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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken
zur Huberweiterung für ein bestehendes Spannfutter einer
Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Vorrichtungen
zum zentrischen Spannen bzw. zum zentrischen Greifen von Werkstücken,
beispielsweise das Spannen eines rotationssymmetrischen Werkstücks
auf einer Drehmaschine bzw. das Greifen eines Werkstücks
von einem Industrieroboter sind in einer Vielzahl unterschiedlicher
Ausführungsformen bekannt.
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Dabei
erfolgt der Greif- bzw. Spannvorgang durch eine lineare Verschiebung
der Greif- bzw. Spannbacken in der Vorrichtung.
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Beispielsweise
beansprucht die Druckschrift
DE 36 27 918 A1 einen zentrisch greifenden
Dreifingergreifer, welcher ein in einem Gehäuse angeordnetes
Getriebe umfasst, wobei eine in einem Führungskanal verschiebbare
Greifbacke mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit angetrieben wird
und über eine seitlich angeordnete Linearverzahnung mit
einem Zahnrad in Verbindung steht, wobei das Zahnrad jeweils ein
weiteres Zahnrad an der zweiten und dritten Greifbacke drehend antreibt
und dadurch die beiden Greifbacken linear verschiebt.
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Nachteilig
bei dieser Ausführungsform einer Greifvorrichtung ist,
dass der Greifbereich der Greifbacken aufgrund der verwendeten Bewegungsmechanik
nicht dazu ausgelegt ist, Werkstücke mit großen
bzw. kleinen Durchmessern mit einer einzigen Vorrichtung zu greifen.
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Liegt
der Durchmesser eines zu greifenden Werkstücks zum Beispiel über
dem maximalen Greifbereich der eingesetzten Greifbacken, kann das Werkstück
lediglich durch einen zeitaufwendigen Wechsel der Greifbacken mit
einem größeren Greifbereich, durch Versetzen oder
Drehen der Greifbacken in der Führung oder durch den Austausch
der gesamten Vorrichtung aufgenommen werden.
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Darüber
hinaus wird mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Dreifingergreifer
aufgrund der verwendeten Bewegungsmechanik eine Greif- bzw. Spannkraft
erzeugt, welche beispielsweise beim Greifen bzw. Spannen eines Werkstücks
aus einem weichen Material, beispielsweise PVC (Polyvenylchlorid)
oder Teflon® (Polytetraflourethylen)
zur Beschädigung der Materialoberfläche führen
kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung zum Greifen bzw. Spannen
von Werkstücken derart weiterzubilden, dass die Rüstzeit
beim Spannen von unterschiedlichen Werkstücken mit großen
und kleinen Durchmessern vermindert wird.
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Diese
Aufgabe wird, ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen sowie zweckmäßige Ausgestaltungen
sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Beschreibung der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken
zur Huberweiterung für ein bestehendes Spannfutter einer
Maschine umfasst ein Gehäuse zur Anordnung eines Getriebes und
mindestens zwei Spannmitteln, die mittels des Getriebes eine lineare,
auf einen Mittelpunkt gerichtete Bewegung ausführen.
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Es
können Werkstücke, vorzugsweise rotationssymmetrische
Werkstücke zentrisch gespannt werden, wobei die Spannmittel
beim öffnen und Schließen eine synchrone Linearbewegung
ausführen.
