa vertikal ausgerichtete Krafteinleitung in ein Werkstück über den Spannbereich 264 erfolgen kann.
Neben der gegenüber der Ausgestaltung der 1 bis 4 abweichenden Ausrichtung des Spannelements ist ein weiterer erheblicher Unterschied, dass der Spannhebel bei dieser Ausgestaltung mittels ei nes Bolzens 288 unmittelbar am Gehäuse 210 gelagert ist. Die durch den Bolzen 288 und die durch ihn durchdrungenen Bohrungen 228a, 228b, 268a definierte Schwenkachse ist relativ zum Gehäuse 210 sowie relativ zum Spannhebel 260 ortsfest.
Die Exzenterscheiben sind statt für die Schwenkkopplung von Spannhebel 260 und Gehäuse 210 für die Schwenkkopplung von Spannhebel 260 und Kolben 270 vorgesehen. Hierzu sind die beiden Exzenterscheiben 280a, 280b, die bezüglich ihrer Gestaltung den Exzenterscheiben der 1 und 2 entsprechen, drehbar in Aufnahmebohrungen 269a, 269b des abschnittsweise als Gabelkopf ausgebildeten Spannhebels 260 vorgesehen. Die Verbindung mit dem Kopfabschnitt 272 des Kolbens 270 und einer darin vorgesehenen Bohrung 273 erfolgt mittels einer eingeschobenen Exzenterwelle 274, die sich durch exzentrische Bohrungen 284a, 284b der Exzenterscheiben 280a, 280b sowie durch die Bohrung 274 des Kolbens 270 erstreckt.
Der mit diesen Spannelement, welches in den 5 und 6 dargestellt ist, durchführbare Spannvorgang ist in den 7a und 7b dargestellt.

Claims

Spannelement zum Festlegen eines Werkstücks mit – einem im Betrieb ortsfesten Gehäuse (10; 110; 210), – einem gegenüber dem Gehäuse (10; 110; 210) beweglichen Spannhebel (60; 160; 260) mit einem Spannbereich (64; 164; 264) zur Kraftbeaufschlagung des Werkstücks und – einem gegenüber dem Gehäuse (10; 110; 210) in einer Ausfahrrichtung (4) translativ ausfahrbaren Kolben (70; 170; 270), wobei – der Kolben (70; 170; 270) zum Verschwenken des Spannhebels (60; 160; 260) ausgebildet ist, so dass der Spannhebel (60; 160; 260) zwischen einem gelösten Ausgangszustand und einem gespannten Endzustand beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannhebel (60; 160; 260) am Gehäuse (10; 110) oder am Kolben (270) mittels mindestens einer Exzenterscheibe (80a, 80b; 180; 280a, 280b) gelagert ist.
Spannelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gabelkopfverbindung zwischen dem Spannhebel (60; 160; 260) einerseits und dem Gehäuse (10; 110; 210) bzw. dem Kolben (70; 170; 270) andererseits, wobei die Gabelkopfverbindung einen Gabelkopf (20) mit zwei Gabelkopffortsätzen (22a, 22b; 122a, 122b), der mit dem Spannhebel (260) oder mit dem Gehäuse (10; 110) bzw. dem Kolben fest verbunden ist, und einen Gegenabschnitt (60; 160; 270) aufweist, der mit dem Gehäuse bzw. dem Kolben (270) oder dem Spannhebel (60; 160) fest verbunden ist.
Spannelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Exzenterscheibe (180) am Gegenabschnitt (160) drehbar gelagert ist, wobei eine exzentrisch mit der Exzenterscheibe verbundene Exzenterwelle (188) vorgesehen ist, die an den Gabelkopffortsätzen (122a, 122b) gelagert ist.
Spannelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Exzenterscheibe (180) von den Gabelkopffortsätzen (122a, 122b) vollständig überdeckt wird.
Spannelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Exzenterscheibe (80a, 80b; 280a, 280b) an beiden Gabelkopffortsätzen (22a, 22b) drehbar gelagert ist, wobei eine exzentrisch mit der Exzenterscheibe (80a, 80b; 280a, 280b) verbundene Exzenterwelle (88; 274) vorgesehen ist, die am Gegenabschnitt (60; 270) gelagert ist.
Spannelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Exzenterscheibe (80a, 80b; 280a, 280b) in Axialrichtung eine sich verjüngende Formgebung aufweist.
Spannelement nach einem der Ansprüche 2 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass das der Gabelkopf (20) am Gehäuse (10; 110; 210) vorgesehen ist, wobei die Gabelkopffortsätzen (22a, 22b; 122a, 122b) vorzugsweise einstückig am Gehäuse (10; 110; 210) angeformt sind.
Spannelement nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) einen in etwa zylindrischen Festlegungsabschnitt (40) aufweist, an dessen Außenseite ein Außengewinde (48) vorgesehen ist und mittels dessen das Gehäuse (10) in seiner Gesamtheit in eine korrespondierende Bohrung einer Spanneinrichtung einschraubbar ist.
Spannelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenseite des zylindrischen Festlegungsabschnitts (40) mindestens zwei Einlassöffnungen zur Zuleitung eines Druckmediums vorgesehen sind, wobei die Einlassöffnungen in Richtung einer Zylinderachse des Festlegungsabschnitts (40) voneinander beabstandet sind.