DE102014112843A1

DE102014112843A1 - Nullpunkt-Spannsystem

Info

Publication number: DE102014112843A1
Application number: DE102014112843.5A
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2016-03-10
Anticipated expiration: 2034-09-06
Also published as: DE102014112843B4

Abstract

Mit einem erfindungsgemäßen Nullpunktspannsystem wird die präzise Bearbeitung von Werkstücken erleichtert. Ein Nullpunktspannsystem umfasst mindestens einen Spannbock (5) und einen Unterbau (81) als Fügekörper (5, 81). Ein erster Fügekörper (5, 81) weist in einem ersten, plattenartig ausgedehnten Bereich (151) mindestens ein Aufnahmeloch (83) und eine Feststelleinrichtung (85) auf. Ein zweiter Fügekörper (81, 5) weist auf einer dem ersten Fügekörper (5, 81) zugeordneten Seite mindestens einen Konturzapfen (87) auf. Der mindestens eine Konturzapfen (87) ist in einem Bereich des mindestens einen Aufnahmelochs (83) von der Feststelleinrichtung (85) feststellbar. Das Aufnahmeloch (83) hat eine Wandung (84‘), die sich stufenlos bis zu einer Auflagefläche (169) des Fügekörpers (5, 81) erstreckt. Der Konturzapfen (87) passt in das mindestens eine Aufnahmeloch (83) des Nullpunktspannsystems. Weiter betrifft die Erfindung ein Nullpunkspannverfahren, das in einem Nullpunktspannsystem ausführbar ist. Dabei führt die Feststelleinrichtung (85) den vier Schubleisten (123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘) eine verzweigte Spannkraft diagonal gegensinnig zu. Jede der vier Schubleisten (123) an dem zugeordneten Konturzapfen (87) nimmt durch eine jeweilige Rückkopplung einer Gegenkraft eine Ausgleichsstellung ein.

Description

Nullpunkt-Spannsystem
Die vorliegende Erfindung betrifft vorteilhafte Weiterentwicklungen eines Spannsystems, wie eines Nullpunktspannsystems, das insbesondere in Werkzeugmaschinen, wie Fräsmaschinen, genutzt werden kann. Die vorteilhaften Weiterentwicklungen werden zumindest teilweise durch einzelne Komponenten eines Spannsystems, wie einer Komponente eines Nullpunktspannsystems, eines Zentrierspanners oder eines Spannbacken-Schnellverschluss-Systems, verwirklicht. Die Anordnung und ihre Komponenten, die Teile von Spann- und Verschlusssystemen sind, ermöglichen u. a. eine höchstpräzise Positionierung von Werkstücken, obwohl es reicht, wenn zumindest einige Komponenten in groben Toleranzbereichen gefertigt sind. Die Vorliegende Erfindung betrifft also ein Nullpunktspannsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Nullpunktspannverfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 17.
Stand der Technik
Technische Entwicklungen im Bereich der Materialbearbeitung z. B. durch Fräsen, Bohren oder Drehen verfolgen seit zahlreichen Jahren nicht nur die Optimierung der eigentlichen Bearbeitungswerkzeuge, sondern auch die Weiterentwicklung von Haltevorrichtungen für die zu bearbeitenden Werkstücke. So sind Schraubstöcke bekannt, mit denen Werkstücke eingespannt werden können, wobei deren Spannbacken parallel aufeinander zu geführt sind, wie z. B. aus der Patentschrift DE 434 194 (Inhaber: H. Adorno; Anmeldetag: 11.03.1924) hervorgeht. Eine Auswechslung der Spannbacken wird hierbei durch Ausstattung des Spannbackenträgers mit U-förmigen Vorsprüngen erleichtert. Die Anordnung eines Schraubstocks auf einer Grundplatte und die Fixierung des Schraubstocks mit Keilen, die durch eine Schraube einstellbar sind, wird in der Patentschrift DE 416 377 (Inhaber: H. Busch; Anmeldetag: 27.09.1923) für einen Werkbankschraubstock beschrieben.
Als eine frühe Entwicklung eines Maschinenschraubstocks, der das Einrichten von Werkstücken beim Einspannen dieser Werkstücke auf Bearbeitungsmaschinen erleichtern soll, benennt die Patentschrift DE 461 399 (Inhaberin: Maschinenfabrik Franz Fuchs; Anmeldetag: 09.08.1925) bereits zahlreiche Merkmale, die auch spätere Weiterentwicklungen noch zeigen. Hierzu zählen das einwandfreie Einspannen auch unregelmäßig geformter Werkstücke, eine gleichmäßige Annäherung der Spannbacken zu einem Drehpunkt und die Einstellung eines Bearbeitungswinkels eines Werkstücks oder einer Position eines Werkstücks sowie eine gute Zugänglichkeit mit Werkzeugen auch zu kleinen Werkstücken. Eine gleichmäßige Bewegung von Spannbacken zueinander wird durch eine Schraubenspindel ermöglicht. Von der Schraubenspindel werden Gleitstücke geführt, auf denen jeweils Stufenbacken angeordnet sein können. Eine Auswechslung der Stufenbacken durch besondere Spezialbacken soll laut DE 461 399 möglich sein. Wie insbesondere aus hervorgeht, sind die Spannbacken mit Schrauben sowie mit Zapfen auf den Gleitstücken befestigt. Die Schrauben sind in Bohrungen versenkt von oben durch die Spannbacken und in einer rechtwinkeligen Richtung bezogen auf die Schraubenspindel in die Gleitstücke eingedreht.
Zahlreiche Aspekte dieser historischen Modelle für Schraubstöcke finden sich auch in späteren Weiterentwicklungen wieder, wie z. B. bei dem Zentrierspanner mit Trägerplatte aus der Offenlegungsschrift DE 10 2007 006 078 A1 (Anmelderin: Lang Technik GmbH; Anmeldetag: 02.02.2007), durch den die Möglichkeiten zur Lagefixierung von zu bearbeitenden Werkstücken weiter verbessert werden sollen. Auch hierbei sollen mit einer Spindel zwei Schlitten, die zum Spannen jeweils eine Spannbacke tragen, aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Einzelne Führungsnuten an einem Grundkörper werden als vorteilhaft angesehen.
Zur Verbesserung einer Wiederholgenauigkeit der Positionierung einer Spanneinrichtung kann, wie in der Druckschrift DE 101 55 077 B4 (Inhaber: G. Lang; Anmeldetag: 09.11.2001) festgehalten, eine Bezugsebenenplatte vorgesehen sein. An der Bezugsebenenplatte sind mit einer Festzieheinrichtung Spann- und Positionierbolzen, die an einer Spannplatte einer Werkstückaufnahmeeinrichtung befestigt sind, fixiert. Die Spann- und Positionierbolzen weisen spezielle Zentrierränder auf, mit denen sie in Zentrierringe, die in eine ebene Spannfläche eingelassen sind, zur Zentrierung eingesetzt werden können. Die Festzieheinrichtung, die in der Bezugsebenenplatte angeordnet ist, drückt beim Festziehen gegen die Spann- und Positionierbolzen, sodass diese verbogen werden und auf Bezugsflächen zur Fixierung aufliegen. Auf diese Weise werden die Bezugsebenenplatte und die Werkstückaufnahmeeinrichtung in einer aufeinander senkrecht stehenden Richtung, die in der Druckschrift als x-Richtung bezeichnet wird, fest miteinander verbunden. Eine Positionierung der Werkstückaufnahmeeinrichtung in zur x-Richtung als y-Richtung und als z-Richtung zu bezeichnende Richtungen erfolgen mit den Spann- und Positionierbolzen, die im Viereck und zwar koaxial zu den jeweiligen Spannöffnungen angeordnet sind. Der Spann- und Positionierbolzen erstreckt sich zylindrisch mit einem geringeren Durchmesser als der Zentrierrand, wobei der Durchmesser des Zylinderabschnitts um wenige zehntel oder hundertstel Millimeter geringer als der Durchmesser der Spannöffnung herzustellen sei.
Weitere Details von Spanneinrichtungen bzw. der Zentrierspanner der Lang Technik GmbH lassen sich z. B. den Druckschriften DE 198 16 328 C1 (Anmeldetag: 11.04.1998), DE 10 2007 008 132 A1 (Anmeldetag: 19.02.2007), DE 20 2007 014 731 U1 (Anmeldetag: 19.10.2007), DE 10 2007 004 057 B3 (Anmeldetag: 22.01.2007), DE 10 2007 003 673 D3 (Anmeldetag: 18.01.2007), WO 03/039 807 A1 (Prioritätstag: 09.11.2001) und EP 1 946 890 A1 (Anmeldetag: 21.12.2007) entnehmen.
Ein weiteres Beispiel für eine Nullpunkt-Spann-Vorrichtung findet sich auch in der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2010 010 413 U1 (Inhaberin: Kressel AG; Anmeldetag: 09.07.2010) und in der Offenlegungsschrift DE 10 2010 013 912 A1 (Anmelderin: Schunk GmbH & Co. KG Spann- und Greiftechnik; Anmeldetag: 01.04.2010).
Ein Nachteil der im Stand der Technik bekannten Spannvorrichtungen besteht darin, dass für eine hohe Spanngenauigkeit enge Fertigungstolleranzen einzuhalten sind.
Aufgabenstellung
Die vorliegende Erfindung soll die präzise Bearbeitung von Werkstücken erleichtern. Werkstücke sollen schnell einspannbar sein. Das Einspannen von Werkstücken mit unterschiedlicher Formgestaltung oder von asymmetrisch geformten Werkstücken soll ohne komplizierte Anpassungen des Spannsystems und ohne zusätzliche Adapter zwischen Werkstück und der das Werkstück haltenden Spannbacke möglich sein. Dieser Umstand führt mitunter zu einer erheblichen Verschlechterung einer Positioniergenauigkeit eines Werkstücks, was insbesondere bei einer CNC-gesteuerten Serienherstellung unerwünscht ist. Ein Spannsystem bietet eine besondere Flexibilität, wenn das Spannsystem aufgrund seiner Art in verschiedenen Werkzeugmaschinen und für verschiedene Bearbeitungsarten verwendbar ist.
Erfindungsbeschreibung
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Nullpunktspannsystem nach Anspruch 1 gelöst. Ein geeignetes Verfahren zur Lösung der gestellten Aufgabe ist das Nullpunktspannverfahren nach Anspruch 17. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen vorgesehen.
Eine Materialbearbeitung, z. B. von Holz, Metall oder Kunststoff, bei der ein Spannsystem zum Einsatz kommt, findet oft automatisiert innerhalb von Bearbeitungsmaschinen statt, die mehrere Bearbeitungsschritte in einem Programmablauf ausführen. Derartige Maschinen gibt es z. B. als CNC-Maschinen. In einer Materialbearbeitungsmaschine wird ein Werkstück gehaltert. Relativ zu einer Position des Werkstücks oder auch einer Orientierung des Werkstücks wird ein Werkzeughalter mit austauschbaren Werkzeugen, wie ein Bohrer oder ein spanabhebender Fräser, geführt. Position und Orientierung werden auch als Stellung bezeichnet. Eine Stellung kann z. B. dadurch eingenommen werden, dass gezielt Koordinaten, die in eine Computersteuerung der Bearbeitungsmaschine eingegeben wurden, angefahren werden. Durch ein Werkzeug erfolgt ein Materialabtrag oder ein Materialauftrag, wie z. B. ein Verschweißen, an dem Werkstück. Die Position der Materialbearbeitung wird durch die Position des Werkstücks und durch die Position des Werkzeugs festgelegt. In dem Bearbeitungsablauf, der Einfluss auf das Werkstück nimmt, kann die Position des Werkstücks geändert werden. Um eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit zu ermöglichen, müssen das relative Bezugssystem zwischen Werkzeug und Werkstück bei einer Lageveränderung des Werkstücks erhalten bleiben. Der Nullpunkt ist ein Bezugspunkt des räumlichen Koordinatensystems, das dem Werkstück zuordenbar ist und der möglichst unverändert bleibt. Besonders flexibel sind Mehrachsenpositionierungen, wie Dreiachsenpositionierungen oder Fünfachsenpositionierungen. Die Flexibilität wird noch weiter gesteigert, wenn ein Halter, insbesondere eines Werkstücks, der auch als Spannsystem bezeichnet werden kann, bezüglich der Achsen drehbar ist. Die Bearbeitung des Werkstücks an mindestens einer Seite, vorzugsweise an fünf Seiten, wird ermöglicht, wobei eine sechste Seite des Werkstücks dem Halter zugeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Nullpunktspannsystems als Halter für ein Werkstück. Ein Nullpunktspannsystem umfasst eine Mehrzahl von Komponenten, deren Zusammenwirken so abgestimmt ist, dass bei einer Veränderung an dem Nullpunktspannsystem, z. B. beim Austausch eines Werkstücks, ein Nullpunkt, der auch als Koordinatenbezugspunkt der Bearbeitungsmaschine für das Werkstück bezeichnet werden kann, im Wesentlichen unverändert bleibt. Einzelne Komponenten des Nullpunktspannsystems können ausgewechselt werden, ohne dass der Nullpunkt mit einer anderen Position festzulegen ist. Es kann auch gesagt werden, das Nullpunktsystem bzw. der Nullpunktbezug bleibt ortsfest. Allerdings können ein Nullpunktspannsystem und die in dem Nullpunktspannsystem enthaltenen Komponenten auch außerhalb einer Bearbeitungsmaschine, beispielsweise auf einer Werkbank oder in einem Schraubstock verbaut, genutzt werden. Die Bearbeitung eines Werkstücks, insbesondere bei zwei Bearbeitungsstellungen oder zwei Bearbeitungsorten an einem Werkstück, ist mit einer Präzision ausführbar, die unterhalb der Fertigungstoleranzen für das Nullpunktspannsystem anzusiedeln sind. Die Zeit, die für eine Anpassung des Spannsystems oder einer der Komponenten des Spannsystems, insbesondere des Nullpunktspannsystems oder des Spannbacken-Schnellverschlusssystems, für die Halterung eines Werkstücks erforderlich ist, ist sehr kurz. Werden die Zeiten für ein Umspannen, also die Umspannzeiten gemessen, sticht ein System in Übereinstimmung mit den beigeschlossenen Zeichnungen auch dadurch hervor, dass die Zeiten des Umspannens bei Nutzung des Nullpunktspannsystems äußerst kurz sind, im Vergleich zu vielen bisher verfügbaren Spannsystemen um Sekunden schneller. Die hohe Spanngenauigkeit ist durch Fertigung der Komponenten mit konventionellen Materialbearbeitungsmaschinen erzielbar. Präzisionsfördernd ist nach einem Aspekt die Konfiguration bzw. die Anordnung der Komponenten des Spannsystems. Nach einem weiteren Aspekt ist die schlüssige Abstimmung der Geometrie einzelner Komponenten aufeinander besonders vorteilhaft. Weitere nützliche Aspekte sind das Vorsehen eines Spiels an ausgewählten Komponenten oder auch ein korreliertes Zusammenwirken einer Mehrzahl von Komponenten, insbesondere in einer dynamischen Phase eines Stell-, Spann- oder Auswechselvorgangs, insbesondere des Werkstücks.
Eine erste Komponente eines Spannsystems, die auch als Fügekörper bezeichnet werden kann, kann ein Unterteil sein. Eine zweite Komponente des Nullpunktspannsystems, die ebenfalls als Fügekörper bezeichnet werden kann, kann ein Spannbock sein. Das Nullpunktspannsystem kann also mehrere Fügekörper haben. Die einzelnen Fügekörper sind in einer bestimmungsgemäßen Verwendung dazu vorgesehen, mit einander verbunden bzw. zusammengefügt zu werden.
In einem Spannsystem sind eine Mehrzahl von Komponenten vorgesehen, über die ein Werkstück an einem Unterteil, der z. B. einen Unterbau umfasst, befestigbar ist. Der Unterbau kann Teil einer Werkstückbearbeitungsmaschine, wie z. B. ein Werktisch, sein. Der Unterbau kann auch an einer Werkbank befestigt sein. Weiterhin ist es möglich, den Unterbau mit einem Unterteil nach Art einer Positioniereinheit zu verbinden, mit der das Werkstück in eine Lage im Raum verbringbar ist. Ein Unterbau ist ein Körper, an dem ein Spannbock befestigbar ist. Der Unterbau kann z. B. in einer Werkzeugmaschine montiert werden. Ein Unterbau kann auch auf einer Werkbank montiert werden. Der Unterbau selbst kann Teil einer Arbeitsfläche oder einer Werkbank sein. Der Unterbau kann auch ein Teil eines Manipulators sein, an dem der Unterbau mindestens eine Drehung ausführen kann.
Der Spannbock bildet eine Basis eines Spanners, der z. B. als Zentrierspanner ausgebildet ist. In einem Zentrierspanner sind mindestens zwei Spannbacken korreliert zueinander bewegbar, wobei ein minimal einzunehmender Abstand von zwei Backen über eine Abmessung des Werkstücks zwischen den Backen vorgebbar ist. In einer weiteren Ausgestaltung kann ein Spanner auch mindestens eine feste Spannbacke und mindestens eine bewegliche Spannbacke aufweisen. Die bewegliche Spannbacke ist vorzugsweise entlang einer Achse, die sich in eine Richtung zwischen den Spannbacken erstreckt, verschiebbar. Spanner werden auch als Spannstöcke oder Schraubstöcke bezeichnet. Die Kraft zur Bewegung der Spannbacke wird z. B. manuell zugeführt. Es ist auch möglich, den Spanner mit einem elektrischen Antrieb, einem hydraulischen Antrieb oder einem pneumatischen Antrieb zu verbinden, um, mit einer vorgebbaren Antriebsrichtung, die Position der beweglichen Spannbacken zu verlagern.
Das Nullpunktspannsystem lässt sich in einem Zustand verbringen, in dem die Entnahme eines (zuvor) eingespannten Werkstücks auch ermöglicht wird. Ein eingespanntes Werkstück kann – aufgrund des vorhandenen Spannbocks – aus dem Nullpunktspannsystem entnommen werden. Der Spannbock ist von dem Unterbau abnehmbar. In einer ersten Bedienweise kann das Werkstück insbesondere aus dem Nullpunktspannsystem entnommen werden, indem ein Spannsystem betätigt wird. Das Spannsystem hält mindestens eine Spannbacke in Position. Das Spannsystem fixiert die Spannbacke gegenüber dem Werkstück. Das Werkstück ist – in einer weiteren Betätigungsweise – aus dem Zentrierspanner entnehmbar, ohne eine Position des Spannbocks oder eine Position von Betätigungselementen des Spannbocks wie einer Gewindespindel oder einer Spannschraube zu verändern. Diese Möglichkeit kann auch mit den Worten beschrieben werden, wonach der den Nullpunkt des Nullpunktspannsystems bewahrende Spannbock keinerlei Veränderung unterzogen wird. Zusätzlich kann durch die Verwendung eines Spannbacken-Schnellverschluss-Systems eine Spannbacke mit wenigen Handgriffen oder auch durch automatische Betätigung mindestens eines Verbindungselements schnell ausgetauscht oder in ihrer Lage verändert werden, ohne die Position des Nullpunktspannsystems im Raum für eine Bearbeitung des Werkstücks zu verschlechtern. Unter einem bestimmten Blickwinkel lässt sich sagen, das Nullpunktspannsystem bietet mehrere Eingriffsmöglichkeiten, wie ein Werkstück lageveränderbar ist, insbesondere aus einer Werkzeugmaschine entnehmbar, ohne die Bezüge des Nullpunktspannsystems zu verändern.