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Der
Kern der Erfindung liegt darin, dass die Vorrichtung eine erste
Außenebene außerhalb des Gehäuses und
eine erste und zweite Innenebene innerhalb des Gehäuses
umfasst, wobei in der ersten Außenebene mindestens zwei
Spannmittelschlitten vorgesehen sind, welche eine Verzahnung aufweisen und
in die erste Innenebene hineinragen und welche in der ersten Innenebene
mit jeweils mindestens einem angeordneten Zahnhebel im Eingriff
stehen, wobei der mindestens eine Zahnhebel wiederum mit jeweils
einem Zahnrad in der zweiten, darunter liegenden Innenebene im Eingriff
steht und wobei eine Betätigung des Zahnrades in der zweiten
Innenebene zur Bewegung der Spannmittel mittels mindestens eines
Aktuators erfolgt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung können
Werkstücke mit kleinen sowie mit großen, beispielsweisen über
den maximalen Spanndurchmesser herkömmlicher Spannvorrichtungen
hinausgehende Durchmessern gespannt werden, wodurch ein Umrüsten
bzw. ein Austausch der Spannmittel oder der gesamten Vorrichtung
entfällt.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen,
dass das Gehäuse Durchbrüche auf der Rückseite
in Richtung des bestehenden Spannfutters, insbesondere zur Betätigung
des mindestens einen Aktuators aufweist, wobei vorzugsweise die
Durchbrüche für eine Aufnahme einer linearen Bewegung
des bestehenden Spannfutters vorgesehen sind. Das Gehäuse
kann mit der Unterseite des Gehäuses auf einem bestehenden
Spannfutter einer Maschine befestigt werden, wobei die Anzahl der
Durchbrüche auf die Anzahl der vorhandenen Spannbacken
des bestehenden Spannfutters angepasst ist. Dadurch kann der Aktuator
der erfindungsgemäßen Vorrichtung direkt mit einer
Spannfutterbacke des bestehenden Spannfutters verbunden werden,
wodurch die lineare Bewegung der Spannfutterbacke direkt auf den
Aktuator übertragen wird.
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In
einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ist es vorgesehen, dass der Aktuator als Doppelzahnschieber ausgebildet
ist. Der mit den Spannfutterbacken des vorhandenen Spannfutters verbundene
Doppelzahnschieber weist an seinen Enden jeweils eine Linearverzahnung
auf, welche im Eingriff mit jeweils einer Zahnradwelle stehen. Der Bewegungsablauf
des Doppelzahnschiebers in Verbindung mit der Zahnradwelle erfolgt
in einer ersten Innenebene des Gehäuses.
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Es
ist in einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, dass der Doppelzahnschieber eine lineare Bewegung ausführt
und die Zahnradwelle, vorzugsweise zwei Zahnradwellen dreht, wobei
jede Zahnradwelle drehfest mit einem Zahnhebel an einem Drehpunkt
verbunden ist und diesen schwenkt. Durch eine lineare Bewegung der Spannfutterbacken
des vorhandenen Spannfutters führt der Doppelzahnschieber
ebenfalls eine lineare Bewegung in gleicher Richtung aus, die über
die seitlich mit der Linearverzahnung im Eingriff stehenden Zahnradwellen
in eine Drehbewegung gewandelt wird. Auf Grund der Drehbewegung
der Zahnradwelle wird der Zahnhebel um seine Drehachse verschwenkt.
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Es
ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass
der als Linearschlitten ausgebildete Spannmittelschlitten eine Linearverzahnung
umfasst, welche mit einer an dem Zahnhebel angeordneten, einem Drehpunkt
gegenüberliegenden Verzahnung, vorzugsweise mit zwei Zahnhebeln symmetrisch
im Eingriff steht. Vorzugsweise weist der Spannmittelschlitten zwei
sich gegenüberliegende Linearverzahnungen auf, welche den
Eingriff von zwei Zahnhebeln vorsehen. Dies hat den Vorteil, dass
der Linearspannschlitten präzise geführt werden
kann.
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Überdies
ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass das Spannmittel zur Ausübung einer Spannkraft auf
ein zu haltendes Teil am Spannmittelschlitten angeordnet ist. Der Spannmittelschlitten
kann unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen, wobei
die Spannmittel zur Ausführung einer Spannkraft auf ein
zu haltendes Werkstück bzw. an den zu spannenden Durchmesser des
Werkstückes sowie an die Form des Werkstückes
angepasst werden können.
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Es
ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass
die Vorrichtung an ein bestehendes Spannfutter anbaubar bzw. in
die bestehende Spannmechanik integrierbar ist. Die für
die Vorrichtung erforderliche Bewegungsmechanik (Getriebe) kann
in einem separaten Gehäuse angeordnet werden, welches an
einem bestehenden Spannfutter befestigt werden kann. Die Integration
der erforderlichen Bewegungsmechanik (Getriebe) zum Spannen von
Werkstücken in ein vorhandenes Spannfutter ist ebenfalls
möglich. Die integrierte Ausführungsform der Vorrichtung
vermindert die Größe und das Gewicht gegenüber
der Ausführungsform eines separaten Gehäuses.
Des Weiteren ist es von Vorteil, dass eine auf einem bestehenden
Spannfutter befestigte Vorrichtung von diesem betätigt
werden kann, wodurch eine separate Betätigung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung entfällt.
