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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für Werkstücke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Um komplexe Werkstücke oder Werkzeuge wie beispielsweise Schnittmesser und Umformbacken besonders gut bearbeiten zu können, müssen diese in einer optimalen Bearbeitungsposition gehalten werden können. Üblicherweise wird solch ein Werkstück dafür in einem oder mehreren Maschinenschraubstöcken eingespannt. Ein Werkstück ist häufig asymmetrisch und/oder schwer und damit entsprechend schwierig einzuspannen. Nachteilig ist dabei, dass insbesondere ein großes Werkstück gegebenenfalls von zwei oder mehreren Personen gemeinsam eingespannt werden muss. Bei einem für eine weitere Bearbeitung notwendigen Positionswechsel des Werkstücks müssen die Maschinenschraubstöcke geöffnet werden, sodass das Werkstück nicht mehr gehalten ist, sodass dieses herunterfallen kann.
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Die
DE 43 07 058 A1 beschreibt bereits eine Spannvorrichtung für Werkstücke, mit einem ersten Vorrichtungsteil mit einer Kugel, welche in einer Kugelaufnahme eines zweiten Vorrichtungsteils aufgenommen ist. Die Kugel ist dabei Teil eines Kugelgelenks, mittels welchem eine translatorische Bewegung eines Spannkolbens in eine Kippbewegung eines als Hebel ausgebildeten Spannelements übersetzbar ist, sodass dieser Hebel Werkstücke auf Maschinentischen, Vorrichtungen oder Paletten einspannen kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung für Werkstücke zu schaffen, mittels welcher ein Werkstück besonders gut gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind den übrigen Patentansprüchen angegeben.
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Um eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welcher sich Werkstücke besonders gut halten lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kugelaufnahme durch zwei Spannelemente gebildet ist, welche mittels einer Spanneinrichtung zwischen einer die Kugelstellung festlegenden Spannstellung und einer die Kugel freigebenden Offenstellung relativ zueinander verstellbar sind. Das Werkstück wird dabei beispielsweise für die Dauer einer Bearbeitung unter Vermittlung anderer Zwischenbauteile an der Kugel befestigt. In der Spannstellung ist die Kugel mittels der Spanneinrichtung so fixiert, dass das Werkstück bearbeitet werden kann, ohne sich zu bewegen. Dafür wird die Kugel beispielsweise mittels eines Spannhebels zwischen den zwei – als Spannplatten ausgebildeten – Spannelementen eingespannt.
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In der die Kugel freigebenden Offenstellung ist das Werkstück weiter an der Kugel gehalten, allerdings erlaubt die Offenstellung das Schwenken und Drehen der Kugel in der Kugelaufnahme und damit des Werkstücks an der Spannvorrichtung. Entsprechend kann eine Position des Werkstücks in der Spannvorrichtung besonders einfach verändert werden. Insbesondere ist dies auch bei besonders schweren Werkstücken gegebenenfalls nur mit einer Person möglich. Dadurch, dass das Werkstück an der Kugel auch in der Offenstellung gehalten ist, kann es während einer Positionsveränderung nicht herunterfallen, sodass es also auch besonders sicher gehalten ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Spannelemente in der Offenstellung durch ein Federelement der Spanneinrichtung mit einer Vorspannkraft beaufschlagt sind, wodurch die Kugel in ihrer Position innerhalb der Kugelaufnahme auch bei der Offenstellung der Spanneinrichtung verbleibt und durch eine insbesondere manuelle Verstellkraft verstellbar ist. Hierfür werden beispielsweise die zwei die Kugel haltenden Spannplatten mit einer Federkraft auch in der Offenstellung gegeneinander gespannt. Dadurch wird die Kugel, und damit auch das von der Spannvorrichtung gehaltene Werkstück, auch in der Offenstellung zunächst in seiner Position fixiert. Hierdurch wird insbesondere eine ungewollte Veränderung der Position des Werkstücks verhindert, welche sonst zu einer Beschädigung des Werkstücks und/oder der Spannvorrichtung führen könnte. Gleichzeitig wird einem Nutzer der Spannvorrichtung dennoch ermöglicht, die Position des Werkstücks manuell zu verändern.