Das Nullpunktspannsystem ist aus Fügekörpern zusammensetzbar. Ein Nullpunktspannsystem betrifft mindestens zwei Fügekörper, die miteinander verbindbar sind. Ein erster Fügekörper kann mit einem zweiten Fügekörper zusammengeschlossen werden. Das Auseinandernehmen der Fügekörper erfolgt in einer Vorzugsrichtung. Eine Vorzugsrichtung ist durch die gefügte Konfiguration der Körper zumindest in einer Richtung begrenzt. Ein Unterbau kann ein Fügekörper sein. Weiterhin kann ein Nullpunktspannsystem mindestens einen Spannbock als mindestens einen ersten Fügekörper umfassen.
Einem Nullpunktspannsystem lassen sich mindestens ein erster Bereich und ein zweiter Bereich zuordnen. Der erste Bereich ist plattenartig ausgedehnt. In dem ersten Bereich befinden sich mindestens ein Aufnahmeloch, vorzugsweise mehrere Aufnahmelöcher wie z. B. vier Aufnahmelöcher. Ein Aufnahmeloch hat eine materialfreie, vorzugsweise eine zylinderartige oder eine säulenartige Form. Ein Aufnahmeloch kann auch eine quaderartige Form aufweisen. Eine Form eines solchen Lochs, also die Lochform, erstreckt sich in eine Tiefe des Unterbaus. Die Tiefe des Aufnahmelochs ist kleiner als eine Höhe des Unterbaus.
Der Unterbau umfasst eine Feststelleinrichtung. Die Feststelleinrichtung ist innerhalb des Unterbaus angeordnet. Die Feststelleinrichtung ermöglicht in einer Stellung das Separieren von Unterbau und Spannbock. In einer zweiten Stellung der Feststelleinrichtung ist der Spannbock fest mit dem Unterbau verbunden. Kräfte, die auf den Spannbock wirken, sind über den Unterbau abführbar. Die Position des Spannbocks an dem Unterbau ist durch Kräfte, die bei einer regulären und üblichen Materialbearbeitung auf ein eingespanntes Werkstück wirken, unveränderbar. Der Spannbock ist mit seiner Unterseite der Feststelleinrichtung zugeordnet. Eine weitere Seite des Spannbocks, vorzugsweise die Oberseite des Spannbocks, ist einem Werkstück zugeordnet.
Auf der Unterseite trägt der Spannbock mindestens einen Konturzapfen. Vorzugsweise sind vier Konturzapfen an der Unterseite starr befestigt. Der Spannbock und der mindestens eine Konturzapfen bilden eine steife, verbundene Anordnung. Die Verbindung zwischen Spannbock und Konturzapfen wird durch eine thermische Pressung, Verlötung, Verschweißung oder Verklebung gebildet. Ein Ankerbereich des Konturzapfens dient der Befestigung, insbesondere an dem Spannbock. Der Ankerbereich kann einen Anker und einen Stützbereich aufweisen, die zueinander einen Winkel einschließen. Der Stützbereich kann z. B. an die Unterseite des Spannbocks anschließen. Spannbock und Konturzapfen können aus einem Block bzw. Stück gearbeitet sein. Ein Konturzapfen ist idealerweise unnachgiebig. Als Werkstoff für einen Konturzapfen eignet sich insbesondere ein gehärteter Stahl, z. B. Edelstahl. Der Konturzapfen kann auch als ein Angriffselement der Feststelleinrichtung bezeichnet werden. Für eine günstige Verbindung kann die Feststelleinrichtung in einen Bereich des Konturzapfens eingreifen. In diesem Fall ist als Angriffsbereich an dem Konturzapfen eine Vertiefung vorgesehen, in die mindestens eine Komponente der Feststelleinrichtung einfahrbar ist. Die Vertiefung dient unter anderem dem Schutz des Angriffsbereichs. Die Kontur des Konturzapfens kann beispielsweise eine Ringnut mit einem dreieckigen oder einem trapezförmigen oder einem rundlichen Querschnitt sein. Der Kontur ist die Spannanschlussfläche, die unter einer Betrachtungsweise auch als Sperrfläche bezeichnet wird, zugeordnet. Weiterhin weist der Konturzapfen einen Außendurchmesser auf. Der Außendurchmesser des Konturzapfens kann auf eine kreisförmige Profillinie eines Querschnitts bezogen sein. Der Konturzapfen kann auch einen rechteckigen Querschnitt oder einen rundlichen Querschnitt aufweisen. Ein Durchmesser, insbesondere ein maximaler Durchmesser, des Konturzapfens ist kleiner als ein Durchmesser des Aufnahmelochs. Das Aufnahmeloch weist einen Querschnitt auf, der einen Querschnitt des Konturzapfens umschließt. Ein Umfang des Aufnahmelochs ist größer als ein Umfang des Konturzapfens. Dem Konturzapfen und dem Aufnahmeloch ist vorzugsweise eine gleichartige geometrische Form zuordenbar. Eine Querschnittsfläche des Aufnahmelochs ist größer als eine Querschnittsfläche des Konturzapfens. Vorzugsweise wird der Querschnitt parallel zu einer Auflagefläche abgenommen bzw. gemessen, wobei insbesondere die Querschnittsfläche des Aufnahmelochs größer als jede Querschnittsfläche des Konturzapfens ist. Damit lässt sich ein Konturzapfen gleichmäßiger in ein Aufnahmeloch einführen, insbesondere ohne dass eine Beschädigung durch einen Aufschlag auf eine Kante erfolgt.
Ein Spannbock kann einer von mehreren Fügekörpern, z. B. ein erster Fügekörper oder ein zweiter Fügekörper, sein. Ein Unterbau kann einer von diesen mehreren Fügekörpern sein, also der erste Fügekörper oder ein zweiter Fügekörper. Der zweite Fügekörper weist eine Seite auf, die dem ersten Fügekörper zugeordnet ist. Die Seite eines Fügekörpers, auf der ein zweiter Fügekörper auf- oder anliegt, ist flächig, insbesondere bereichsweise ebenflächig ausgebildet. Der zweite Fügekörper weist mindestens einen Konturzapfen auf. Der mindestens eine Konturzapfen erstreckt sich in einem Zustand, wie dem Zentrierzustand, von dem zweiten Fügekörper bis zu der Feststelleinrichtung des ersten Fügekörpers. In einem zweiten Zustand, wie dem Feststellzustand, ist der Konturzapfen mit der Feststelleinrichtung verbunden. Die Verbindung zwischen einem Konturzapfen und der Feststelleinrichtung liegt in einem Bereich des Aufnahmelochs vor. Die Feststelleinrichtung ragt in dem Feststellzustand bereichsweise in das Aufnahmeloch. Mit der Feststelleinrichtung können z. B. zwei, drei oder vier oder weitere Konturzapfen jeweils in einem, dem jeweiligen Konturzapfen zugeordneten Aufnahmeloch feststellbar sein.
Das Aufnahmeloch ist von einer Wandung umschlossen. Die Wandung des Aufnahmelochs ist in dem ersten plattenartigen ausgedehnten Bereich angeordnet. Die Wandung stellt eine Grenze des Aufnahmelochs dar. Die Wandung ist in den Unterbau eingearbeitet. Die Wandung kann z. B. durch eine Bohrung herausgebildet sein. Die Wandung des Aufnahmelochs ist auf einer Seite durch die Aufnahmeöffnung für den Konturzapfen durchbrochen. Auf einer anderen, von der Aufnahmeöffnung des Konturzapfens beabstandeten Seite, weist die Wandung des Aufnahmelochs eine zweite Öffnung auf. Die zweite Öffnung der Wandung des Aufnahmelochs ermöglicht den Eingriff der Feststelleinrichtung. Die zweite Öffnung der Wandung ist im Inneren eines Fügekörpers angeordnet. Es ist auch möglich, dass ein erster Fügekörper ein erstes Aufnahmeloch und einen zweiten Konturzapfen aufweist und ein zweiter Fügekörper ein zweites Aufnahmeloch und einen ersten Konturzapfen aufweist. Die Wandung des Aufnahmelochs ist stufenlos. Das Aufnahmeloch erstreckt sich von einer Aufnahmefläche des Fügekörpers zumindest bis in einen Wirkbereich der Feststelleinrichtung. Die Auflagefläche des Fügekörpers erstreckt sich mit einem Übermaß ausgehend von dem Durchmesser des Konturzapfens. Mit anderen Worten, beginnt eine Erstreckung der Auflagefläche von einem Aufnahmeloch ausgehend in einem Radialbereich, der größer als ein maximaler Radius des Konturzapfens ist. Der Aspekt, dass die Auflagefläche eine ebene Fläche ist, führt insbesondere dazu, dass die Auflagefläche nicht in zwei Ebenen unterteilbar ist, die sich zueinander mit einer Beabstandung entlang einer Richtung des Konturzapfens, insbesondere in einer Richtung einer Längserstreckung des Konturzapfens, befinden. Ein Flächeninhalt der Auflagefläche des Fügekörpers ist größer als ein Flächeninhalt, den der mindestens eine Konturzapfen im Querschnitt einnimmt oder auch den das mindestens eine Aufnahmeloch im Querschnitt einnimmt, wobei der Querschnitt parallel zu der Auflagefläche zu bilden ist. Eine einteilige Auflagefläche des Fügekörpers hat unter anderem den Vorteil, dass ein Abstand der Fügekörper mit einer besonders hohen Genauigkeit schließbar ist. Der im Vergleich zu dem Aufnahmeloch große Flächeninhalt der Auflagefläche ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung von Hebelkräften, die zwischen den Fügekörpern, wie dem Spannbock oder dem Unterbau, von außen einbringbar sind.
Ein Konturzapfen passt in das mindestens eine Aufnahmeloch vorzugsweise mit einem Spiel, das größer ist als eine materialbedingte elastische Nachgiebigkeit des Konturzapfens. Der Konturzapfen ist insbesondere in ein erstes Aufnahmeloch oder in ein zweites Aufnahmeloch des Nullpunktspannsystems einbringbar, wobei der Spannbock und der Unterbau einen Winkel, z. B. einen rechten Winkel oder einen Winkel von 180° zueinander, einnehmen können. Der erste Fügekörper und der zweite Fügekörper sind besonders einfach aneinander anfügbar, wenn der Konturzapfen zu dem Aufnahmeloch ein Spiel aufweist. Es kann ausreichend sein, in der Fertigung des Nullpunktspannsystems, insbesondere in der Anordnung des mindestens einen Aufnahmelochs und des mindestens einen Konturzapfens oder auch in der Beabstandung zwischen zwei Aufnahmelöchern und zwei Konturzapfen, eine Fertigungsgenauigkeit zuzulassen, die mehr als 1/100 mm und vorzugsweise weniger 1/10 mm beträgt. Das Spiel zwischen Konturzapfen und Aufnahmeloch kann größer als 0,1 mm sein. Das Spiel kann z. B. 0,2 mm betragen. In Abhängigkeit der plattenartigen Bauteile des Nullpunktspannsystems ist es auch möglich, ein Spiel von mehr als 1 mm oder auch weniger als 2 mm vorzusehen. Unter einem Spiel wird ein Mindestabstand zwischen einem Konturzapfen und der Wandung des Aufnahmelochs verstanden. Die Größe des Spiels erleichtert das Zusammenfügen der Fügekörper und vermindert ein Verklemmen zwischen den Fügekörpern aufgrund von Verkantung oder von Verunreinigungen, wie Spänen. Die Verbesserung der Zusammenfügbarkeit des ersten und des zweiten Fügekörpers verringert den Verschleiß an dem Aufnahmeloch oder auch an dem Konturzapfen durch Abrieb. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Anordnung eine besondere Unempfindlichkeit bezüglich Spannungen auf, die sich aus Temperaturunterschieden zwischen dem ersten Fügekörper und dem zweiten Fügekörper, insbesondere durch eine im Verhältnis größere Wärmedehnung, ausbilden können.
Mit einem erfindungsgemäßen Nullpunktspannsystem ist ein Nullpunktspannverfahren ausführbar. In dem Verfahren kommen ein Spannbock und ein Unterbau zum Einsatz. In dem Unterbau ist eine Feststelleinrichtung angeordnet. Das Nullpunktspannsystem weist wenigstens vier Konturzapfen auf, die mit einer Feststelleinrichtung zusammenwirken. In der Feststelleinrichtung werden wenigstens vier Schubleisten betätigt. Eine Schubleiste nimmt in einem Zustand, dem geöffneten Zustand der Feststelleinrichtung, einen Abstand zu dem jeweils zugeordneten Konturzapfen ein. Eine Betätigung der Feststelleinrichtung schließt den Abstand zwischen Konturzapfen und Schubleiste, sodass ein zweiter Zustand, der geschlossene Zustand der Feststelleinrichtung, eingenommen wird. Mit einer Betätigung der Feststelleinrichtung kann auch aus dem zweiten Zustand der erste Zustand eingenommen werden. Der Unterbau umfasst eine Unterbaueinhausung. Die Einhausung umschließt die Feststelleinrichtung. Die Feststelleinrichtung ist mit einer Kraftzufuhr betätigbar, wobei die Betätigung insbesondere manuell oder elektromotorisch mit einer Drehbewegung erfolgen kann. Es ist auch möglich, eine translatorische Betätigung, z. B. mit einer hydraulisch oder pneumatisch zuführbaren Linearkraft, vorzusehen. Die Kraftzufuhr kann durch eine Auflage an dem Unterbau hebelartig erleichtert sein. Die Kraftzufuhr dient insbesondere auch einer Zustandsänderung der Feststelleinrichtung. Diese Kraft wird auch als Stellkraft bezeichnet.
Eine Feststellkraft wird bei der Einnahme des zweiten Zustands in die Feststelleinrichtung eingebracht. Die Feststellkraft wird über die Feststelleinrichtung verzweigt. Der Anteil der Feststellkraft in einem Zweig wird auch als Spannkraft bezeichnet. Jeder der mindestens vier Schubleisten wird eine Spannkraft als ein Anteil der Feststellkraft zugeführt. Von den vier Schubleisten sind jeweils zwei Schubleisten diagonal zueinander angeordnet. Zwei Schubleisten befinden sich in Fortsetzung einer Längserstreckung entlang einer Diagonalen zwischen den mindestens vier Konturzapfen. Vier Konturzapfen lassen sich nach Art eines Vierecks zueinander anordnen. Die Kraft, die auf die diagonal angeordneten Schubleisten wirkt, ist gegensinnig. Die diagonale Anordnung begünstigt die Verzweigung und Verteilung der Spannkräfte. Bei einer gegensinnigen Kraft nehmen die zugeordneten Kraftvektoren zumindest komponentenweise einen Winkel von 180° zueinander e in. Jede der vier Schubleisten nimmt bei einer Betätigung der Feststelleinrichtung eine Stellung an dem jeweils zugeordneten Konturzapfen ein. An einem ersten Konturzapfen wird auf eine erste Schubleiste eine Gegenkraft ausgeübt, die gegensinnig zu dem, insbesondere der ersten Schubleiste zugeordneten, Zweig der Spannkraft ist. Die Gegenkraft, die auf die erste Schubleiste wirkt, verzweigt sich zu der zweiten, der dritten und der vierten Schubleiste. Die Gegenkraft erhöht oder erniedrigt die jeweils an der jeweiligen Schubleiste anliegende Spannkraft, bis die Feststellkraft gleichmäßig an den Schubleisten anliegt. Die Feststellkraft wirkt gleichmäßig auf die mindestens vier Konturzapfen. Die Komponenten der Feststelleinrichtung nehmen eine Kraftausgleichsstellung ein, die auch als Ausgleichsstellung bezeichnet wird. Die Kraftausgleichsstellung wird durch die Rückkoppelung einer Gegenkraft eingenommen. Die Ausbildung einer Ausgleichsstellung in der Feststelleinrichtung bewirkt, dass in jedem Zweig der Spannkraft und damit auf jede der vier Schubleisten betragsmäßig etwa die gleiche Kraft wirkt (z. B. innerhalb eines Abweichungsbandes aller Kräfte relativ untereinander von 10 %). Damit wird sichergestellt, dass in dem Nullpunktspannsystem in einem Zustand der Feststellung keine resultierende, einseitige Kraftwirkung vorliegt, welche eine seitliche Verschiebung zwischen Spannbock und Unterbau bewirken könnte. Die Spannkraft wird in dem jeweiligen Zweig jeweils auf einen Konturzapfen geleitet, wobei eine Umlenkung der Spannkraft zumindest komponentenweise in Richtung einer Axialerstreckung der Konturzapfen erfolgt. Der Spannbock ist positionsgenau an dem Unterbau feststellbar. Eine Beabstandung zwischen dem Spannbock und dem Unterbau wird von der Feststelleinrichtung minimiert. Die Verriegelung zwischen Spannbock und Unterteil, nach einem anderen Aspekt zwischen Konturzapfen und Schubleiste, erstellt eine Verbindung, die insbesondere eine Zugkraft von z. B. 2 Tonnen und mehr aufnehmen kann. Mit anderen Worten, die Feststelleinrichtung drückt im Laufe ihrer Betätigung den Spannbock über seine Konturzapfen in Position. Eine Nullpunktslage ist erreichbar.
Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, insbesondere eines Nullpunktspannsystems in seiner Gänze, dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
Das Nullpunktspannsystem kann ein Zentrierelement aufweisen. Das Zentrierelement ist vorzugsweise zumindest zwei-komponentig. Weiterhin kann dem Nullpunktspannsystem ein zweiter plattenartig ausgedehnter Bereich zugeordnet werden. Der zweite plattenartig ausgedehnte Bereich ist einem der Fügekörper zugeordnet, dem nicht der erste plattenartig ausgedehnte Bereich zugeordnet ist. Die Zuordnung umfasst zumindest einen Bereich eines Fügekörpers, wie ein Bereich des Spannbocks oder des Unterbaus. Eine erste Komponente des Zentrierelements, wie eine vorstehende Komponente oder eine Vertiefungskomponente, ist an dem ersten plattenartig ausgedehnten Bereich ausgebildet. Die erste Komponente des Zentrierelements ist dem ersten plattenartig ausgedehnten Bereich zugeordnet. Eine zweite Komponente des Zentrierelements, wie eine Vertiefungskomponente oder eine vorstehende Komponente, die insbesondere komplementär zu der ersten Komponente geformt ist, ist dem zweiten, plattenartig ausgedehnten Bereich zuordenbar. Es kann auch gesagt werden, dass die erste Komponente sich in einem ersten plattenartig ausgedehnten Bereich erstreckt, insbesondere bereichsweise in eine Plattendicke hinein. Mit anderen Worten, kann sich die zweite Komponente entlang einem zweiten plattenartig ausgedehnten Bereich, insbesondere bereichsweise in eine Plattendicke hinein, erstrecken. Es ist auch möglich, dass die mindestens zwei Komponenten des Zentrierelements in einem plattenartig ausgedehnten Bereich angeordnet sind. Durch die Verwendung eines Zentrierelements, das zumindest zwei oder mehrkomponentig ausgestaltet ist, lässt sich die Zentriergenauigkeit in dem Nullpunktspannsystem verbessern. Das Zentrierelement ermöglicht eine Zentrierung, d. h. eine Positionierung des Spannbocks auf einem Unterbau entlang einer Auflagefläche mit einer Genauigkeit von weniger als 100 µm. Das Zentrierelement ermöglicht die Wiedereinnahme einer Position, insbesondere bezogen auf einen Nullpunkt bei dem Zusammenführen eines ersten und eines zweiten Fügekörpers.
Die mindestens eine Komponente des Zentrierelements kann ein integraler Bestandteil eines Fügekörpers sein. Der Fügekörper und die mindestens eine Komponente des Zentrierelements bilden vorzugsweise ein einstückiges Teil. Der Fügekörper weist nach einem Aspekt eine Anformung auf, die eine Komponente des Zentrierelements bildet. Aus einem plattenartig ausgedehnten Bereich kann eine Komponente des Zentrierelements, insbesondere als ein Fortsatz des jeweiligen Fügekörpers, hervorstehen. Die Einstückigkeit ermöglicht eine besonders genaue Anordnung des Zentrierelements an dem Fügekörper.
Die mindestens eine Komponente des Zentrierelements kann eine Grundfläche aufweisen, die vorzugsweise der Auflagefläche des Fügekörpers zugeordnet ist. Die Verwendung einer mehreckigen Grundfläche, wie eine quadratische Grundfläche, ist möglich. Die Grundfläche kann auch zumindest in einem Bereich des Umfangs der Grundfläche rundlich sein. Weiterhin kann die mindestens eine Komponente des Zentrierelements eine Erstreckung aufweisen, wobei die Erstreckung von der Auflagefläche eines Gefügekörpers wegführt. Im Bereich der Erstreckung kann die mindestens eine Komponente des Zentrierelements kugelsegmentartig, kegelstumpfartig oder pyramidenstumpfartig ausgebildet sein. Es ist auch möglich zylinderartige Erstreckungen zu verwenden. Weiterhin kann die Erstreckung eine hohlköperartige Form aufweisen. Nach einer Ausgestaltungsart sind Ausführungsformen möglich, bei denen die hohlkörperartige Erstreckung von einer Wandung umschlossen ist, wobei die Wandung die mindestens eine Komponente des Zentrierelements bildet. Auf diese Weise kann z. B. eine Verzahnung zwischen einem ersten Fügekörper und einem zweiten Fügekörper ausgebildet werden, mit der Kräfte, die entlang der Auflagefläche wirken, besser abgeleitet werden können. Das Zusammenführen der Fügekörper kann damit vereinfacht werden, dass die mindestens eine Komponente des Zentrierelements mindestens eine Erhebungskante aufweist. Die Erhebungskante erstreckt sich zwischen der Auflagefläche und einem Erhebungsende. Die Erhebungskante weist einen Winkel bezüglich der Auflagefläche auf. In einer günstigen Anordnung der Komponenten des Zentrierelements erstreckt sich vorzugsweise eine zentrale Achse des Zentrierelements in einem Zentrierzustand parallelartig entlang einer Zentralachse des Aufnahmelochs. Eine Zentralachse des Zentrierelements kann sich auch parallelartig zu einer Längserstreckung der Wandung des Aufnahmelochs erstrecken.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Zentrierelement ein Zentrierloch. Das Zentrierloch ist von dem mindestens einen Aufnahmeloch abgesetzt. In einer seitlich abgesetzten Anordnung des Zentrierlochs befindet sich zwischen Aufnahmeloch und Zentrierloch ein Bereich der Auflagefläche. Weiterhin kann das Zentrierelement mindestens einen Zentrierstift aufweisen. Der Zentrierstift ist von dem mindestens einen Konturzapfen abgesetzt. Vorzugsweise ist der Zentrierstift zu dem Konturzapfen seitlich versetzt, so dass sich zwischen dem Zentrierstift und dem Konturzapfen ein Bereich der Auflagefläche erstreckt. Der Zentrierstift passt in das Zentrierloch. Das Zentrierloch gibt eine Position des Zentrierstifts vor. Weiterhin ist der Zentrierstift aus dem Zentrierloch entnehmbar. Der Zentrierstift kann zwei Zentrierlöcher miteinander verbinden. Ein erstes Zentrierloch kann einem ersten plattenartigen ausgedehnten Bereich zugeordnet sein und ein zweites Zentrierloch kann einem zweiten plattenartig ausgedehnten Bereich zugeordnet sein. Mit einer Beabstandung des Zentrierelements von einem Zentrierloch und von einem Konturzapfen lässt sich eine Position der Fügekörper unabhängig von einer Fertigungsgenauigkeit des Zentrierlochs oder des Konturzapfens festlegen.
Die Feststelleinrichtung kann eine Feststellkraftübertragungsanordnung umfassen. Vorteilhafterweise wird die Feststellkraftübertragungsanordnung durch eine Einhausung geschützt. Die Einhausung kann auch als Gehäuse bezeichnet werden. In einer Ausgestaltung umfasst die Einhausung mindestens einen Deckel und einen Lagerbegrenzungskörper. Der Lagerbegrenzungskörper begrenzt die schwimmende Lagerung der Feststellkraftübertragungsanordnung. Die Feststellkraftübertragungsanordnung weist vorzugsweise mindestens ein Schubgleitelement auf. Zur Eingrenzung der möglichen Bewegungsfreiheitsgrade können Lagerbegrenzungskörper eingesetzt werden. Sind Lagerbegrenzungskörper vorhanden, wird die Bewegung des Schubgleitelements zumindest in einer Richtung von dem Lagerbegrenzungskörper beschränkt. Der Lagerbegrenzungskörper weist mindestens ein in mindestens einer Gleitrichtung, insbesondere mit einem Anschlag, begrenztes Gleitlager auf. Die Begrenzung der Gleitrichtung besteht auch dann, wenn das Schubgleitelement berührungslos oder mit einem Kantenkontakt zu dem Gleitlager steht, was insbesondere in einem Zustand vor der Feststellung möglich ist. Das Schubgleitelement hat mindestens einen Bewegungsfreiheitsgrad. Der eine Bewegungsfreiheitsgrad kann von einer Hauptschubrichtung, die auf das Schubgleitelement wirkt, abweichen. Als Hauptschubrichtung kann z. B. eine Richtung bezeichnet werden, in der im Vergleich mit anderen Bewegungsrichtungen die größte Strecke bei einer überlagerten Bewegung zurückgelegt wird. Eine auf das Schubgleitelement wirkende Kraft führt das Schubgleitelement in eine zweite Position. Die Position des Schubgleitelements ist veränderbar. Die Gleitlagerung des Schubgleitelements ermöglicht eine Lageveränderung. Die Position, die von einem Schubgleitelement einnehmbar ist, liegt innerhalb eines Kippwinkelbereichs. Der Kippwinkelbereich kann auf eine gedachte Achse nach Art einer Drehachse bezogen werden, die rechtwinkelig auf dem Gleitlager, insbesondere dem Lagerbegrenzungskörper steht. Die vorliegende schwimmende Lagerung des Schubgleitelements ermöglicht es, eine erste und eine zweite Kraft, wie mindestens eine Schubkraft und/oder mindestens eine Gegenkraft, die auf das Schubgleitelement wirken, durch die Einnahmen einer Ausgleichsstellung des Schubgleitelements, z. B. in einen Kippwinkel, miteinander zu korrelieren. Es kann auch gesagt werden, die jeweiligen Kraftvektoren werden durch Summation in der Ausgleichsstellung zu einer Effektivkraft, welche die Feststellkraft ausmacht.
Weiterhin kann die Feststelleinrichtung mindestens einen Führungsstift aufweisen. Der Führungsstift kann sich z. B. von einem Schubgleitelement in einen Bereich des Lagerbegrenzungskörpers erstrecken. Der Führungsstift sollte einen Bewegungsspielraum in mindestens eine erste und eine zweite Raumrichtung aufweisen. Durch den Führungsstift wird der Kippwinkelbereich begrenzt. Der Führungsstift erleichtert die Rückführung eines Schubgleitelements von einem ersten Kippwinkel zu einem zweiten Kippwinkel, wobei der zweite Kippwinkel vorzugsweise kleiner als der erste Kippwinkel ist. Eine Möglichkeit, einen Kippwinkel zuzuordnen, besteht darin, dass ein Führungsstift bezogen auf eine Spannschraubenachse eine Winkelstellung einnehmen kann, die als Kippwinkel – oder nach einem anderen Aspekt als Kippwinkelbereich – bezeichnet werden kann. Nach einer weiteren Betrachtungsweise kann der Kippwinkelbereich ein Raumwinkelbereich sein.
Ein Schubgleitelement kann auch mindestens eine Schubfläche aufweisen. Vorzugsweise weist ein Schubgleitelement zwei Schubflächen auf. Eine Schubfläche ist eine Fläche, auf die eine Schubkraft aufbringbar ist. Eine Schubkraft kann nach einem Aspekt auch als Spannkraft bezeichnet werden, insbesondere dann, wenn eine Gegenkraft wirkt. Die Schubfläche ist vorzugsweise rechtwinklig, dies insbesondere in Bezug auf die Berührstelle, Berührlinie oder Berührfläche, zu einer Gleitlagerfläche des Schubgleitelements angeordnet. Die Schubfläche kann eine Krümmung aufweisen, der insbesondere ein Bogenabschnitt eines Kreises, wie ein Kreis, der das Schubgleitelement umschließt, zuordenbar ist. Die Krümmung der Schubfläche erstreckt sich vorzugsweise derart, dass der zugeordnete Kreis parallel zu der Gleitlagerfläche des Schubgleitelements liegt. An den Schubflächen kann ein Kippwinkelbereich des Schubgleitelements eingestellt werden. Die Krümmung der Schubfläche verhindert ein Verklemmen und erleichtert das Gleiten des Schubgleitelements. An der Krümmung der Schubfläche kann eine Position der Berührung gefunden werden, bei der eine rechtwinklige Anordnung zwischen Schubfläche und Gleitlagerfläche vorliegt.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Feststelleinrichtung wenigstens zwei Schubgleitelemente, wie ein erstes Schubgleitelement und ein zweites Schubgleitelement, umfasst. Mit einer Mehrzahl von Schubgleitelementen kann eine Schubkraft auf eine Mehrzahl von Zweigen verteilt werden. Besonders günstig ist die Verwendung von vier Schubgleitelementen. Ein Schubgleitelement kann ein Spannkörper sein. Eine weitere Ausbildungsform eines Schubgleitelements ist eine Schiebeplatte. Als erste Schubgleitelemente können ein erster oder auch ein zweiter Spannkörper vorgesehen sein. Als zweites Schubgleitelement können eine erste Schiebeplatte oder auch eine zweite Schiebeplatte vorgesehen sein. Die Schiebeplatte ist vorzugsweise in der Wirkungskette mindestens einem Spannkörper nachgeordnet. Nach einem weiteren Aspekt erfolgt eine Rückwirkung einer Spannkraft von einer Schiebeplatte auf einen Spannkörper oder auch auf einen zweiten Spannkörper, wobei sich die Rückwirkung auf eine zweite Schiebeplatte fortsetzen kann. Eine Rückwirkung entsteht z. B. durch einen Widerstand in Form einer Bewegungsbegrenzung, wie eine Begrenzung einer Bewegung in Richtung eines Konturzapfens. Der Widerstand kann auch als Gegenkraft bezeichnet werden. Von einer ersten Schiebeplatte ist ein Kippwinkel einnehmbar. Der Kippwinkel einer Schiebeplatte kann einen Kippwinkel eines Spannkörpers verändern. Ein Kippwinkel eines Spannkörpers kann einen Kippwinkel einer Schiebeplatte verändern. Bei einer Feststellkraftübertragungsanordnung, die zwei Spannkörper und zwei Schiebeplatten umfasst, bedeutet die Änderung eines Kippwinkels z. B., dass die Anordnung von einer Axialsymmetrie abweicht. Als Symmetrieachse kann beispielsweise eine Achse gesehen werden, die einen Mittelpunkt eines ersten Spannkörpers und einen Mittelpunkt eines zweiten Spannkörpers miteinander verbindet. Als Mittelpunkt kann ein geometrischer Mittelpunkt oder ein Schwerpunkt angesehen werden.
Die Schubgleitelemente sind besonders leicht mechanisch zu fertigen, wenn die Schubgleitelemente Grundformen aufweisen, die von Grundformen geometrischer Körper ableitbar sind. Dem Schubgleitelement kann eine Querschnittsfläche zugeordnet werden, wobei sich die Querschnittsfläche im Wesentlichen parallel zu der Auflagefläche von Unterteil und Spannbock erstrecken kann. Es kann auch gesagt werden, dass die Querschnittsfläche einer Ebene zugeordnet ist, in der das Schubgleitelement zur Einnahme eines Kippwinkels drehbar ist. Der Spannkörper entspricht vorzugsweise der Querschnittsfläche eines ungleichseitigen Sechsecks. Es ist möglich, dass das Sechseck an zumindest einer Ecke, vorzugsweise an allen Ecken, abgerundet ist. Weiterhin ist es möglich, dass das Sechseck an mindestens einer Seite abgerundet ist. Der Krümmungsradius einer Seite des Sechsecks ist größer als der Krümmungsradius einer Ecke des Sechsecks. Vorzugsweise sind mindestens jeweils zwei Seiten des Sechsecks gleich lang.
In einer Ausgestaltung kann die Querschnittsfläche einer Schiebeplatte einem ungleichseitigen Achteck entsprechen. Das ungleichseitige Achteck kann zudem gerundete Ecken und gerundete Seitenkanten aufweisen. Es können zwei Seiten des Achtecks gleich lang sein. Eine erste Seite des Sechsecks des Spannkörpers ist einer ersten Seite des Achtecks der Schiebeplatte zugeordnet. Eine erste Seite des Achtecks kann einem ersten Sechseck und eine zweite Seite des Achtecks einem zweiten Sechseck zugeordnet sein. Mit anderen Worten, ist jeweils eine Seite eines Spannkörpers auf eine Seite einer Schiebeplatte hin ausgerichtet. Eine zweite Seite einer Schiebeplatte kann auf eine Seite eines zweiten Spannkörpers hin ausgerichtet sein. Eine Rundung einer Seite ist vorzugsweise konvex ausgestaltet. Weiterhin ist vorzugsweise eine erste Seite eines Spannkörpers einer zweiten Seite einer Schiebeplatte zugeordnet. Eine erste Seite eines zweiten Spannkörpers kann einer weiteren Seite einer Schiebeplatte zugeordnet sein. Spannkörper, Schiebeplatte und Schubleiste, die in einer Feststelleinrichtung auch zwei- oder mehrfach enthalten sein können, wie z. B. eine Feststelleinrichtung, die vier Schubleisten, zwei Schiebeplatten und zwei Spannkörper umfasst, sind mosaikartig angeordnet. Jeweils eine Seite bzw. eine der Seite zugeordnete Fläche, insbesondere eine Kurzfläche einer Schiebeplatte, kann einem Spannkörper oder einer Schubleiste gegenüber liegen. Der Lagerbegrenzungskörper der Feststelleinrichtung, insbesondere die Kippwinkelbegrenzung mittels Anschlag, ermöglicht der Schiebeplatte einen Bewegungsspielraum. Der Bewegungsspielraum der Schiebeplatte kann in eine Richtung 0,2 mm betragen. Es ist auch möglich, einen Bewegungsspielraum in einer Richtung von bis zu 1 mm vorzusehen.
Ein Spannkörper kann von einer Betätigungseinrichtung verschoben werden, die an einem Außenbereich der Feststelleinrichtung angreift. Besonders vorteilhaft ist eine Feststelleinrichtung, die einen ersten und zweiten Spannkörper umfasst. Weiterhin kann die Feststelleinrichtung eine Spannschraube aufweisen. Eine solche Spannschraube kann sich von einem ersten Spannkörper zu einem zweiten Spannkörper erstrecken. Die Spannschraube ist drehbar, wobei eine Drehung der Spannschraube in eine Richtung einen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Spannkörper verkürzen kann. In einer Gestaltung eines Gewindegangs der Spannschraube ermöglicht eine gegen den Uhrzeigersinn verlaufende Drehung der Spannschraube eine Vergrößerung eines Abstands zwischen dem ersten und dem zweiten Spannkörper. Eine Spannschraubenfeder, z. B. nach Art einer Spiral- oder Schraubenfeder, kann vorgesehen sein, welche auf der Spannschraube sitzt. Der erste und der zweite Spannkörper nehmen einen maximal möglichen Abstand unter Wirkung der Spannschraubenfeder ein. Die Spannschraubenfeder ist zwischen dem ersten und dem zweiten Spannkörper vorgespannt. Durch eine Drehung der Spannschraube ist die Spannschraubenfeder von den Spannkörpern komprimierbar. In einer Drehstellung der Spannschraube ist ein Abstand der Spannkörper entlang einer Längserstreckung der Spannschraube veränderlich festlegbar. Der Beabstandung der Spannkörper ist – nach einem Aspekt – eine Feststellkraft, nach einem weiteren Aspekt eine Spannkraft oder auch eine Schubkraft zuordenbar. Die Kräfte wirken in der Feststelleinrichtung über die Feststellkraftübertragungsanordnung. Mit anderen Worten, können die Kräfte über mindestens ein Schubgleitelement und mindestens eine Schubleiste auf mindestens einen Konturzapfen wirken.