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In
einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, dass eine Bewegung des Doppelzahnschiebers um eine
Strecke A eine vergrößerte Bewegung des Spannmittels
um eine Strecke B > A
erzeugt. Die seitlich an den Doppelzahnschieber eingreifende Zahnradwelle
erzeugt über den Zahnhebel mit dem vom Drehpunkt entfernt angeordneten
Zahnradsegment eine Drehbewegung, die aufgrund der Übersetzung
eine vergrößerte Linearbewegung der Spannmittel
erzeugt. Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
Figurenbeschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen
hervor.
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Dabei
zeigen:
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1:
eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit Doppelzahnschieber als Aktuator;
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2:
eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 1.
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In 1 ist
eine perspektivische Explosions-Darstellung einer Vorrichtung 1 zum
Spannen von Werkstücken dargestellt, welche ein Gehäuse 4, eine
Grundplatte 21, eine Gehäusewand 5 und
Deckplatten 6, 6A und 6B umfasst.
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Die
Vorrichtung 1 ist in der hier dargestellten Ausführungsform
der 1 zur Befestigung auf einem vorhandenen Spannfutter 2 einer
Maschine vorgesehen. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform
der Erfindung kann die nachfolgend beschriebene Bewegungsmechanik
in die Spannmechanik eines bestehenden Spannfutters integriert werden.
Die im Folgenden erwähnten Ebenen sind der 2 besser
zu entnehmen.
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Die
Grundplatte 21 weist auf ihrer zum vorhandenen Spannfutter 2 gerichteten
Oberfläche Durchbrüche 28 auf, die zur
Aufnahme einer linearen Hubbewegung der im bestehenden Spannfutter 2 verschiebbar
angeordneten Spannfutterbacken 3 vorgesehen sind.
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An
den Spanfutterbacken 3 des Spanfutters 2 wird
jeweils ein Doppelzahnschieber 10 mit entsprechenden Befestigungsmitteln
befestigt, wobei der Doppelzahnschieber 10 in einer zweiten
Innenebene 20 des Gehäuses 4 angeordnet
ist und die lineare Bewegung der Spannfutterbacke 3 an
nachfolgende Bewegungselemente der Vorrichtung 1 überträgt.
Der Doppelzahnschieber 10 weist auf der Stirnfläche
seiner beiden Enden jeweils eine Linearverzahnung 10A auf,
wobei die Linearverzahnung 10A jeweils mit einer Verzahnung
einer Zahnradwelle 11 im Eingriff steht.
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Die
Zahnradwelle 11 ist mittels eines Wellenstiftes 9 auf
der Oberfläche der Grundplatte 21 des Gehäuses 4 drehbar
gelagert, wodurch die Verzahnung der Zahnradwelle 11 mit
der Linearverzahnung 10A des Doppelzahnschiebers 10 in
der zweiten Innenebene 20 des Gehäuses 4 im
Eingriff steht. Die Zahnradwelle 11 weist an dem zahnfreien
Ende einen Wellenabschnitt auf, welcher im Drehpunkt eines Zahnhebels 12 mit
diesem im Eingriff steht. Der Wellenabschnitt der Zahnradwelle 11 ist
zusammen mit dem Zahnhebel 12 in einer ersten Innenebene 19 des Gehäuses 4 angeordnet.
Der Zahnhebel 12 weist eine seinem Drehpunkt gegenüberliegende
Verzahnung auf, welche als Zahnkranzsegment 16 in der ersten
Innenebene 19 des Gehäuses 4 im kämmenden
Eingriff mit einer Linearverzahnung 17 eines Spannmittelschlittens 13 steht.
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Ausgehend
von einer Linearbewegung der Spannfutterbacken 3 des vorhandenen
Spanfutters 2 führt der Doppelzahnschieber 10 eine
den Spannfutterbacken 3 gleichgerichtete Linearbewegung
aus. Auf Grund der seitlich am Doppelzahnschieber 10 angeordneten
Linearverzahnungen 10A, die jeweils im Eingriff mit einer
Zahnradwelle 11 stehen, wird die Linearbewegung des Doppelzahnschiebers 10 in eine
Drehbewegung gewandelt. Die Zahnradwelle 11 überträgt
ihre Drehbewegung auf den Zahnhebel 12, wobei das dem Drehpunkt
des Zahnhebels 12 gegenüberliegende Zahnkranzsegment 16 eine
Drehbewegung im Abstand zum Drehpunkt ausführt. Vorzugsweise
sind in der ersten Innenebene 19 des Gehäuses 4 auf
jedem Doppelzahnschieber 10 zwei Zahnhebel 12 angeordnet,
die mit den sich gegenüberliegend angeordneten Linearverzahnungen 17 des
Spannmittelschlittens 13 im Eingriff stehen.