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Vorrichtungsteil einen an der Kugel angeordneten Bolzen umfasst, an dem ein Befestigungselement zum Befestigen des Werkstücks angeordnet ist. Bei dem Befestigungselement kann es sich beispielsweise um einen Platte mit Gewindebohrung unterschiedlicher Größe handeln, an dem das Werkstück leicht und schnell angeschraubt werden kann und dann sicher gehalten ist. Der an der Kugel angeordnete Bolzen ermöglicht eine von der Kugel beabstandete Befestigung des Werkstücks an der Spannvorrichtung, sodass größere Werkstücke gehalten werden können und/oder ein von der Spannvorrichtung gehaltenes Werkstück in einem größeren Schwenk- und/oder Drehbereich in seiner Position relativ zu der Spanneinrichtung bewegt werden kann. Bolzen und Kugel können beispielsweise einteilig als besonders kostengünstiger Kugelgelenkbolzen ausgebildet sein und das Befestigungselement an diesem Bolzen für eine besonders sichere Verbindung verschraubt und/oder verschweißt sein. Das Befestigungselement ermöglicht es, dass auch besonders große und/oder schwere Werkstücke nur von einer Person alleine an der Spannvorrichtung befestigt werden können, gegebenenfalls noch unter Zuhilfenahme eines Kranes.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Spanneinrichtung einen zwischen einer Bedienstellung und einer Sicherheitsstellung verstellbaren Spannhebel umfasst und ein Federrückstellelement den Spannhebel automatisch in die Sicherheitsstellung verstellt. Der Spannhebel kann lediglich in der Bedienstellung die Spanneinrichtung zwischen der die Kugel festlegenden Spannstellung und der die Kugel freigebenden Offenstellung verstellen. In der Sicherheitsstellung des Spannhebels ist dies dagegen nicht möglich. Damit wird ein ungewolltes Verstellen, beispielsweise durch ein unbeabsichtigtes Stoßen gegen den Spannhebel, der Spanneinrichtung von der Spannstellung in die Offenstellung besonders gut verhindert, welches andernfalls zu einer ungewollten Positionsveränderung des Werkstücks und/oder einer Beschädigung der Spanneinrichtung und/oder des Werkstücks führen könnte. Das Federrückstellelement kuppelt also den Spannhebel automatisch in die Sicherheitsstellung aus, in welcher er sich frei ohne ein Moment bewegen kann.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn an der Spannvorrichtung eine Befestigungseinrichtung angeordnet ist. Bei dieser Befestigungseinrichtung kann es sich beispielsweise um einen Schraubstock handeln, mittels welchem die Spannvorrichtung an einem Arbeitstisch festlegbar ist. Mittels dieser Befestigungseinrichtung kann die Spannvorrichtung also in vorteilhafter Weise an einem Arbeitsplatz oder an einer Maschine fixiert werden.
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Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Befestigungseinrichtung höhenverstellbar und/oder drehbar ist. Damit kann die Position des durch die Spannvorrichtung gehaltenen Werkstücks besonders frei gewählt werden, was ein sicheres, leichteres und ergonomischeres Arbeiten ermöglicht. Eine technisch günstige Bearbeitungsposition und/oder die ergonomisch günstige Bearbeitungsposition kann gegebenenfalls auch die Qualität des fertig bearbeiteten Werkstücks besonders erhöhen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in:
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1a–c verschiedene Perspektivansichten einer Spannvorrichtung für Werkstücke, mit einem ersten Vorrichtungsteil mit einer Kugel, welche in einer Kugelaufnahme eines zweiten Vorrichtungsteils aufgenommen ist, wobei die Kugelaufnahme durch zwei Spannelemente gebildet ist, welche mittels eines Spanneinrichtung zwischen einer die Kugel festlegenden Spannstellung und einer die Kugel freigebenden Offenstellung relativ zueinander verstellbar sind;
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2 eine Perspektivansicht der Spannvorrichtung gemäß 1a–c mit einer Befestigungseinrichtung;
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3a–d verschiedene Perspektivansichten eines der Spannelemente der Spanneinrichtung gemäß 1a–c; und in
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4a–c mehrere Perspektivansichten der Spannvorrichtung gemäß 2 mit einem damit gehaltenen Werkstück.