In einer Feststelleinrichtung, die eine erste und eine zweite Schiebeplatte umfasst, ist vorzugsweise eine Schubauflage an einem Spannkörper und an einer Schiebeplatte vorgesehen. Eine Schubauflage wirkt als eine kraftschlüssige Verbindung. Ein Spannkörper kann eine Schubauflage zu einer ersten und zu einer zweiten Schiebeplatte haben. Vorzugsweise ist die Schubauflage von einem gewölbten Oberflächenbereich gebildet, sodass die insbesondere strichartige Auflagefläche der Schubauflage unabhängig von einer Kippwinkelstellung ist. Der Oberflächenbereich der Schubauflage kann insbesondere zylinderflächenartig konvex gerundet sein. Weiterhin ist an einer solchen Schiebeplatte mindestens eine Schubanschlussfläche, vorzugsweise zwei Schubanschlussflächen, vorgesehen. Eine Schubanschlussfläche dient zur Weiterleitung einer Schubkraft. Über eine Schubanschlussfläche kann eine Schubkraft beispielsweise auf einer Schubleiste übertragen werden. Nach einem Aspekt ist eine Schubkraft auch eine Spannkraft. Es ist auch möglich, dass die Schubanschlussfläche eine gewölbte Oberfläche aufweist, sodass bei einer Kippwinkelstellung der Schiebeplatte eine Flächengröße des Schubanschlusses, die auch als Schubauflage bezeichnet werden kann, unverändert bleibt. Anders gesagt, die Größe einer Schubauflage und die Größe einer Schubanschlussfläche ist vorzugsweise kleiner als zumindest eine der folgenden Flächen, nämlich die Fläche der Seite des Spannkörpers, die Fläche der Seite der Schiebeplatte oder die Fläche der Seite der Schubleiste, denen jeweils die Schubauflage oder die Schubanschlussfläche zugeordnet ist. Eine Schiebeplatte kann eine erste und eine zweite Schubanschlussfläche aufweisen. Zwischen den Schubanschlussflächen einer Schiebeplatte erstreckt sich eine Längsfläche der Schiebeplatte. Nach einem Aspekt legt eine Längsfläche einer Schiebeplatte einen Abstand von zwei Schubanschlussflächen fest. Nach einem weiteren Aspekt legt eine zweite Längsfläche der Schiebeplatte einen Abstand von zwei Schubauflagen, eine erste Schubauflage und eine zweite Schubauflage, die einer Schiebeplatte zugeordnet sind, fest.
In der ersten Längsfläche ist vorzugsweise mittig eine eingelassene Öffnung wie z. B. eine Bohrung vorgesehen, in die ein Führungsstift eingreifen kann. Ein Führungsstift kann ein integraler Bestandteil einer Schiebeplatte sein oder durch eine Befestigung mit der Schiebeplatte verbunden sein. Vorzugsweise erstreckt sich der Führungsstift radial in der Feststelleinrichtung, auch die Schubleisten können sich radial in der Feststelleinrichtung erstrecken. Dabei ist radial in dem Sinne zu verstehen, dass der Führungsstift in einer Ebene im Inneren des Fügekörpers verläuft. Es ist vorteilhaft, wenn der Führungsstift in einem Führungskanal des Lagerbegrenzungskörpers mit Spiel gelagert ist. Insbesondere begrenzt der Führungsstift einen Kippwinkelbereich. Weiterhin bahnt der Führungsstift in dem Führungskanal die Rückführung der Schiebeplatte in eine Ausgangsstellung, die auch als Neutralstellung bezeichnet werden kann. Die Anordnung kann mindestens eine Schiebeplattenfeder aufweisen. Eine Schiebeplattenfeder ist vorzugsweise eine Schrauben- oder Spiralfeder. Eine Schiebeplattenfeder kann um den Führungsstift der Schiebeplatte angeordnet sein. Vorzugsweise liegt die mindestens eine Schiebeplattenfeder zumindest bereichsweise in einem Federführungskanal, der insbesondere von dem Führungskanal des Führungsstifts beabstandet ist. Die Schiebeplattenfeder wird beim Feststellen der Anordnung zusammengedrückt. Zur Einnahme der Neutralstellung unterstützt die Schiebeplattenfeder eine Rückführung mindestens einer Schiebeplatte. Die Ausgangsstellung ist durch Lösen der Spannschraube von der Feststelleinrichtung einnehmbar.
Der ersten Schiebeplatte kann eine erste Lagerichtung zugeordnet werden. Der zweiten Schiebeplatte kann eine zweite Lagerichtung zugeordnet werden. Weiterhin kann der Spannschraube eine Drehachse zugeordnet werden. Die Spannschraube ist um die Drehachse drehbar, wobei eine Spannstellung mindestens eines Spannkörpers eingenommen wird. Die Lagerichtung einer Schiebeplatte kann z. B. durch eine Zentralachse eines Führungsstifts beschrieben werden. In einer Spannstellung wird in der Regel eine Winkelstellung zwischen der Lagerichtung einer ersten Schiebeplatte und der Lagerichtung einer zweiten Schiebeplatte eingenommen. Die Lagerichtung einer Schiebeplatte, mit anderen Worten einer Richtung einer Lage, kann auch als eine Längsrichtung der Längsfläche der Schiebeplatte bezeichnet werden. In einer Spannstellung weicht in der Regel die Längsrichtung einer Längsfläche der Schiebeplatte von einer Richtung, insbesondere der Drehachse, der Spannschraube ab. Es kann auch gesagt werden, dass eine Rechtwinkelstellung der Zentralachse des Führungsstifts an der Schiebeplatte von einer Spannschraubenachse abweicht.
Die Feststelleinrichtung kann mindestens eine, vorzugsweise vier Schubleisten aufweisen. Die Schubleiste ist durch eine Schubkraft verschiebbar. Eine Schubleiste weist eine Leistenkontur auf. Die Leistenkontur umfasst z. B. eine Riegelfläche, die einen Überlapp mit einer Sperrfläche eines Konturzapfens bilden kann. Hierzu greift eine Kontur der Schubleiste in eine Kontur des Konturzapfens ein. Es liegt eine Spannanschlussfläche zwischen einer Konturleiste und einem Konturzapfen vor, dies vorzugsweise in einem Bereich, in dem Konturleiste und Konturzapfen zueinander passen. Eine Spannanschlussfläche ist in einer Verriegelungsstellung zwischen einer Konturleiste und einem Konturzapfen ausbildbar. Mit anderen Worten, ist der Leistenkontur eine Riegelfläche und dem Konturzapfen eine Sperrfläche zuordnenbar, welche in einem festgestellten Zustand die Spannanschlussfläche bilden. Weiterhin kann die Schubleiste eine Stützfläche aufweisen. Eine Stützfläche dient dazu, einen Teil der Spannkraft von der Konturleiste auf die Einhausung der Feststelleinrichtung, insbesondere auf den Lagerbegrenzungskörper, abzuleiten. Die Verriegelungsstellung ist mit anderen Worten eine Stellung, in der die Schubleiste eine keilartige Verbindung zwischen dem Gehäuse der Feststelleinrichtung und dem Konturzapfen ausbildet. Die Auflage der Stützfläche an dem Lagerbegrenzungskörper kann die Spannkraft, die über die Schubleiste wirkt, hebelartig verstärken. Die Riegelfläche der Konturleiste kann einen Winkel von ca. 45° bezüglich der Auflagefläche aufweisen. Winkel zwischen 10° und 45 ° sind möglich. Damit werden Querkräfte, die auf den Konturzapfen wirken können, begrenzt. Der Winkel der Sperrfläche des Konturzapfens ist vorzugsweise an den Winkel der Riegelfläche angepasst.
Dem Konturzapfen kann eine Längserstreckungsachse zugeordnet werden. Vorzugsweise nimmt die Längsersteckungsachse einen Winkel von 90° bzgl. der Auflagefläche ein. In einem gelösten Zustand steht die Längserstreckungsachse in einem rechten Winkel auf einem Fügekörper, wie z. B. einem Spannbock. In einem fest verspannten Zustand ist der erste Fügekörper mit dem zweiten Fügekörper verbunden. Die Feststelleinrichtung verriegelt mindestens einen der Konturzapfen. Vorzugsweise sind alle Konturzapfen von der Feststelleinrichtung verriegelt. Dem verriegelten Konturzapfen ist eine zweite Richtung der Längserstreckungsachse zuordenbar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung stimmt die erste Richtung der Längserstreckungsachse mit der zweiten Richtung der Längserstreckungsachse im Wesentlichen überein. Mit anderen Worten, erfolgt keine Verbiegung des Konturzapfens. Eine elastische Auslenkung des Konturzapfens im Bereich von weniger als 90 µm ist möglich. Durch eine Begrenzung der auf den Konturzapfen wirkenden Querkräfte, und damit einer Begrenzung der elastischen Querbelastung der Konturzapfen wird insbesondere bei intensiver Nutzung möglicher Materialermüdung im Konturzapfen vorgebeugt.
Das Nullpunktspannsystem kann weiterhin einen Zentrierspanner umfassen. Vorzugsweise weist der Zentrierspanner ein Spannbacken-Schnellverschluss-System auf. In einer vorteilhaften Anordnung ist der Zentrierspanner mit dem Spannbock verbunden. Hierbei ist es möglich, dass der Zentrierspanner an einer Seite, die sich von einer Unterseite des Spannbocks beabstandet erstreckt, z. B. mit Schrauben befestigt ist. Der an dem Nullpunktspannsystem angebrachte Zentrierspanner ist – mit anderen Worten – zusammen mit dem Spannbock auswechselbar. Auf einem Spannbock kann ein erster Zentrierspanner durch einen zweiten Zentrierspanner ersetzt werden, wenn die Anwendung andersartige Abmessungen eines Zentrierspanners erfordert. Weiterhin ist es möglich innerhalb eines Zentrierspanners mittels einem Spannbacken-Schnellverschluss-Systems eine Spannbacke auszuwechseln, z. B. um die Spannbacke der Form eines Werkstücks anzupassen.
Es ist vorteilhaft, wenn das Nullpunktspannsystem eine schwimmende Lagerung der Feststellkraftübertragungsanordnung aufweist. Eine schwimmende Lagerung bedeutet, dass einzelne Komponenten der Feststellkraftübertragungsanordnung zumindest innerhalb eines Kippwinkelbereichs zueinander verschoben werden können. Es kann auch gesagt werden, dass eine Schubauflage oder auch eine Schubanschlussfläche in ihrer Lage veränderbar sind. Eine Veränderung einer Lage kann als schwimmend bezeichnet werden. Die Feststellkraftübertragungsanordnung zentriert sich selbst. Die Selbstzentrierung ergibt sich, indem die Schubleiste, die in einem Feststellvorgang als Erste auf einen Konturzapfen trifft, sich gegen den Konturzapfen abdrückt. Das Abdrücken ist eine Rückwirkung von dem Konturzapfen, der zuerst mit einer Schubleiste in Berührung kommt, auf die Feststellkraftübertragungsanordnung. In weiterer Folge ergibt sich eine Rückwirkung auf die Kraft, die weiteren Schubleisten zugeführt wird. Die Feststelleinrichtung verbessert eine Zentrierung von Fügekörpern, wie ein Spannbock auf einem Unterbau. Es ist möglich, trotz einer (relativ) ungenauen Positionierung von Konturzapfen (im Vergleich mit den Fertigungstoleranzen von ähnlichen Spanneinrichtungen) eine Zentrierung sicherzustellen. Die Zentrierbarkeit wird mit Fertigungsgenauigkeiten erreicht, die 3 µm nicht unterschreiten müssen. Beispielsweise ist eine Fertigungsgenauigkeit von 2/10 mm ausreichend, um eine Zentrierung des Nullpunktspannsystems mit einer Genauigkeit von 3 µm zu ermöglichen. Mit einer Anzugskraft der Spannschraube von 70–80 Nm können von dem Nullpunktspannsystem Kräfte in der Größenordnung von 4 Tonnen getragen werden.
Ein weiterer Vorteil eines Nullpunktspannsystems gemäß vorliegender Erfindung ist darin zu sehen, dass Haltekräfte realisierbar sind, die für Werkzeugmaschinen als höhere Kräfte gelten, also bei einem Faktor 3 oder 4 oberhalb der für einen Bearbeitungsvorgang benötigten Kräften liegen. Der Verschleiß auch bei häufigem Auseinandernehmen von Fügekörpern und bei Kombination unterschiedlicher Komponenten ist gering. Verklemmungen, Verkantungen, insbesondere an den beweglichen Teilen, können weitgehend vermieden werden. Das System kommt mit reinen Schiebbewegungen aus, weshalb eine Gefahr durch Verkantungen vermindert ist. Schiebbewegungen werden entweder über eine Spannschraube oder über in komprimierten Federn gespeicherte Energie vermittelt. Beispielsweise kann mindestens eine Schubleiste, vorzugsweise alle Schubleisten, an einer Längsseite einen Rückführstift aufweisen, auf den eine Rückführfeder in einem verspannten Zustand eine Spannkraft gegenüber dem Lagerbegrenzungskörper aufbringt. Der Lagerbegrenzungskörper weist einen Führungsbereich für den Rückführstift auf, in dem die Rückführfeder, vorzugsweise eine Schraubenfeder, angeordnet ist. Die Schubleiste wird beim Lösen der Spannkraft an der Spannschraube durch die Kraft der Rückführfeder in eine Neutralposition zurückgeführt. In der Neutralposition erstreckt sich eine Schubleiste vorzugsweise nicht mehr in ein Aufnahmeloch. Das Nullpunktspannsystem kann insbesondere wegen der Federn, wie der Rückführfeder der Feststellanordnung, auch in einer Winkelstellung, wie einer Vertikalstellung, z. B. in einer Werkzeugmaschine, verwendet werden.
Die Schubleisten können in einer Ausführungsform Haltekräfte von mehr als 70.000 N aufbringen. Weiterhin wird eine punktuelle Übertragung von Spannkräften vermieden, sodass durch eine Verteilung der Flächenlast Verschleiß durch Verformung oder Abrieb nahezu vernachlässigt werden kann. Durch eine vorteilhafte Anordnung in der ein Spannkeil drückend und ein zweiter Spannkeil ziehend geschoben werden, ergibt sich eine effiziente Spannkrafterzeugung nach Art einer Schraubzwinge.
Ein Weg, den die Konturleiste aus einer Neutralstellung bis zu einer Spannstellung verschoben muss, erstreckt sich typischerweise nur über 4 mm, sodass eine Spannstellung aus einer Neutralstellung schnell eingenommen werden kann. Ein Verschiebeweg umfasst in einem Ausführungsbeispiel 1 mm von der Neutralstellung bis zu einem Maximalradius des Konturzapfens. Von dem Maximalradius des Konturzapfens bis auf die Spannanschlussfläche, die auch als Sperrfläche des Konturzapfens bezeichnet werden kann, erstreckt sich ein Weg über ca. 3 mm. Ein Verschiebeweg kann in weiteren Ausführungsformen auch mit einem Zahlenfaktor, wie einem Faktor 2 oder einem Faktor 4, bezogen auf ein Differenzmaß zwischen einem Aufnahmelochdurchmesser und einem Durchmesser des Konturzapfens entlang einer Richtung des Verschiebewegs, festlegbar sein. Insbesondere ist der Verschiebeweg größer als eine Radialerstreckung einer Spannanschlussfläche an einem Konturzapfen.
Die Anordnung der Feststelleinrichtung im Inneren des Unterbaus, in einer Einhausung, schützt die schwimmend gelagerten, beweglichen Teile der Feststellkraftübertragungsanordnung vor Verunreinigung. Einem möglichen Verklemmen der Anordnung durch Verunreinigungen wird vorgebeugt. Die Anordnung des Nullpunktspannsystems ist im Wesentlichen unempfindlich gegen Vibrationen. Kräfte die bei der Bearbeitung auf das Werkstück wirken, lassen den Zustand des Nullpunktspannsystems unverändert.
Weitere, besonders interessante Aspekte lassen sich zudem an der Einrichtung auffinden, die über das zuvor Gesagte hinaus ebenfalls außergewöhnliche Aspekte darstellen.
Ein Spannsystem umfasst einen Spannbock und mindestens eine weitere Komponente. Das Spannsystem kann in Spannern verwendet werden. Beispiele für Spanner sind Zentrierspanner, NC-Spanner oder Spannstöcke. Vorzugsweise weist das Spannsystem ein Schnellverschlusssystem auf. Ein Schnellverschlusssystem ermöglicht eine Zeitersparnis in einem Bearbeitungsvorgang eines Werkstücks. Mit wenigen Handgriffen ist eine Spannbacke auf oder an einer Backenaufnahme auswechselbar. Die erste Komponente des Spannsystems, der Spannbock weist eine Einstellachse auf. Weiterhin umfasst der Spannbock mindestens eine erste Führung.
In generellen Termini abstrahiert ist Folgendes festzuhalten:
Eine Führung begünstigt eine axial gerichtete Bewegung. Vorzugsweise begrenzt eine Führung eine Bewegung in einer ersten Richtung. Eine Führung kann auch durch mindestens eine ebene Fläche ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass sich von der einen ebenen Fläche eine zweite ebene Fläche unter einem Winkel erstreckt. Auch die zweite ebene Fläche kann dazu verwendet werden, dass sie führt, also eine Führungsfläche ist. Als günstiges Design hat sich eine Konstruktion gezeigt, bei der die erste Führung entlang einer Richtung liegt, die der Richtung der Einstellachse entspricht. Zumindest ein Bereich der Einstellachse ist im Wesentlichen parallel zu der ersten Führung angeordnet. Ein Bereich der ersten Führung kann von einer Erstreckung der Einstellachse abweichen. Die zweite Komponente des Spannsystems weist eine Form auf, mit einem Bereich, welcher der Führung der ersten Komponente des Spannsystems zugeordnet ist. In einem solchen Bereich ist ein erstes Führungselement angeordnet. Ein erstes Führungselement kann integraler Bestandteil der zweiten Komponente sein. Es ist auch möglich, dass das erste Führungselement an einer Montageeinheit, die an der zweiten Komponente befestigbar ist, ausgebildet ist. Das erste Führungselement weist eine Form auf, die zu der ersten Führung zumindest bereichsweise komplementär ist. Unter Komplementarität wird eine Passform verstanden. Einer Art der Beschreibung zu Folge ist Komplementarität dem Prinzip von Schlüssel und Schloss nachgebildet. Eine erste ebene Fläche an mindestens einem ersten Körper folgt einer zweiten ebenen Fläche an mindestens einem, oder sogar an zwei oder an mehreren Körpern. Eine komplementäre Passform ist aneinanderfügbar. Komplementarität bedeutet auch, dass zumindest eine Bewegungsrichtung in einer Relativbewegung zwischen erstem Führungselement und erster Führung möglich ist. Einer zweiten Bewegungsrichtung steht die Führung im Weg. Mindestens eine zweite Bewegungsrichtung ist versperrt. Vorzugsweise bleibt ein Abstand zwischen der ersten Führung und dem ersten Führungselement während der Relativbewegung im Wesentlichen unverändert. Eine Führung bietet ein Bewegungsspiel. Die Einstellachse ist eine Richtung, in der ein Spannbock eine Bewegung ermöglicht. Die zweite Komponente ist entlang der Einstellachse bewegbar. Es kann auch gesagt werden, dass die zweite Komponente entlang des Spannbocks von einer ersten Position in eine zweite Position verbringbar ist.