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Die
Deckplatten 6, 6A und 6B des Gehäuses 4 sind
als segmentförmige Deckplatten 6, 6A, 6B ausgebildet
und werden über entsprechende Distanzhülsen 7 in
einem Abstand zur Grundplatte 21 mittels Befestigungsmitteln 15 befestigt.
Zwischen den angeordneten Deckplatten 6, 6A und 6B bilden sich
Schlitze, die von den Spannmittelschlitten 13 durchgriffen
sind.
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Der
obere Bereich eines Spannmittelschlittens 13, welcher die
Deckplatte 6, 6A und 6B durchragt, ist
mit einem weiteren Spannmittel 14 bestückbar,
beispielsweise in Form eines Zylinderstiftes, wobei die Position
des Spannmittels 14 auf dem Spannmittelschlitten 13 variabel
ist. Der über die Deckplatte 6, 6A und 68 durchragende
Bereich des Spannmittelschlittens 13 bildet mit den Spannmitteln 14 eine
erste Außenebene 18 des Gehäuses 4.
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In
der ersten Außenebene 18 des Gehäuses 4 erfolgt
der Spannvorgang eines Werkstückes auf einer Maschine.
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Die
Bewegung des Doppelzahnschiebers 10 erzeugt eine vergrößerte
Bewegung des Spannmittels 14 aufgrund der unterschiedlichen
Anzahl der Zähne der Zahnradwelle 11 gegenüber
dem Zahnkranzsegment 16 des Zahnhebels 12 und
der Hebellänge. In der dargestellten Ausführungsform
nach 1, ist der Doppelzahnschieber 10 als
Aktuator der Vorrichtung 1 vorgesehen, welcher die lineare Bewegung
der Spannfutterbacken 3 eines vorhandenen Spannfutters 2 über
die nachfolgenden Bewegungselemente in der Vorrichtung 1 auf
die Spannmittelschlitten 13 überträgt.
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Darüber
hinaus weist die Grundplatte 21 vorzugsweise eine zentrale
Bohrung (kein Bezugszeichen) auf, welche als Energiedurchführung
oder als mechanische Durchführung verwendbar ist.
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In 2 ist
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nach 1 dargestellt,
welche ein Gehäuse 4 umfasst, dass an einem vorhandenen
Spannfutter 2 befestigt ist.
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Aufgrund
der Anordnung der erforderlichen Bewegungselemente in unterschiedlichen
Ebenen des Gehäuses 4 ist die Vorrichtung 1 in
einem großen Spannbereich zum schnellen Spannen von Werkstücken
aus weichen und harten Materialien auf einer Maschine einsetzbar
und trotzdem kompakt.
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Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellten Ausführungsformen
beschränkt, sie umfasst vielmehr all diejenigen Ausgestaltungen,
die vom erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Spannfutter
- 3
- Spannfutterbacke
- 4
- Gehäuse
- 5
- Gehäusewand
- 6
- Deckplatte
- 6A
- Deckplatte
- 6B
- Deckplatte
- 7
- Distanzhülse
- 8
- Zylinderstift
- 9
- Wellenstift
- 10
- Doppelzahnschieber
(Aktuator)
- 10A
- Linearverzahnung
(Doppelzahnschieber)
- 11
- Zahnradwelle
- 12
- Zahnhebel
- 13
- Spannmittelschlitten
- 14
- Spannmittel
- 15
- Befestigungsmittel
(Gewindeschraube)
- 16
- Zahnkranzsegment
- 17
- Linearverzahnung
- 18
- erste
Außenebene
- 19
- erste
Innenebene
- 20
- zweite
Innenebene
- 21
- Grundplatte
- 22
- nicht
belegt
- 23
- nicht
belegt
- 24
- nicht
belegt
- 25
- nicht
belegt
- 26
- nicht
belegt
- 27
- nicht
belegt
- 28
- Durchbruch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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