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Die 1a bis 1c zeigen in verschiedenen Perspektivansichten eine Spannvorrichtung 10 für Werkstücke. Der erste, hier oben angeordnete Vorrichtungsteil 12 umfasst dabei eine Kugel 14 mit einem daran einstückig befestigten Bolzen 16, welche auch zusammen als Kugelgelenkbolzen 18 bezeichnet werden. An dem Bolzen 16 ist ein als Platte ausgebildetes Befestigungselement 20 angeschraubt, wobei diese Schraubverbindung anschließend zusätzlich verschweißt ist. Das Befestigungselement 20 umfasst mehrere Gewindebohrungen 22, welche paarweise die gleiche Größe aufweisen. Im vorliegenden Fall handelt es sich beispielsweise um Standardgewinde jeweils der Größe M10, M12 und M16. Daran kann besonders leicht und schnell ein Werkstück 24, wie es in 4a bis 4c in einer Perspektivansicht der Spannvorrichtung 10 gezeigt ist, angeschraubt und so an der Spannvorrichtung befestigt werden.
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Die Kugel 14 ist in einer durch zwei Spannelemente 26, 28 gebildeten Kugelaufnahme 30 des zweiten Vorrichtungsteils 32 aufgenommen. Das hier im Wesentlichen oberhalb der Kugel 14 angeordnete erste Spannelement 26 ist im Wesentlichen als Platte ausgebildet, in der eine Öffnung einen Teil der Kugelaufnahme 30 bildet. Das untere Spannelement 28 umfasst im vorliegenden Fall eine obere Platte 34, welcher mit einem Winkel von ca. 135° zu einer vertikal stehenden Platte 36 angeordnet ist, welche auf einer Befestigungsplatte 38 angebracht ist. Zwischen den Platten 34, 36 und der Befestigungsplatte 38 ist quer eine weitere Stützplatte 40 zur Versteifung des unteren Spannelements 28 angeordnet, sodass es besonders hohe Lasten aufnehmen kann. Alle Platten 34,36, 38, 40 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel miteinander verschweißt. Die oberste Platte 34 des Spannelements 28 weist dabei eine mittige Öffnung auf, welche die Kugelaufnahme 30 bildet.
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Das Spannelement 28 ist mit dem Spannelement 26 an einer Seite über Schraubverbindungen 42 miteinander verbunden und an der anderen Seite mit einer als Spannhebel 44 ausgebildeten Spanneinrichtung 46. Mittels dieses Spannhebels 44 können die beiden Spannelemente 26, 28 so stark gegeneinander gezogen werden, dass die Spanneinrichtung 46 in eine die Kugel 14 festlegende Spannstellung verstellt wird. Dies ermöglicht dann eine Bearbeitung des Werkstücks 24, ohne dass es oder die Kugel 14 dadurch bewegt wird.
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Für eine Positionsveränderung des Werkstücks 24 kann mittels des Spannhebels 44 die Spanneinrichtung 46 in eine die Kugel 14 freigebende Offenstellung verstellt werden, indem die Spannelemente 26, 28 weniger stark gegeneinander gezogen werden. Verschiedene beispielhafte Bearbeitungspositionen des Werkstücks 24 sind in den Perspektivansichten der 4a bis 4c gezeigt. Dabei ist zu sehen, dass im vorliegenden Fall der erste Vorrichtungsteil 12 mit dem an dem Befestigungselement 20 gehaltenen Werkstück 24 mittels der Kugel 14 um 360° drehbar ist und um 90° schwenkbar ist relativ zum zweiten Vorrichtungsteil 32. Die Drehbewegung ist in 4a bis 4c durch den Pfeil 48 veranschaulicht, die Schwenkbewegung durch den Pfeil 50. Das Werkstück 24 kann also auch bei einer Positionsveränderung weiter von der Spannvorrichtung gehalten werden. Dadurch können insbesondere Arbeitsunfälle durch ein unbeabsichtigt herunterfallendes Werkstück 24 während der Positionsveränderung vermieden werden.