Das im zuvor stehenden Absatz Stehende vorausgeschickt kann wie folgt konkretisiert werden: Die zweite Komponente kann eine Backenaufnahme umfassen. An einer Backenaufnahme ist eine Spannbacke befestigbar. Die Backenaufnahme kann z. B. als ein oberflächengefrästes Teil realisiert werden. Nach einem Aspekt kann eine Backenaufnahme, insbesondere eine Backenauflage, auch als eine Spannbacke oder als eine Ergänzung zu einer Spannbacke dienen. Muster zur Verbesserung des Grips, die selbst auch als Grip bezeichnet werden können, können in die Oberfläche der Backenaufnahme eingefräst sein. Weiterhin kann die zweite Komponente einen Spannkeil umfassen. Mit einem Spannkeil ist eine Spannbacke an der Backenaufnahme befestigbar. Die zweite Komponente kann auch ein zweites Führungselement aufweisen. Mit dem zweiten Führungselement wird die Führung der zweiten Komponente des Spannsystems an der ersten Komponente, dem Spannbock, verbessert. Die Führung für die Backenaufnahme dient zugleich als Führung für wenigstens einen der Spannkeile. Hierdurch werden Führungen mehrfach verwendet. Einzelne Führungen bieten Führungen für mehrere Bauteile und Baugruppen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Führungselement ein erstes Teilführungselement und ein zweites Teilführungselement aufweist. Das erste Teilführungselement ist an der Backenaufnahme angeordnet. Das zweite Teilführungselement ist an dem Spannkeil angeordnet. Durch das Vorliegen eines ersten Teilführungselements und eines zweiten Teilführungselements wird eine Führung der zweiten Komponente bzw. eine Position der zweiten Komponente bzgl. der ersten Komponente des Spannsystems sichergestellt. Die zweite Komponente kann in Einzelteile, wie die Backenaufnahme oder den Spannkeil zerlegbar sein. Teilführungselemente begünstigen einen präzisen Zusammenbau. Weiterhin verbessert das Vorliegen von zwei Teilführungselementen die Lagegenauigkeit der zweiten Komponente bezogen auf die erste Komponente, wenn der Spannkeil bzgl. der Backenaufnahme, insbesondere entlang der Einstellachse, von einer ersten Position in eine zweite Position verbracht wird. Die erste Position kann eine Backenwechselstellung sein und die zweite Position kann eine Backenspannstellung sein. Das zweite Teilführungselement, also das Teilführungselement, das an dem Spannkeil vorliegt, ist so ausgebildet, dass die Form komplementär zu einer zweiten Führung an der Backenaufnahme ist. Mit anderen Worten, können das erste Teilführungselement der ersten Führung und das zweite Teilführungselement der zweiten Führung zugeordnet sein. Insbesondere sind das erste Teilführungselement und das zweite Teilführungselement entlang der Einstellachse voneinander beabstandet. Nach einem anderen Aspekt ist die erste Führung von der zweiten Führung entlang der Einstellachse beabstandet.
Im Weiteren werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, insbesondere eines Spannsystems, dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln aus auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
Es ist vorteilhaft, wenn die zweite Komponente mindestens ein Verbindungselement umfasst. Ein Verbindungselement dient dazu, ein erstes Teil an einem zweiten Teil zu befestigen. Die Befestigung der beiden Teile aneinander ist vorzugsweise durch eine Betätigung des mindestens einen Verbindungselements lösbar. Die von dem Verbindungselement erfassten Teile können in einen vorgegebenen Abstand, wie z. B. einen Abstand von 1 cm, auseinander gezogen werden. Das Verbindungselement ermöglicht in einer geöffneten Stellung ein Verschieben eines Teils der zweiten Komponente wie den Spannkeil bzgl. eines zweiten Teils der zweiten Komponente wie die Backenaufnahme. Das Verbindungselement verbindet die beiden Teile miteinander und relativ zueinander beweglich. Ein Verbindungselement kann ein Schraubbolzen sein. Ein Verbindungselement ermöglicht in einer Stellung das Fixieren von mindestens zwei Teilen, vorzugsweise von drei Teilen, aneinander. In einer zweiten Stellung ermöglicht das Verbindungselement eine Relativbewegung von mindestens zwei der verbundenen Teile zueinander. In einer dritten Stellung, die auch als Variante der zweiten Stellung bezeichnet werden kann, ermöglicht das Verbindungselement eine Wegnahme mindestens eines der verbundenen Teile. In einer vierten oder letzten Stellung ermöglicht das Verbindungselement eine Separation der verbundenen Teile in unabhängige, voneinander getrennte Teile. Der Schraubbolzen kann mit einem Anschlag ausgestattet sein, der ein Herausfallen des Schraubbolzens aus einem Gewinde verhindert. Insbesondere kann der Schraubbolzen ein Außengewinde aufweisen. Die Backenaufnahme oder der Spannkeil können ein zu dem Schraubbolzen passendes, insbesondere gleichgängiges Innengewinde aufweisen.
Vorzugsweise ist das Gewinde ein Schnellschlussgewinde, das nur wenige Umdrehungen zum Lösen oder Feststellen erfordert. Das Verbindungselement kann dazu beitragen, dass einen Spannbackenwechsel vereinfacht wird.
Es ist auch vorteilhaft, wenn die zweite Komponente einen Aufsatz umfasst. Ein Aufsatz kann ein Träger für eine Spannbacke sein. Der Aufsatz ist vorzugsweise zwischen der Backenaufnahme und dem Spannkeil anordenbar. Durch einen Schraubbolzen, vorzugsweise durch zwei Schraubbolzen kann der Aufsatz an der Backenaufnahme und an dem Spannkeil befestigt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Aufsatz eine Form aufweist, in die die Backenaufnahme und der Spannkeil eingreifen können. In einem verspannten Zustand, mit anderen Worten, bei feststehendem Verbindungselement, kann der Aufsatz zwischen der Backenaufnahme und dem Spannkeil in der zweiten Komponente nicht bewegt werden. Unter Betriebsbedingung oder Arbeitsbedingungen ist auch ein Verbiegen der zweiten Komponente nicht möglich. Der von dem Spannbock abgewandte Bereich des Aufsatzes ist ohne jegliche Durchgangsöffnungen realisierbar. Insbesondere sind keinerlei Schrauben in dem Bereich des Aufsatzes vorgesehen. Auch sonstige Spannmittel zum Verspannen der einzelnen Bauteile der zweiten Komponente können in dem für die Befestigung eines Werkstücks vorzusehenden Bereich des Aufsatzes vermieden werden. Der Aufsatz ist durchgriffslos realisierbar. Der Aufsatz selbst ist sozusagen spannmittelfrei.
Das mindestens eine Verbindungselement ist von der zweiten Komponente entkoppelbar. Vorzugsweise verbleibt das mindestens eine Verbindungselement in einer Spannstellung und in einer Backenwechselstellung in der zweiten Komponente. Die Backenwechselstellung, die auch als zerlegbarer Zustand bezeichnet werden kann, wird durch ein Lösen des Verbindungselements einnehmbar. Der Spannkeil wird in eine Stellung verbracht, in der das Spannsystem zumindest teilweise zerlegbar ist. Das Zerlegen des Spannsystems ist unter Einhaltung einer Position, wie einer Nullpunktstellung des Spannbocks, möglich. Der Spannkeil, der vorzugsweise entlang der Einstellachse verschiebbar ist, wird im Bereich der Verschiebung geführt. Hierbei ist die zweite Führung an der Backenaufnahme besonders vorteilhaft. Wenn das Spannsystem in einem zerlegbaren Zustand vorliegt, ist der Aufsatz entlang der Einstellachse verschiebbar. Der Aufsatz kann in einer Entnahmerichtung herausgenommen werden. Hierbei ist es möglich, dass die Entnahmerichtung eine axiale Komponente und eine Komponente, die bezüglich der axialen Richtung rechtwinklig ist, zugewiesen werden kann. Nach einem anderen Aspekt kann eine Entnahmenrichtung auch einen Winkel bzgl. der Einstellachse von 45° aufweisen. In einer derartige n Anordnung ist ein besonders schnelles Wechseln eines Aufsatzes möglich.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform umfasst eine verspannungsmittelfreie Anordnung des Aufsatzes zwischen der Backenaufnahme und dem Spannkeil. Die Backenaufnahme oder der Spannkeil oder auch alle Komponenten des Spannsystems können Fixierungsmittel aufweisen, an denen ein Aufsatz lösbar befestigbar ist. Eine Befestigung des Aufsatzes ist durch eine Rastierung oder eine Klemmung möglich. Insbesondere ist eine Befestigung möglich, bei der nur eine Abstützung des Aufsatzes an mindestens einem der Bauteile, Spannkeil oder Backenaufnahme, vorliegt. Der Aufsatz kann von Federn in einer Position gehalten werden. Eine weitere Abstützung des Aufsatzes liegt z. B. an einem Werkstück vor.
Dem Spannbock kann eine erste Ebene zugeordnet werden. Die erste Ebene ist z. B. durch die Einstellachse und die erste Richtung aufgespannt. Vorzugsweise liegt die erste Führung des Spannbocks in der ersten Ebene. Weiterhin kann dem Spannsystem eine zweite Ebene zugeordnet werden, die von der ersten Ebene abweicht. Es ist möglich, dass die zweite Ebene zu der ersten Ebene parallel angeordnet ist. Die zweite Ebene kann auch einen Winkel zu der ersten Ebene aufweisen. Der zweiten Ebene kann auch die zweite Führung der Backenaufnahme zugeordnet sein. Anders gesagt, kann die zweite Ebene zu der zweiten Führung ausgerichtet sein.
Eine räumlich günstige Ausführung des Spannsystems, die insbesondere kurze Werkzeuge ermöglicht, liegt dann vor, wenn der Spannkeil eine geringere Ausdehnung als die Backenaufnahme in zumindest einer Richtung aufweist. Die Ausdehnung des Spannkeils kann auf eine Richtung bezogen sein, die senkrecht zur ersten Ebene der Führung liegt.
Der Spannkeil kann seine Position insbesondere ohne eine Verklemmung einnehmen, wenn er an einer Oberfläche der Backenaufnahme geführt ist. Vorzugsweise liegt die Führung an einer Oberfläche der Backenaufnahme vor, die nach außen, z. B. in eine Richtung des Spannbocks, weist. Besonders vorteilhaft ist auch eine Führung an einer Oberfläche des Spannbocks, vorzugsweise einer Oberfläche, die nach außen oder in Richtung einer Backenaufnahme weist. Ein zweiseitig geführter Spannkeil ist durch eine Einfassung besonders genau positionierbar. Die geführte Bewegung des Spannkeils ist insbesondere durch ein Spiel zu den zugeordneten Oberflächen des Spannbocks möglich. Der Spannkeil weist ein Untermaß bzgl. einer Beabstandung von Oberflächen auf.
Die Backenaufnahme kann eine durchgehende Öffnung aufweisen. Vorzugsweise erstreckt sich die Öffnung von einer ersten Seite der Backenaufnahme zu einer zweiten Seite der Backenaufnahme, die der ersten Seite der Backenaufnahme gegenüberliegt. Die Öffnung kann sich mit einer Radialkontur axial erstrecken. Beispiele für Öffnungen sind zylinderartige Bohrungen oder Durchgänge, die eine Wandkontur, beispielsweise mit Ausbuchtungen aufweisen. Die Öffnung erstreckt sich insbesondere entlang der Einstellachse. Die Öffnung ist vorteilhafterweise so gestaltet, dass in der Öffnung ist eine Gewindespindel anordenbar ist. Die Gewindespindel kann aufgrund ihres Gewindegangs mit einem Gewinde in der Backenaufnahme abgestimmt sein. Die Gewindespindel kann in der Öffnung um eine Gewindespindelachse gedreht werden. Die Gewindespindel dient der Bewegung der Backenaufnahme entlang der Einstellachse. Die Drehrichtung der Gewindespindel gibt die Bewegungsrichtung der Backenaufnahme vor.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Spannsystems umfassen mehrere zweite Komponenten. Beispielsweise kann das Spannsystem einen Spannbock und zwei zweite Komponenten aufweisen. Es ist auch möglich, ein Spannsystem mit zehn oder mehr zweiten Komponenten auszustatten. Zwischen jeweils zwei zweiten Komponenten kann zumindest ein Bereich eines Werkstücks gehalten werden. Vorzugsweise ist wenigstens ein Werkstück durch eine Backenauflage an einer zweiten Komponente einspannbar. Eine zusätzliche zweite Komponente kann eine Auflage für ein Werkstück an einer zweiten Seite des Werkstücks bereitstellen.
Ein Spannsystem kann weiterhin ein Mittelstück aufweisen. Vorzugsweise ist das Mittelstück quer zu der Einstellachse angeordnet. Beispielsweise kann das Mittelstück die Einstellachse rechtwinkelig überschneiden. Das Mittelstück verharrt statisch in dem Spannsystem. Eine Verschraubung des Mittelstücks an dem Spannbock bildet z. B. eine statische Verbindung des Mittelstücks mit dem Spannbock. Auch wenn Spannkräfte auf das Mittelstück wirken, bleibt die Position des Mittelstücks unverändert. Eine Position des Mittelstücks bzgl. der Einstellachse kann durch eine Nut festgelegt sein. Die Nut kann an dem Mittelstück vorliegen. Eine Nut kann auch z. B. an dem Spannbock vorliegen. Die Nut liegt in einem Übergangsbereich zwischen Spannbock und Mittelstück. Eine Backenauflage, insbesondere mit einer Spannbacke, kann an dem Aufsatz angeordnet sein. Eine weitere Backenauflage z. B. für eine Spannbacke kann an dem Mittelstück angeordnet sein. Das Mittelstück kann zwei Backenauflagen aufweisen. Eine Backenauflage des Mittelstücks ist einer Backenauflage z. B. des Backenaufsatzes zugeordnet. Eine zweite Backenauflage des Mittelstücks kann zu einer Backenauflage eines zweiten Aufsatzes hin ausgerichtet sein. Es ist möglich, dass der zweite Aufsatz einer weiteren zweiten Komponente des Spannsystems zugeordnet ist. An einer Backenauflage ist in einer Ausführungsform eine Mehrzahl von Spannbacken befestigbar. Mit Hilfe eines statisch verharrenden Mittelstücks können zwei Werkstücke mit einer festen Beabstandung eingespannt werden.
Ein weiteres Mittelstück ist bedarfsweise auf dem Spannbock, insbesondere zwischen den Aufsätzen, aufsetzbar. Das an einer Stelle fest anzusiedelnde Mittelstück hat wenigstens eine weitere Backenaufnahme, sodass sich hiergegen das einzuspannende Werkstück abstützen kann. Einen besonders geeigneten Ort für das Einsetzen des Mittelstücks bietet der Bereich um eine Halterung für die Gewindespindel. Das Mittelstück schützt somit zugleich die Gewindespindel bzw. das Lager für die Gewindespindel. Das Mittelstück liegt in der Verlängerung bzw. oberhalb einer Lagermanschette für die Gewindespindel.
Bei der ersten Führung kann es sich um ein Schienensystem handeln. Das Schienensystem ist vorzugsweise an dem Spannbock angeordnet. Das Schienensystem kann seitlich an dem Spannbock vorliegen. Insbesondere eine Innenseite des Spannbocks eignet sich für die Ausbildung eines Spannschienensystems. In diesem Fall umfasst das Schienensystem mindestens eine Schiene. Die Schiene erstreckt sich in eine Richtung der Einstellachse. Die Schiene bildet z. B. das erste Führungselement. Entlang ihrer Erstreckung wird die Schiene zumindest bereichsweise von der Innenseite des Spannbocks eingefasst. Eine Innenseite des Spannbocks kann eine Komponente des Schienensystems sein. Eine Einfassung lässt sich so gestalten, dass die Schiene an zumindest zwei Seiten von der Innenseite des Spannbocks mit einem Spiel eingeschlossen ist. Eine dritte Seite der Schiene kann ebenfalls von der Innenseite des Spannbocks, vorzugsweise mit einem Spiel, das größer als das Spiel der ersten beiden Seiten der Schiene ist, eingeschlossen sein. Das Schienensystem ermöglicht einen besonders präzisen Fahrweg entlang der Einstellachse. Funktional günstig sind polierte oder auch gehärtete Flächen an dem Schienensystem.
Fertigungstechnisch einfach zu realisieren ist auch ein zweites Teilführungselement in Gestalt eines stabförmigen Vorstands des Spannkeils. Der stabsförmige Vorstand ist an einer Grundplatte des Spannkeils angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich der stabförmige Vorstand entlang einer Einstellachse. Der stabförmige Vorstand steht in einer normalen Richtung zu der Grundplatte. Anders gesagt, kann sich der stabförmige Vorstand auch in der gleichen Richtung wie die Spannvorrichtung erstrecken. Der stabförmige Vorstand ist kürzer als eine Erstreckung der Backenaufnahme entlang der Einstellachse. Eine Querschnittsfläche des Vorstands weist eine gerade Seite auf. Eine zweite Seite des Querschnitts des Vorstands kann eine Rundung aufweisen. Die Abrundung an zumindest einer Seite des stabförmigen Vorstands ist vorzugsweise der Einstellachse zugeordnet. Mit der Abrundung an zumindest einer Seite kann die Reibungsfläche des Spannkeils an der Backenaufnahme vermindert werden. Fertigungstechnisch einfach lässt sich auch ein stabförmiger Vorstand mit einer rechteckigen Querschnittsfläche realisieren.
Das Spannsystem umfasst mindestens eine Lagerfläche. In einer günstigen Ausgestaltung weist die Lagerfläche eine Schräge bezogen auf eine im Wesentlichen quaderförmige Gestalt der Bauteile auf. Zu den Bauteilen, die eine Lagerfläche aufweisen können, gehören Spannkeil, Backenaufnahme oder Aufsatz. Die Schräge der Lagerfläche begrenzt eine Entnahmerichtung des Aufsatzes. Der Aufsatz kann nur mit einem Winkel von einer Backenaufnahme oder dem Spannkeil weggezogen werden, der zumindest über eine Teilstrecke entlang der Einstellachse kleiner als die Schräge der Lagerfläche, z. B. kleiner als 45°, ist. In Versuchen hat sich gezeigt, dass besonders vorteilhafte Neigungen der Lagerflächen, z. B. verglichen mit einer oberen Richtung der Führungsschiene, in einem Winkelbereich zwischen 45° und 60° liegen können. Wird der Winkel zwischen der ersten Ebene und der Lagerfläche gemessen, so ergibt sich ein Winkel, der vorteilhafterweise zwischen 45° und 60° liegt. Mit einer derartigen Schräge lassen sich eine gute Spannwirkung an dem Aufsatz und eine haptisch günstige Entnehmbarkeit des Aufsatzes miteinander kombinieren.
Für eine besonders gute Fixierung eines Aufsatzes kann das Spannsystem eine zweite Lagerfläche aufweisen. Die erste Lagerfläche und die zweite Lagerfläche können eine Ausnehmungsbegrenzung bilden. Vorzugsweise lässt sich einem Raum zwischen der ersten Lagerfläche und der zweiten Lagerfläche ein trapezförmiger Querschnitt zuordnen. Die zylinderartige Erstreckung des Raumes zwischen den Lagerflächen bildet eine Ausnehmungsbegrenzung. Die Beabstandung der Lagerflächen muss für die Einführbarkeit des Aufsatzes so groß eingestellt werden, dass eine trapezförmige Struktur des Aufsatzes in die Ausnehmungsbegrenzung passt. In einer weiteren Ausführungsform ist der Aufsatz rechtwinklig zu einer Einstellachse, insbesondere parallel zu der ersten Lagerfläche und der zweiten Lagerfläche einführbar.
Weiterhin umfasst das Spannsystem vorzugsweise mindestens eine Stützfläche. Der Spannbock kann eine Stützfläche aufweisen. Die Stützfläche an dem Spannbock kann die Gewindespindel lagern. Der Spannbock kann eine weitere Stützfläche aufweisen, die z. B. eine Lagerung für das erste Führungselement bietet. Es ist auch möglich, dass die erste Stützfläche und die zweite Stützfläche an dem Spannbock aneinander anschließen. Weiterhin kann die Backenaufnahme zumindest eine Stützfläche aufweisen. Eine Stützfläche an der Backenaufnahme kann z. B. als Auflage für den Spannkeil dienen. Die Backenaufnahme und der Spannkeil bieten mindestens eine Stützfläche für den Aufsatz. In einer vorteilhaften Ausführung schließt sich an die Stützfläche eine Spielfläche an, die z. B. zur Verminderung von Reibung die Stützfläche zumindest einseitig begrenzt. Eine Spielfläche einer Komponente des Spannsystems wird nicht von einer zweiten Komponente des Spannsystems belegt. Die Spielfläche ist in einem Innenbereich des Spannsystems angeordnet.
Das Spannsystem kann mindestens eine Backenauflage aufweisen. Die Backenauflage kann mit einer Strukturierung ausgebildet sein, die z. B. einer Struktur eines Werkstücks entspricht. Ein erster Strukturbereich kann eine erste Spannbacke tragen. Ein zweiter Strukturbereich kann eine zweite Spannbacke tragen. Die erste Spannbacke und die zweite Spannbacke können zueinander angewinkelt sein. Eine Backenauflage kann auch eine Kurvenform aufweisen. Der Backenauflage ist eine Richtung zuordenbar, die sich insbesondere rechtwinklig zu der Einstellachse erstreckt. Eine erste Richtung kann der Breite einer ersten Spannbacke zugeordnet sein. Eine zweite Richtung kann einer Breite einer zweiten Spannbacke zugeordnet sein. Die Backenauflage weist einen Winkel bezogen auf mindestens eine der Lagerflächen auf. Die gewinkelte Anordnung der Backenauflage begünstigt die Aufbringung von Einspannkräften auf ein Werkstück. Das Spannsystem ist eine starre, weitgehend inelastische Anordnung.
Die Gewindespindel ist in einer Öffnung des Spannsystems angeordnet. Zumindest bereichsweise kann die Gewindespindel durch die Öffnung des Spannsystems hindurchreichen. Die Öffnung wird durch eine Umfassung gebildet. In einem ersten Bereich des Spannsystems ist die Umfassung die Backenaufnahme. In einem zweiten Bereich des Spannsystems ist die Umfassung zumindest teilweise der Spannkeil. Der Spannkeil kann sich auch brückenartig, insbesondere mit einem Halbrund über dem Spannbock, wölben. Aufgrund der Wölbung kann eine Öffnung für die Gewindespindel gebildet werden. Die kompakte Anordnung von Spannkeil und Backenaufnahme bzgl. Gewindespindel vermeidet eine hebelartige Verstärkung von möglichen Stellfehlern aufgrund des für die Drehung der Gewindespindel erforderlichen Spiels.
Die Positioniergenauigkeit des Aufsatzes, insbesondere bei Vorliegen einer strukturierten Backenauflage, kann weiter verbessert werden, wenn wenigstens eines der Bauteile des Spannsystems, insbesondere die Backenaufnahme oder der Spannkeil, eine Anschlagsfläche aufweisen. Wenn eine erste Anschlagsfläche und insbesondere eine zweite Anschlagsfläche vorliegen, kann der Aufsatz im zusammengesetzten Zustand eine Zentrierstellung einnehmen. Bei einem Zusammenbau geleitet die Anschlagsfläche den Aufsatz in eine Mittenposition. Der Aufsatz rastet in einer vorgegebenen Position. Die Anschlagsfläche an der Backenaufnahme und die Anschlagsfläche an dem Spannkeil sichern den Aufsatz gegen ein seitliches Verschieben in einem zusammengesetzten, aber unverspannten Zustand.
Der Backenaufnahme des Spannsystems kann eine Stirnseite zugeordnet sein. Die Masse der Backenaufnahme ist durch Vorliegen einer Oberflächenvertiefung verringert. Insbesondere Masseträgheitseigenschaften der Backenaufnahme lassen sich durch eine Oberflächenvertiefung an der Stirnseite beeinflussen. Die Oberflächenvertiefung bildet eine Erweiterung der Öffnung, die z. B. ein Lager der Gewindespindel aufnehmen kann.
Vorteilhaft ist auch eine Anordnung, in der der Spannkeil einen ersten und einen zweiten Vorstand aufweist. Die zwei stabförmigen Vorstände erstrecken sich gleichermaßen zueinander beabstandet und insbesondere gleichmäßig zu der Lagerfläche des Spannkeils. Die zwei stabförmigen Vorstände können auch als Zweifingerform bezeichnet werden. In einer Seitenansicht weist der Spannkeil eine Ähnlichkeit zu einem Haken, wie einem einfachen Angelhaken auf, wobei das scharfe Ende des Hakens von der Lagerfläche gebildet ist. Nach einem anderen Aspekt steht die Lagerfläche bezogen auf die Grundfläche des Spannkeils vor, und zwar vorzugsweise in die gleiche Richtung wie der Vorstand. Allerdings sollte die Lagerfläche in einer Richtung eine geringere Erstreckung als der Vorstand haben. In der Grundfläche zwischen dem Vorstand und der Lagerfläche befindet sich zumindest eine durchgängige Öffnung, vorzugsweise zwei durchgängige Öffnungen, die für den Durchgang zumindest eines Verbindungselements oder einer Gewindespindel vorgesehen ist.
Das vorgestellte Spannsystem zeichnet sich durch viele, insbesondere geometrische Aspekte aus. Das Spannsystem weist eine Hochsteifigkeit auf. Es entsteht kein Spannkraftverlust durch Biegung. Aufgrund des Spannsystems können flexibel modulare Aufbauten geändert werden. Ein Modul ist beispielsweise ein Aufsatz. Das Spannsystem bietet eine gute Zugänglichkeit mit Werkzeugen, sodass in vielen Verarbeitungsverfahren auf die Verwendung von Spezialwerkzeug, wie z. B. Fräsköpfen mit einem langen Schaft, verzichtet werden kann. Es ergibt sich eine erhöhte Verarbeitungsgenauigkeit. Die hohe Steifigkeit und die kurzen Hebel ermöglichen hohe Vorschübe bei der Bearbeitung von Werkstücken. Spannbacken können mit einer hohen Last gegeneinander verspannt werden, ohne dass das Spannsystem nachgibt. Die Spannkraft wird innerhalb des Spannsystems oder auch innerhalb des Nullpunktspannsystems aufgenommen. Eine Ausrichtung eines Maschinentisches bleibt unbeeinträchtigt.
Das Spannsystem zeichnet sich durch besonders hohe Flexibilität aus. Mit einem Spannsystem, insbesondere wenn das Mittelstück vorhanden ist, können Werkstücke unterschiedlichster Abmessungen aufgenommen werden, ohne dass die Backenaufnahmen zu verstellen sind. Dies ist ein weiterer Beitrag, kostengünstig, insbesondere mit besonders niedrigen Fertigungskosten, einzuspannende Werkstücke in Werkzeugmaschinen bearbeiten zu können.
Noch weitergehende, ebenfalls besonders interessante Aspekte lassen sich zudem an der Einrichtung auffinden, die über das zuvor Gesagte hinaus ebenfalls eigenständig außergewöhnliche Aspekte darstellen.
Ein Spannbacken-Schnellverschluss-System ist ein System, das einen Austausch von Spannbacken ermöglicht. Spannbacken-Schnellverschluss-Systeme sind für Zentrierspanner, Schraubstöcke, Spannstöcke oder auch Schraubspanner insbesondere an Werkzeugmaschinen vorteilhaft verwendbar, weil derartige Spanner nicht verstellt werden müssen, wenn eine Spannbacke auszutauschen ist. Spannbacken mit einer einem Werkstück angepassten Form sind mit wenigen Arbeitsschritten einsetzbar. Der Verschluss eines Spannbacken-Schnellverschluss-Systems ist in einer kurzen Zeitspanne, wie z. B. innerhalb von dreißig Sekunden, öffenbar bzw. schließbar. Ein geöffnetes Spannbacken-Schnellverschluss-System, bei dem eine Spannbacke entnehmbar ist, kann auch als entriegelt bezeichnet werden. Ein geschlossenes Spannbacken-Schnellverschluss-System kann auch als verriegelt bezeichnet werden. Das Spannbacken-Schnellverschluss-System umfasst mindestens ein Spannmittel, vorzugsweise eine Pluralität von Spannmitteln. Die Spannmittel sind aufeinander in ihrer Form abgestimmt. Eine Form in einem Anschlussbereich eines ersten Spannmittels passt zu einer Form in einem Anschlussbereich eines zweiten Spannmittels. Die Gestalt eines Spannmittels ist zumindest bereichsweise der Gestalt eines weiteren Spannmittels, das in dem Spannbacken-Schnellverschluss-System einsetzbar ist, angeformt. Zwischen den Spannmitteln kann ein Spiel vorgesehen sein, welches das schnelle Auseinandernehmen und das schnelle Zusammenführen erleichtert. Wenn die Spannmittel an einer Relativbewegung gegeneinander gehemmt sind, befinden sie sich in einem verriegelten Zustand.
Als Spannmittel sind mindestens eine Backenaufnahme und mindestens ein Aufsatz vorgesehen. Die Backenaufnahme kann als ein erstes Teil bezeichnet werden. Der Aufsatz kann als ein zweites Teil, insbesondere eines Spannmittels, bezeichnet werden. Die Backenaufnahme trägt den Aufsatz. Der Aufsatz weist vorzugsweise mindestens eine Spannbacke auf. Eine Spannbacke bietet eine Fläche zur Auflage auf mindestens ein Werkstück. Das Werkstück zeigt in einer Stellung einer Spannbacke eine Haftreibung zur Spannbacke.
Der Aufsatz und die Backenaufnahme bilden in einem verriegelten Zustand eine geschlossene Einheit. Der Aufsatz und die Backenaufnahme sind – anders gesagt – miteinander fest verbindbar. Aufsatz und Backenaufnahme können als Verbund eine Spannbacke einspannen.
Die Backenaufnahme weist mindestens eine Öffnung auf. Die Öffnung erstreckt sich durch die Backenaufnahme hindurch. Es kann auch gesagt werden, die Backenaufnahme weist mindestens ein Loch, wie eine Bohrung, auf. Die Öffnung reicht von einer Seite der Backenaufnahme zu einer gegenüberliegenden Seite der Backenaufnahme.
Dem Spannbacken-Schnellverschluss-System kann eine Einstellachse zugeordnet werden. Eine Richtung, in der die Öffnung sich erstreckt, und eine Richtung der Einstellachse stimmen überein. Die Einstellachse und die durch die Backenaufnahme hindurchgehende Öffnung sind insbesondere parallel zueinander gerichtet. In mathematischen Begriffen ausgedrückt, entspricht der Richtungsvektor der Einstellachse einem Höhenvektor einer zylinderförmigen Ausnehmung, welche die Öffnung ausmacht.
Nach einem Aspekt der Erfindung können am Aufsatz mindestens zwei Spannbacken angeordnet sein. Es sind auch Aufsätze denkbar, die mehr als zwei Spannbacken aufweisen. Vorteilhafterweise liegen sich zwei Spannbacken gegenüber. Eine erste Spannbacke befindet sich auf einer ersten Seite des Aufsatzes. Eine zweite Spannbacke befindet sich auf einer zweiten Seite des Aufsatzes. An einem Aufsatz können sich auch vier Spannbacken befinden. Ein Aufsatz mit mindestens zwei Spannbacken ermöglicht es, ein Werkstück maßgenau einzuspannen.
Die Erstellung eines Spannverbunds wird durch Vorliegen einer Spannebene begünstigt. Die Spannebene vermittelt Verriegelungskräfte. Durch die Spannebene werden Spannkräfte zwischen den Bestandteilen des Spannverbundes abgeleitet. Die Spann- und Verriegelungskräfte lassen sich in Kräftekomponenten zerlegen. Die Spannebene verläuft in einem Winkel zu der Einstellachse. Nach einem Aspekt schließen der Normalenvektor der Spannebene und ein Richtungsvektor der Einstellachse, der auch als Achsenrichtung der Einstellachse bezeichnet werden kann, einen Winkel ein. Der Winkel kann insbesondere größer als 0° und kleiner als 90°, vorzugsweise ca. 45°, s ein. Der Winkel kann die Größe des Anteils der Spann- und Verriegelungskräfte, die durch die Spannebene übertragbar sind, festlegen. Der Anteil der Spann- und Verriegelungskräfte, der durch die Spannebene übertragen wird, sollte in einem günstigen Fall größer sein als der Anteil der Spann- und Verriegelungskräfte, der parallel zu der Spannebene übertragen wird. Eine Komponente der übertragenen Spannverriegelungskräfte ist entlang der Einstellachse gerichtet.
Weiterhin ist vorgesehen, dass an zumindest einem der Spannmittel ein Eingriffselement vorliegt. Das Eingriffselement ist mindestens einem Spannmittel, vorzugsweise einstückig, angeformt. Das Eingriffselement befindet sich an einer Seite des Spannmittels, die einem anderen Spannmittel zugeordnet ist. Das Eingriffselement befindet sich vorzugsweise an der Seite des Aufsatzes, die mit der Backenaufnahme in Auflage verbracht werden kann. Das Eingriffselement ist in eine Verzahnungskontur integriert. Es kann somit auch als Teil einer Verzahnungskontur bezeichnet werden. Es ist auch möglich, dass das andere Spannmittel eine Verzahnungskontur hat, die das Eingriffselement aufnehmen kann. Das Eingriffselement ist also in der Verzahnungskontur untergebracht. Eingriffselement und Verzahnungskontur tragen unter Nutzung der Spannebene zur Bildung des Spannverbundes bei. Der Spannverbund kann so sehr kompakt ausgeführt werden.
Die geometrische Form des Aufsatzes, insbesondere die Form des Eingriffselements, ist so gestaltet, dass der Aufsatz mindestens in einer ersten und mindestens in einer zweiten Ausrichtung in dem Spannverbund aufsetzbar und befestigbar ist. Statt Ausrichtung könnte auch gesagt werden: Orientierung. Der Aufsatz kann unterschiedlich orientiert werden. Der Aufsatz ist in unterschiedlichen Orientierungen in dem Spannbacken-Schnellverschluss-System verwendbar. Die Möglichkeit der unterschiedlichen Orientierungen ist z. B. dadurch realisierbar, dass die zweite Ausrichtung zur ersten Ausrichtung in einem Winkel steht. Vorzugsweise kann durch eine 180°-Drehung der ersten Ausrichtung des Aufsatzes in die zweite Ausrichtung verbracht werden. Die Ausrichtung des Aufsatzes ist umkehrbar. Der Aufsatz weist zwei oder mehrere Backenauflagen auf. Auf einer Backenauflage kann der Aufsatz eine Spannbacke tragen. Der Drehwinkel kann z. B. 360° geteilt durc h die Anzahl der Backenauflagen betragen, insbesondere, wenn eine Backenauflage einer Ausrichtung zugeordnet ist. Beispielsweise kann an vier Backenauflagen jeweils eine Spannbacke befestigt sein, die vier Ausrichtungen des Aufsatzes entsprechen. Eine 90°-Drehung stellt ausg ehend von einer ersten Ausrichtung eine zweite Ausrichtung in Spannposition, die auch als Arbeitsposition bezeichnet werden kann. Die erste Ausrichtung kann dagegen als eine Reserveposition bezeichnet werden. Die abstrakt auf einem beliebigen Weg zur Änderung einer Ausrichtung einzuhaltende Drehachse kann – bei Ausführung der Ausrichtungsänderung – orthogonal zu der Einstellachse stehen. Insbesondere zeigt – in einem solchen Fall – bei einer horizontalen Lage der Einstellachse die Drehachse in eine vertikale Richtung.
Die Drehung eines eingespannten Aufsatzes, der insbesondere an dem Aufsatz befestigte Spannbacken aufweist, erfolgt in mehreren Schritten. Bei der Drehung kommen weiterhin ein Spannmittel, eine Backenaufnahme, ein Eingriffselement und ein Verbindungsmittel zum Einsatz. In einem ersten Schritt wird ein Verbindungselement gelöst. Dies kann dadurch geschehen, dass ein Verbindungselement riegelartig zurückgesetzt wird. Eine Schraube oder ein Bolzen als Verbindungselement kann zurückgeschraubt oder auch entfernt werden. Die entriegelte Position des Verbindungselements eröffnet z. B. einen Bewegungsspielraum in einer Richtung der Einstellachse. Bei einem entriegelten Verbindungselement kann der Aufsatz entlang einer Entnahmerichtung, die zumindest streckenweise mit einer Richtung der Einstellachse zusammenfallen kann, bewegt werden. Dem Aufsatz kommt ein Bewegungsfreiheitsgrad in der Entnahmerichtung zu. Der Aufsatz ist bewegbar, hat also einen Bewegungsfreiheitsgrad. Die Bewegung des Aufsatzes wird durch mindestens eine Lagerfläche und insbesondere mindestens eine Auflagefläche begrenzt. Das Lösen und auch das Befestigen des mindestens einen Verbindungselements können mit einem automatisch geführten und betätigten Werkzeug, wie einem Roboterarm, erfolgen.