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Auch ein Befestigen des Werkstücks 24 an der Spannvorrichtung 10 ist aufgrund des möglichen Drehens und Schwenkens besonders einfach möglich. Beispielsweise kann das Werkstück 24 mittels eines Krans zu der Spannvorrichtung 10 transportiert werden und an dieser in einer weitestgehend beliebigen räumlichen Lage befestigt werden. Erst danach muss das Werkstück 24 für eine Bearbeitung ausgerichtet werden. Diese Ausrichtung kann leicht von einer einzelnen Person bewirkt werden, während ein direktes Befestigen des Werkstücks 24 an einer Befestigungs- beziehungsweise Spannvorrichtung in einer Bearbeitungsposition gegebenenfalls nur mit großem Aufwand möglich ist und erneut das Risiko eines Herunterfallens des Werkstücks 24 birgt.
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Wie beispielsweise in 1a und 1c gut zu erkennen ist, umfasst die Spanneinrichtung 46 ein dem Spannhebel 44 angeordnetes Federelement 52. Damit werden die Spannelemente 26, 28 mit einer Vorspannkraft beaufschlagt, welche sie gegeneinander drückt und wodurch die Kugel 14 in ihrer Position innerhalb der Kugelaufnahme 30 auch in einer Offenstellung der Spannvorrichtung 10 zunächst verbleibt. Dadurch werden in vorteilhafter Weise beispielsweise Arbeitsunfälle vermieden, da schon vor einem endgültigen Fixieren der Kugel 14 in der Spannstellung der Spannvorrichtung 10 die Kugel 14 durch die Vorspannung mittels des Federelements 52 gegen ein unbeabsichtigtes Bewegen und damit ein unbeabsichtigtes Herunterschnappen des Werkstücks 24 gesichert ist. Gleichzeitig kann das Werkstück 24 in seiner Position durch eine manuelle Verstellkraft leicht geschwenkt und gedreht werden.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die einen Spannhebel 44 umfassende Spanneinrichtung 46 zwischen einer Bedienstellung und einer Sicherheitsstellung verstellt wird und durch ein nicht gezeigtes Federrückstellelement automatisch in die Sicherheitsstellung verstellt wird. In 1a und 1c ist beispielsweise zu erkennen, dass der Spannhebel 44 ausgekuppelt ist, was der Sicherheitsstellung entspricht. In dieser Sicherheitsstellung kann der Spannhebel 44 die Spannvorrichtung 10 nicht mehr zwischen der Spannstellung und der Offenstellung verstellen. Ein Benutzer der Spannvorrichtung 10, der unbeabsichtigt gegen den Spannhebel 44 stößt, kann damit die Spannvorrichtung 10 nicht mehr lösen. Damit ist also auch ein unbeabsichtigtes Bewegen des Werkstücks 24 besonders effektiv verhindert. Da sich der Spannhebel 44 in der Sicherheitsstellung drehmomentfrei bewegen lässt, wird auch eine Verletzung einer Person durch das Stollen gegen den Spannhebel besonders gut verhindert. Weiterhin lässt sich der Spannhebel 44 so problemlos, auch ohne ein Verstellen der Spanneinrichtung, aus einer störenden Position wegdrehen. Um den Spannhebel in die Bedienstellung zu bewegen, muss dieser axial in Richtung des Federelements 52 gedrückt werden, was in 1c durch den Pfeil 54 veranschaulicht ist. Damit wird der Spannhebel 44 eingekuppelt und es kann die Spannkraft auf die beiden Spannelemente 26 und 28 durch ein Drehen des Spannhebels 44 erhöht oder verringert werden.
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2 zeigt in einer Perspektivansicht, wie die Spannvorrichtung 10 an einer Befestigungseinrichtung 56 angeordnet ist. Dafür ist die Befestigungsplatte 38 des Spannelements 28 mit einer korrespondierenden Befestigungsplatte 58 der Befestigungseinrichtung 56 verschraubt. Die Befestigungseinrichtung 56 ist höhenverstellbar, was durch den Pfeil 60 dargestellt wird. Dadurch kann auch die Höhe der Bearbeitungsposition des Werkstücks 24 beispielsweise über eine Strecke von 250 mm eingestellt werden. Die Befestigungseinrichtung 56 ist dabei genauso drehbar wie die Spannvorrichtung 10, sodass die Spannvorrichtung 10 besonders gut für eine Schwenkbewegung ausgerichtet werden kann. Weiterhin umfasst die Befestigungseinrichtung 56 ein Schraubstockelement 62, mittels welchem die in 2 gezeigte Spannvorrichtung 10 bzw. Befestigungsvorrichtung 56 an einem Arbeitstisch 64 festgelegt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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