In einem weiteren Schritt wird der Aufsatz entlang der Entnahmerichtung bewegt. Der Bewegungsfreiheitsgrad, der durch das Zurücknehmen des Verbindungselements bereitgestellt wird, kann mindestens einen ersten und einen zweiten Weg eröffnen, um in eine Entnahmerichtung zu gelangen. Die Bewegung in der Entnahmerichtung erfolgt über eine Freigabestrecke, die von dem Verbindungselement freigegeben wurde. Die Freigabestrecke ist so lang, dass eine Begrenzung eines Bewegungsfreiheitsgrades, der von einer Einstellachse weg führt, beseitigt ist. Ein Eingriff, wie ein Eingriff in die Verzahnungskontur des Aufsatzes, ist entlang der Einstellachse umgehbar. Begrenzungen der Bewegungsfreiheitsgrade, insbesondere der Rotation, des Aufsatzes können überkommen werden. Ein Austausch des Aufsatzes ist möglich. Die Bewegung des freien Aufsatzes unterliegt vorzugsweise keinerlei Zwangsbedingungen mehr durch die Backenaufnahme. Der Aufsatz kann in allen drei Raumrichtungen verschoben werden und um jede denkbare Drehachse rotiert werden.
In einem weiteren Schritt wird an dem freien Aufsatz eine kontrollierte Drehbewegung ausgeführt. Bei der Drehbewegung ist darauf zu achten, dass der Aufsatz nicht in eine Schräglage bezüglich einer Entnahmerichtung verbracht wird, die auch als Verkippung bezeichnet werden kann. Die Entnahme des Aufsatzes und die Drehung können automatisch ausgeführt werden, wobei ein Dreharm um eine Drehachse des Aufsatzes eine Drehbewegung in einen programmierten Winkel vollbringt. Durch die Drehbewegung wird der Aufsatz in die zweite Ausrichtung gebracht. Nach Ausführung der Drehbewegung nimmt der Aufsatz eine Position in der zweiten Ausrichtung ein.
Der ausgerichtete Aufsatz wird mit einer Bewegung entlang einer Richtung entgegengesetzt zur Entnahmerichtung auf die Backenaufnahme zugeführt. Der Aufsatz wird an die Backenaufnahme herangeführt, bis das Eingriffselement des Aufsatzes in einem Eingriff steht. Der Aufsatz wird abgesetzt. Das Heranführen des Aufsatzes zur Backenaufnahme kann streckenweise durch Betätigung eines Verbindungselements ausgeführt werden. Anders gesagt, wird die Verzahnungskontur des Aufsatzes der Backenaufnahme angefügt. Das Eingriffselement und die Backenaufnahme berühren sich. Die Anordnung ist zumindest – in diesem Fall – formschlüssig. Ein kraftschlüssiger Übergang zwischen Aufsatz und Backenaufnahme ermöglicht das Verspannen des Aufsatzes. Dieser Zustand ist eine Vorstufe zum Schließen eines Bewegungsfreiheitsgrads des Aufsatzes, nämlich entlang der Entnahmerichtung von der Backenaufnahme weg.
Bei eingesetztem Aufsatz wird das Verbindungselement geschlossen. Der Aufsatz wird an der Backenaufnahme verspannt. Der Aufsatz kann auch gegen ein Werkstück verspannt werden. Die Verriegelung des Verbindungselements wird vorgenommen. Beispielsweise kann ein Bolzen, wie ein Sicherungsbolzen, eingeführt werden, der ein Lösen des Verbindungselements z. B. durch eine Drehbewegung des Verbindungselements, verhindert. Der Aufsatz ist somit an der Backenaufnahme fixiert. Der Aufsatz weist keinerlei Bewegungsfreiheitsgrad mehr auf.
Das so geschilderte Verfahren lässt sich auch mit wenigen Handgriffen durchführen. Für den Wechsel einer Backenaufnahme ist nur eine kurze Zeitspanne erforderlich, sodass ein Wechsel von Spannbacken für unterschiedliche Werkstücke sehr schnell vonstattengehen kann. Es können unterschiedliche Typen von Werkstücken eingespannt werden. Bearbeitungsabläufe an Werkstücken können in kurzer Zeit aufeinander folgen.
Ein erfindungsgemäßes Spannsystem, das auch als Spannbacken-Schnellverschluss-System bezeichnet werden kann, ist in einem Zentrierspanner einsetzbar. Der Zentrierspanner umfasst – in einer vorteilhaften Ausgestaltung – mindestens zwei Spannmittel, die auch als Spannverbunde bezeichnet werden können. Ein Zentrierspanner kann mit einem Sortiment modular austauschbarer Spannmittel an spezielle Arbeitsaufgaben angepasst werden. Ein Spannmittel, das jeweils mindestens eine Backenaufnahme und einen Aufsatz umfasst, ist also mindestens zweifach in einem Zentrierspanner vorhanden. Die Spannmittel können sich – bei einer günstigen Ausgestaltung –, insbesondere den Aufsatz betreffend, sich durch eine erste Backenauflage und eine zweite Backenauflage voneinander unterscheiden. Jeder Spannverbund, insbesondere jede Backenaufnahme, für sich hat eine Öffnung. Die Öffnung ist vorzugsweise durchgängig. In den Öffnungen erstreckt sich eine Stange, insbesondere eine Gewindestange, die mindestens ein rechtsgängiges und mindestens ein linksgängiges Gewinde aufweist. Die Öffnung kann ein Gewinde aufweisen, das einem Gewinde der Gewindestange angepasst ist. Die Stange reicht mindestens von einem ersten Spannverbund zu einem zweiten Spannverbund. Die Stange vermittelt eine Kraft, insbesondere eine Einspannkraft auf ein Werkstück, zwischen den zwei Spannverbunden. Eine Bewegung der Spannverbunde, insbesondere der Backenaufnahmen, ist über die Stange korreliert. Die Spannverbunde sind über die Stange miteinander verbunden. Die Spannverbunde können sich in Richtung der Einstellachse bewegen. Durch eine Drehung der Gewindestange bewegen sich die Spannmittel aufeinander zu, und bei gegensinniger Drehung von einander weg. Anders gesagt, ist eine Relativposition der Spannmittel stellbar. Insbesondere bewegt sich in einem asynchronen Zentrierspanner ein Spannverbund, dem eine erste Gewindesteigung zugeordnet ist, betragsmäßig mit höherer Geschwindigkeit als ein zweiter Spannverbund, dem eine zweite Gewindesteigung mit einem niedrigeren Gang als die erste Gewindesteigung zugeordnet ist. Ein synchroner Zentrierspanner bietet eine gleichförmige Relativbewegung. Durch eine Bewegung der Spannverbunde aufeinander zu kann zwischen den Spannbacken des Aufsatzes ein Werkstück eingespannt werden. Durch Verriegelung des Spannbacken-Schnellverschlusssystems kann zwischen den Aufsätzen, vorzugsweise zwischen den Spannbacken von zwei Aufsätzen, ein Werkstück eingespannt werden. Bei einer Bewegung der Spannverbünde voneinander weg ist das Werkstück entnehmbar. In einem entriegelten Zustand eines Spannbacken-Schnellverschlusssystems ist ein Werkstück entnehmbar. Durch eine Drehung der Gewindestange oder durch Drehung von einem Spannmittel kann also eine Einspannkraft über die Spannverbunde an das Werkstück vermittelt werden. Die Einspannkraft wirkt bevorzugt in Richtung der Einstellachse.
Nachfolgend werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, insbesondere eines Spannbacken-Schnellverschluss-Systems, dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln aus auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.
Vorteilhafterweise ist in einem Spannbacken-Schnellverschluss-System ein Spannkeil vorhanden. Der Spannkeil kann als ein drittes Teil eines Spannverbundes des Spannbacken-Schnellverschluss-System vorhanden sein. Der Spannkeil, die Backenaufnahme und der Aufsatz können auch als Spannmittel bezeichnet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Aufsatz zwischen der Backenaufnahme und dem Spannkeil angeordnet ist. Bei dieser Anordnung spannen der Spannkeil und die Backenaufnahme den Aufsatz klammerartig ein. Der Aufsatz berührt also einerseits die Backenaufnahme und andererseits den Spannkeil, die jeweils einen Flächendruck an dem Aufsatz aufbringen. Die mechanische Spannung kann auch als Flächendruck bezeichnet werden. Der Flächendruck ist in einem Zustand mit eingespanntem Werkstück in einem Spanner höher als in einem Zustand eines geöffneten Spanners. Eine günstige Gestaltung des Spannbacken-Schnellverschluss-Systems trägt dazu bei, dass das Spannbacken-Schnellverschluss-System in dem Spannverbund eine Festigkeit aufweist, die der Werkstückbearbeitung standhält. Außerdem kann der Aufsatz sehr schnell, insbesondere schneller als bei sonst üblichen Spannsystemen, gewechselt werden, weil die Backenaufnahme an ihrer Position im Zentrierspanner verbleiben kann. Eine für die Betätigung des Stabs wie einer Gewindespindel zum Auseinanderfahren der Spannmittel erforderliche Auszeit fällt nicht an.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Verbindungselement vorgesehen, das die Backenaufnahme und den Spannkeil lösbar zusammen hält. Die Backenaufnahme und der Spannkeil werden mittels des Spannungselements aneinander gehalten. Das Verbindungselement verriegelt den Spannkeil gegen die Backenaufnahme, sodass eine selbsttätige Lösung unmöglich ist. Das Verbindungselement trägt dazu bei, dass das Spannbacken-Schnellverschluss-System sicher ist und einen schnellen Wechsel des Aufsatzes ermöglicht.
Es ist von Vorteil für eine Spannpräzision, wenn mindestens zwei Lagerflächen an dem Spannbacken-Schnellverschluss-System vorgesehen sind. Die Backenaufnahme kann eine erste Lagerfläche aufweisen, die vorzugsweise zu der Einstellachse abgewinkelt ist. Der Spannkeil kann eine zweite Lagerfläche aufweisen, die vorzugsweise zu der Einstellachse abgewinkelt ist. Eine Abwinkelung einer Lagerfläche besagt nach einem Aspekt, dass ein Normalenvektor, welcher der Lagerfläche zuordenbar ist, mit einer Richtung, insbesondere einem Richtungsvektor, der Einstellachse einen Winkel einschließt. Die Abwinkelung der ersten Lagerfläche und die Abwinkelung der zweiten Lagerfläche können einen gegensinnig gleichen Winkel aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Abwinkelung der ersten Lagerfläche größer als die Abwinkelung der zweiten Lagerfläche. Die erste Lagerfläche und die zweite Lagerfläche bieten dem Eingriffselement des Aufsatzes in einem verriegelten Zustand eine Auflageposition. Wenn das Verbindungselement geschlossen ist, steht das Eingriffselement des Aufsatzes mit der ersten Lagerfläche und der zweiten Lagerfläche in einer kraftschlüssigen Verbindung. In dem verriegelten Zustand ist das Eingriffselement an zwei Seiten formschlüssig eingespannt, nämlich von einer ersten, der Backenaufnahme zugeordneten Seite und einer zweiten Seite, die dem Spannkeil zugeordnet ist. Das Eingriffselement kann auch zwei Komponenten aufweisen, wobei insbesondere eine erste Komponente einer ersten Lagerfläche und eine zweite Komponente einer zweiten Lagerfläche zugeordnet sind. Die Einspannung des Aufsatzes von zwei Seiten verleiht dem Spannverbund eine hohe Stabilität. Auch massereiche Werkstücke können in einem Zentrierspanner präzise, mit anderen Worten, ohne ein Wandern des Werkstücks, bearbeitet werden.
Der Spannkeil kann mindestens zwei Teilführungselemente aufweisen. Die Teilführungselemente des Spannkeils verlaufen parallel zur Einstellachse. Die Teilführungselemente des Spannkeils können von der Backenaufnahme zumindest bereichsweise eingefasst werden. Die Teilführungselemente greifen in die Backenaufnahme ein. Die Teilführungselemente bieten eine Führung für den Spannkeil, sodass dieser in einem gelösten Zustand, der auch als Aufsatzwechselzustand bezeichnet werden kann, schnell und ohne Verkantung von der Backenaufnahme weg oder zu der Backenaufnahme hin in einen Eingriff an der Backenaufnahme bewegbar ist.
In einer Weiterbildung der Backenaufnahmen, hat mindestens eine Backenaufnahme mindestens zwei Ausnehmungen. Mindestens eine Ausnehmung stellt eine Art Negativ der Form eines Teilführungselements des Spannkeils dar. Eine Ausnehmung der Backenaufnahme nimmt ein Teilführungselement des Spannkeils auf. Die Ausnehmungen der Backenaufnahme sind zu den Teilführungselementen des Spannkeils zumindest abschnittsweise komplementär geformt. Eine Ausnehmung der Backenaufnahme bietet eine Führungsschiene für ein Teilführungselement des Spannkeils. Mit einer Schienenführung lässt sich die Ausbildung einer bewegungshemmenden Stufenkante in einem Grenzbereich von Teilführungselementen vermeiden.
Das Eingriffselement des Aufsatzes weist vorzugsweise eine Passform auf. Es hat sich in Versuchen herausgestellt, dass eine zu einem Prisma komplementäre Form des Eingriffselements besonders gut für eine schnelle Entnahme eines Aufsatzes und für eine stabile Sicherung der Konfiguration des Spannbacken-Schnellverschluss-Systems geeignet ist. Das Eingriffselement kann also als prismenförmige Ausnehmung ausgebildet sein. In die Ausnehmung greifen in einem verspannten Zustand, der auch als Arbeitszustand bezeichnet wird, vorzugsweise eine Backenaufnahme und ein Spannkeil ein. Die Verspannung erfolgt z. B. durch eine Aufspreizung zwischen Spannkeil und Backenaufnahme.
Eine Grundfläche der Prismaform eines Eingriffselements kann trapezartig sein. Als trapezartig ist auch eine Form anzusehen, bei der die Kanten des Trapezes abgerundet sein können. Das Trapez ist vorzugsweise gleichschenklig. D. h., wenigstens zwei Seiten des Trapezes haben die gleiche Länge. Die Grundfläche des Trapezes verläuft in einer Ausführungsform so, dass sie sich in Richtung eines Inneren des Aufsatzes verjüngt. Eine Breite des Trapezes nimmt von einer der Backenaufnahme zugewendeten Seite hin zu einem Inneren des Aufsatzes ab. In einer weiteren Ausführungsform, insbesondere wenn das Trapez eine Ausnehmung ist, kann sich die Grundfläche zu einem Inneren des Aufsatzes hin aufweiten. Die Grundfläche des Trapezes kann einer Ebene zugeordnet werden. Der Richtungsvektor der Einstellachse erstreckt sich parallel zu einem Aufspannvektor der Ebene. Ein zweiter Vektor, der die Ebene aufspannt, steht zu dem ersten Vektor orthogonal, vorzugsweise parallel zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen zwei Teilführungselementen an einem Spannkeil oder an einer Backenaufnahme.
Das Eingriffselement des Aufsatzes kann auch polyederartig sein. Insbesondere kann eine Querschnittsform des Eingriffselements einem Polygon entsprechen. So ist z. B. ein Eingriffselement in der Form eines vierseitigen Pyramidenstumpfs für einen Aufsatz, der vier einander gegenüberliegende Backenauflagen, insbesondere für Spannbacken, aufweist, besonders geeignet. Mit einem solchen Eingriffselement ist ein geeigneter Aufsatz nach einer Drehung des herausgenommenen Aufsatzes um 90° einsp annbar. Insbesondere kann in einer Ausführungsform das Eingriffselement eine Ausnehmung mit einer polygonen Querschnittsfläche sein. Das Eingriffselement kann auch zumindest bereichsweise polyederartig ausgestaltet sein.
Durch die Backenaufnahme kann sich eine Öffnung von einer Seite der Backenaufnahme zu einer gegenüberliegenden Seite durchgängig erstrecken. Es ist möglich, dass eine zweite Öffnung die erste Öffnung z. B. rechtwinklig überkreuzt. In einer Öffnung ist vorzugsweise ein Gewinde eingearbeitet. Das Gewinde kann sich auch auf einem Gewindeträger, der in die Öffnung kraftschlüssig fest eingepasst ist, befinden. Das Gewinde in der Öffnung ist auf ein Gewinde einer Gewindespindel aufschraubbar bzw. die Gewinde sind aufgrund ihrer Gangsteilheit aufeinander abgestimmt. Anders gesagt, kann die Backenaufnahme eine Gewindespindel umschließen. Die Gewindespindel ermöglicht eine präzise Führung und Positionierung des Gewindes in dem Spannbacken-Schnellverschluss-System.
Vorteilhafterweise sind der zweiten Lagerfläche, die sich an dem Spannkeil befindet, mindestens zwei Teilbereiche zuordenbar. Ein erster Teilbereich kann einen Winkel zu einem zweiten Teilbereich aufweisen. Die Teilbereiche können z. B. für einen Aufsatz in einer Richtung rechtwinklig zur Einstellachse eine Zentrierung zur Einstellachse vorgeben. Zumindest der erste Teilbereich ist dem Eingriffselement des Aufsatzes zugeordnet. In dem verriegelten Zustand steht der erste Teilbereich also an dem Eingriffselement des Aufsatzes. Der zweite Teilbereich der zweiten Lagerfläche kann einer zusätzlichen Schrägfläche der Backenaufnahme zugeordnet sein. Vorzugsweise weist die zusätzliche Schrägfläche einen Winkel zu der ersten Lagerfläche auf. Mit dem Vorliegen von Teilbereichen oder auch mit zusätzlichen Schrägflächen kann ein Aufsatz besonders genau positioniert werden.
Das Eingriffselement eines Aufsatzes kann mit mindestens einer Lagerfläche ausgebildet sein. Eine Lagerfläche ist in einem gespannten Zustand des Spannbacken-Schnellverschluss-Systems zumindest bereichsweise von einer körperlichen Fläche belegt. Eine Lagerfläche an dem Eingriffselement kann auch als dritte Lagerfläche benannt werden. Eine dritte Lagerfläche liegt vorzugsweise dem ersten Teilbereich der zweiten Lagerfläche gegenüber. Eine zusätzliche Schrägfläche der Backenaufnahme oder auch eine erste Lagerfläche können zumindest in einem Arbeitszustand des Spannbacken-Schnellverschluss-Systems eine Fortsetzung einer dritten Lagerfläche sein. Die dritte Lagerfläche und die zusätzliche Schrägfläche können in einer Richtung in einer Folge zueinander angeordnet sein.
Der Wechsel von Spannbacken, insbesondere von einem Aufsatz, ist in einer festen Position der Backenaufnahme möglich, will sagen, selbst bei Lage- oder Ortsstabilität der Backenaufnahme Das Spannbacken-Schnellverschluss-System erlaubt in einem Zustand ein Wegziehen einer Spannbacke von einem Werkstück. Die Backenaufnahme muss nicht zeitaufwändig von der Gewindespindel abgeschraubt oder mit der Gewindespindel verlagert werden. Insbesondere ein mehrseitig eingespanntes Werkstück kann beim Austausch einer Spannbacke in einer von der Gewindespindel vorgegebenen Position verbleiben.
Ein Zentrierspanner hat vorzugsweise mindestens eine Backenaufnahme und mindestens zwei Aufsätze. An jedem der Aufsätze liegen mindestens zwei Spannbacken, vorzugsweise jeweils auf einer Backenauflage, an. Die Aufsätze sind besonders gut verwendbar, wenn jeder Aufsatz zwei Positionen einnehmen kann. Eine Position ist bezüglich einer Backenaufnahme oder auch bezüglich eines Werkstücks einnehmbar. In einer Spannposition steht ein erster Aufsatz einem zweiten Aufsatz gegenüber. Ein Abstand zwischen jeweils einander zugeordneten Backenauflagen oder auch der Abstand zwischen zwei jeweils einander zugeordneten Spannbacken wird als Spannbreite bezeichnet. Die Spannbreite entspricht in einem Arbeitszustand einer Länge eines Werkstücks. In einer ersten Spannposition befindet sich die erste Spannbacke des ersten Aufsatzes auf einer dem zweiten Aufsatz zugewandten Seite und die zweite Spannbacke des ersten Aufsatzes auf einer dem zweiten Aufsatz abgewandten Seite. In einer zweiten Spannposition ist es genau umgekehrt. Entsprechend kann der zweite Aufsatz zwei verschiedene Spannpositionen einnehmen. Beispielsweise kann an einem Aufsatz eine erste Spannbacke eine größere Spannbreite zulassen als eine zweite Spannbacke. Es ist auch möglich, dass eine zweite Spannbacke in einer Richtung quer zur Einstellrichtung eine kleinere Erstreckung aufweist als eine zweite Spannbacke. Eine erste Backenauflage kann eine Nut oder eine Kerbe aufweisen. Eine Backenauflage kann geradlinig verlaufen. Eine zweite Backenauflage kann eine Rundung aufweisen. Eine erste Spannbacke kann eine größere Härte oder auch einen größeren Reibungskoeffizienten aufweisen als eine zweite Spannbacke. Ein Wechsel ist bei feststehender oder auch bei einer durch eine Arretierung festgestellten Gewindespindel möglich. Dies ist z. B. auch für eine Bearbeitung von Serien eines Werkstücks, das in zwei standardisierten Größen vorliegt, vorteilhaft.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Zentrierspanner eine Lagerbrücke befestigt, oder zumindest nachrüstbar. Die Lagerbrücke befindet sich vorteilhafterweise in einem Mittenbereich des Zentrierspanners. Nach einem Aspekt kann die Lagerbrücke auch als Mittelstück bezeichnet werden. Die Lagerbrücke kann in einer Nut, insbesondere einer Spannbocknut, positioniert sein.
Ein Mittenbereich ist einer Stange zuordenbar. Vorzugsweise ist die Stange in einem Mittenbereich gelagert. Die Mitte kann sich auf einen Schwerpunkt beziehen. Vorzugsweise ist der Mittenbereich eine Begrenzung eines Stellbereichs einer Backenaufnahme, insbesondere einer ersten und einer zweiten Backenaufnahme. In dem Mittenbereich ist die Stange gelagert. Ein Lager umschließt die Stange zumindest bereichsweise in dem Mittelbereich. Das Lager der Stange kann ein integraler Bestandteil der Lagerbrücke sein. Das Lager kann ein Lagergehäuse aufweisen. Es ist auch möglich, dass die Lagerbrücke an das Lagergehäuse anschließt. Das Lagergehäuse kann ein integraler Bestandteil der Lagerbrücke sein. Das Lager kann so ausgebildet sein, dass es die Stange an einer Translationsbewegung hindert und die Stange nur einen Rotationsfreiheitsgrad hat. Mit anderen Worten, kann die Stange nur um die Einstellachse rotieren. Die Stange ist im Lager also drehbeweglich fixiert. Im Bereich des Lagers kann die Stange Wulste, also Verdickungsbereiche und/oder Verdünnungsbereiche, aufweisen, sodass die Stange an einer bestimmten Position des Lagers geführt ist. Die Stange befindet sich also zumindest bezüglich der Einstellachse und bezüglich des Lagers an einer zugewiesenen Stelle.
Das Lagergehäuse hat mindestens eine Auflagefläche. Die Auflagefläche ist bezüglich der Einstellachse geneigt. Eine erste Auflagefläche kann zu einer zweiten Auflagefläche einen Winkel aufweisen. Die Lagerbrücke umfasst eine Anlagefläche, die insbesondere mindestens einer Auflagefläche zuordenbar ist. Die Anlagefläche kann mindestens zwei zueinander angewinkelte Anlageflächenkomponenten umfassen. Auf der Auflagefläche kann sich die Lagerbrücke mit der Anlagefläche, insbesondere mit mindestens zwei Anlageflächenkomponenten, abstützen. Die Auflagefläche dient der Fixierung der Stange. Die Fixierung kann mit einer Anlagefläche verstärkt werden. Mit einer Lagerbrücke können Bearbeitungskräfte an einem eingespannten Werkstück effektiver über die Stange abgeleitet werden.
An der Lagerbrücke kann mindestens eine Spannbacke befestigt sein. Vorzugsweise sitzen an der Lagerbrücke eine erste und eine zweite Lagerbrückenspannbacke. Die Lagerbrücke kann mindestens zwei Lagerbrückenbackenauflagen aufweisen. Mindestens eine Spannbacke der Lagerbrücke, kurz als Lagerbrückenspannbacke bezeichnet, steht mindestens einer Spannbacke des ersten Aufsatzes gegenüber und vorzugsweise steht mindestens eine Spannbacke des zweiten Aufsatzes mindestens einer weiteren Spannbacke der Lagerbrücke gegenüber. Eine Lagerbrückenspannbacke wird auch als Gegenspannbacke bezeichnet. Die erste Gegenspannbacke kann mit einer Spannbacke eines zugeordneten Aufsatzes ein Werkstück einspannen. Eine Gegenspannbacke oder eine Lagerbrückenbackenauflage, die insbesondere mindestens eine Oberflächenvertiefung mit Haltekanten oder Halteseiten aufweist, ist – mit anderen Worten – einem Spannmittel zugeordnet. Zwischen zwei Gegenspannbacken kann sich die Lagerbrücke erstrecken. Vorzugsweise liegen mindestens zwei der Gegenspannbacken auf voneinander beabstandeten Seiten der Lagerbrücke jeweils auf einer Oberfläche, wie der Lagerbrückenbackenauflage, an. Die zweite Gegenspannbacke ist einem zweiten Spannmittel zugeordnet.
Durch diese vorteilhaften Weiterbildungen lassen sich Werkstücke effizienter und präziser bearbeiten.
Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten, die jeweils eigenständig auch außergewöhnliche Aspekte beschreiben können.
Figurenkurzbeschreibung
Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten schematisch darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei
1 perspektivisch einen Spanner mit Nullpunktspannsystem, Zentrierspanner und Spannsystem,
2 den Spanner aus 1 in einer anderen Ansicht,
3 eine weitere Ausführung eines Spanners, wobei der Zentrierspanner eine Lagerbrücke aufweist,
4 einen Spanner mit scheibenartig vorstehendem Zentrierelement am Unterbau,
5 den Spanner aus 4 mit ringartigen Ausnehmungen als Zentrierelement an der Unterseite des Spannbocks,
6 eine weitere Ausführungsform eines Zentrierspanners mit quadratisch vorstehendem Zentrierelement an der Unterseite des Spannbocks,
7 ein Spannsystem aus 1 in Explosionsdarstellung,
8 eine weitere Ausführungsform eines Spannsystems in Explosionsdarstellung,
9 eine Ausführungsform eines Aufsatzes,
10 ein nach außen greifendes Spannsystem mit einem zugehörigen Aufsatz,
11 eine Explosionsdarstellung eines Unterbaus eines Nullpunktspannsystems aus 1,
12 eine Querschnittsdarstellung eines Nullpunktspannsystems aus 1 mit Schnittebene parallel zur Auflagefläche an dem Unterbau und
13 einen Schnitt entlang der Achse A-A aus 12 durch einen Spanner mit fest geschlossenem Nullpunktspannsystem zeigt.
Figurenbeschreibung
Der Spanner 1 in 1 – und aus einer perspektivisch anderen Richtung in 2 – umfasst ein Nullpunktspannsystem 2 mit dem Unterbau 81 und dem Spannbock 5, wobei der Spannbock 5 Teil des Zentrierspanners 3 ist, der ein Spannsystem 4 nach Art eines Spannbacken-Schnellverschluss-Systems aufweist. Die 1 und 2 werden im Folgenden gemeinsam erläutert.
In dem Zentrierspanner 3 können mit der Gewindespindel 73 entlang der Einstellachse 31 der Spannverbund 6 und der Spannverbund 6‘ aufeinander zu oder voneinander weg bewegt werden. Die Spannverbunde 6, 6‘ bilden eine zweite Komponente zu dem Spannbock 5. Die Spannverbunde 6, 6‘ sitzen auf einer ersten Stützfläche 55 und bereichsweise an der Innenseite 63 des Spannbocks 5. Sie sind in einem Bereich der Erstreckung 37 der ersten Führung 17 verschiebbar. Wie beispielhaft an der zweiten Komponente 6‘ gezeigt ist, umfasst ein Spannverbund eine Backenaufnahme 7‘, einen Spannkeil 9‘ und einen Aufsatz 13‘. Die erste Ausführungsform der zweiten Komponente, der Spannverbund 6 ist gleichartig wie die zweite Komponente, der Spannverbund 6‘ aufgebaut, mit dem Unterschied, dass die erste Ausführung der zweiten Komponente 6 einem linksgängigen Gewindeabschnitt der Gewindespindel 73 und die zweite Komponente 6‘ einem rechtsgängigen Gewindeabschnitt der Gewindespindel 73 angepasst ist, so dass eine Drehrichtung der Gewindespindel 73 die Aufsätze 13, 13‘ gegensinnig antreibt. Gegensinning versteht sich dabei, dass die Bewegung des Aufsatzes 13 und die Bewegung des Aufsatzes 13‘ in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Das Lagergehäuse 68 der Gewindespindel 73 ist bezüglich der Einstellachse 31 fixiert. Die Drehbarkeit der Gewindespindel 73, bezüglich des, an dem Spannbock 5 verschraubten, Lagergehäuses 68 ist gewahrt. Die zweite Komponente 6, 6‘ ist an einer Oberfläche 43 des Spannbocks 5 geführt. Durch Drehung an dem Stellkopf 74 der Gewindespindel 73 ist zwischen der ersten Spannbacke 16 an der Backenauflage 75 des ersten Aufsatzes 13 und der Spannbacke 16‘, die mit der Auflage 75‘ des zweiten Aufsatzes 13‘ verschraubt ist, ein Werkstück einspannbar. Das Spannsystem 4 ist mit einem Aufsatz 13 in einer ersten Ausrichtung I gezeigt. Das Spannsystem 4 ermöglicht an den Aufsätzen 13, 13‘, wie beispielhaft für den Aufsatz 13 erläutert wird, durch Lösen der Spannbolzen 11, 11‘ den Spannkeil 9 zurückzuziehen, den Aufsatz 13 herauszunehmen und um die Drehachse 32 um 180° zu drehen. Nach der Drehung kann die Backenauf lage 75‘‘ mit den Oberflächenvertiefungen 76 und der aufgeschraubten Spannbacke 16‘‘ mit einer Ausrichtung, bei der die Spannbacke 16‘‘ dem zweiten Aufsatz 13‘ zugeordnet ist, wieder eingebaut werden. Entsprechend kann durch ein Lösen des Spannkeils 9‘ der zweite Aufsatz 13‘ herausgenommen werden, sodass die zweite Auflage 75‘‘‘ mit der zweiten Spannbacke 16‘‘‘ dem ersten Aufsatz 13 zugeordnet ist. Bei einem Austausch der Spannbacken 16, 16‘, 16‘‘, 16‘‘‘ kann die Gewindespindel in unveränderter Stellung verbleiben. Die Oberfläche 41 der Backenaufnahme, die Teil des ersten Führungselements 21 ist, wird an dem zweiten Führungselement 17 parallel zur Einstellachse 31 geführt. Es liegt eine Führung in einer ersten Richtung 33 vor. Es erfolgt eine Führung in einer zweiten Richtung 35. Der Spannbock 5 weist an der Unterseite 167 eine erste Komponente eines Zentrierelements auf, das in der perspektivischen Darstellung von 2 ersichtlich ist. Mittig in diesen Zentrierelementen 91 sind die in Explosionsdarstellung gezeigten Konturzapfen 87, 87‘, 87‘‘ und 87‘‘‘ an ihrem jeweiligen Zapfenanker, wie dem Zapfenanker 88‘, fest, insbesondere stoffschlüssig und kraftschlüssig, z. B. durch Gewindeverschraubung, einsetzbar. Dem Konturzapfen, wie dem Konturzapfen 87‘, ist eine Längserstreckungsachse 139 zuordenbar. Die Konturzapfen 87, 87‘, 87‘‘ und 87‘‘‘ mit einem Durchmesser von 19 mm passen jeweils in ein Aufnahmeloch 83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘ mit einem Durchmesser von 20 mm, die in den Unterbau 81 reichen. Beim Zusammenfügen des Nullpunktspannsystems 2 dient ein Zentrierstift 90 auf der Auflagefläche 169 des Unterbaus 81 zur Festlegung einer Relativposition. Als Alternative kann der Zentrierstift 90 auch in dem Zentrierloch 89‘ befestigt werden. In einem zusammengebauten Zustand des Nullpunktspannsystems 2 kann durch Drehung der Spannschraube 105 der Spannbock 5 bezüglich des Unterbaus 81 festgesetzt werden. In einem festgestellten Zustand sitzt beispielsweise Konturzapfen 87‘ in Aufnahmeloch 83‘, das von der Wandung 84 begrenzt ist, die bezüglich Konturzapfen 87‘ ein Spiel von 1 mm gewährt. Die Wandungen, der Aufnahmelöcher 83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘, wie die Wandung 84, gehen glatt, anders gesagt ohne eine Stufe, in das Zentrierelement 92 über. Das Aufnahmeloch 83‘ weist einen gleichen Durchmesser wie das Zentrierelements 92 auf, das als zweite Komponente ein passendes Gegenstück zu einer ersten Komponente 91 des Zentrierelements ist, wie auch die Bezugszeichen 91 und 92 in 13 zeigen. Ein Ringdurchmesser der ersten Komponente 91 ist kleiner als ein Öffnungsdurchmesser der zweiten Komponente 92. In einer Tiefe des Aufnahmeloch 83‘ sitzt die rückgezogene Schubleiste 123‘, die durch Drehung der Spannschraube 105 der Feststelleinrichtung 85 in die Kontur 127 des Konturzapfens 87‘ einfahren und den Konturzapfen 87‘ an der Sperrfläche 188 sichern kann, so dass das Nullpunktspannsystem 2 auch bei einer Auflastung mit einer Tonnenlast nicht separierbar bzw. auseinandertreibbar ist.
Wie 3 in einer Explosionsdarstellung zeigt, kann aufgrund des modularen Konzepts in einem Spanner 201 auch ein Nullpunktspannsystem 202, das den gleichen Unterbau 81 wie das Nullpunktspannsystem 2 in 1 aufweist, verwendet werden. Der Spannbock 205 mit Konturzapfen, wie dem Konturzapfen 287 kann als zueinander passender Formkörper dem Fügekörper Unterbau 81 angefügt werden. Der Spannbock 205 weist ein Schienensystem 262 auf, in das die zweiten Komponenten 6, 6‘ mit dem ersten Führungselement 21 einführbar sind. Hierbei wird wiederum ein Spannverbund 6 mit Spannbacken-Schnellverschluss-System 4 verwendet, das bereichsweise von der Innenseite 263 des Spannbocks 205 aufgenommen wird. Die Gewindespindel 273 ist mit dem Lager 267 in einem Mittenbereich 265 des Spannbocks 205 im Bereich einer Nut 270 des Spannbocks 205 angeordnet, wobei das Lagergehäuse 268 an dem Spannbock 205 unterseitig verschraubt ist. Oberseitig ist eine Lagerbrücke 266 über das Lagergehäuse 268 mit der Anlagefläche 259 auf der Auflagefläche 258 und in die Nut 270 einsetzbar. Die Lagerbrücke ist unterseitig zum Spannbock 205 verschraubbar. Die Lagerbrücke 266 weist Gegenspannbacken 269, 269‘ auf, die jeweils einer zweiten Komponente 6, 6‘ zugeordnet sind. Es ergeben sich zwei Spannbereiche für ein Werkstück. Alternativ ergeben sich jeweils ein Spannbereich für ein erstes und ein zweites Werkstück.
Die 4 und 5, die gemeinsam erläutert werden, zeigen eine weitere Ausführungsform eines Spanners 401 in perspektivischer Ansicht, wobei in 4 Einzelheiten des Unterbaus 481 und in 5 Einzelheiten an der Unterseite 567 des Spannbocks 405 ersichtlich sind. Der Spannbock 405 ist Teil des Zentrierspanners 403, welcher das Spannsystem 4 mit den Aufsätzen 13, 13‘ umfasst. Die Aufsätze 13, 13‘ sind durch Drehung des Stellkopfes 74 an der Spindel 73 bewegbar. Das Nullpunktspannsystem 402 ist in zwei Teile zerlegt gezeigt, in einem geöffneten Zustand, der bei gelöster Spannschraube 505 einnehmbar ist. Ein Zentrierstift 490 an dem Unterbau 481 passt zu einem Zentrierloch 489 an dem Spannbock 405. An der Unterseite des Spannbocks 405 sind weiterhin die Gewindespindelfixierung 472 und die Brückenfixierung 460 zu sehen, wobei in der Konfiguration von Spanner 401 keine Lagerbrücke eingebaut ist. Eine Lagerbrücke ist als Modul optional nachrüstbar. In der Unterseite 567 ist um jeden Konturzapfen 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘ eine scheibenartige Vertiefung als erste Komponente 491 des Zentrierelements vorgesehen. In die erste Komponente 491 des Zentrierelements passt die zweite Komponente 492 des Zentrierelements. Die zweite Komponente 492 ist von dem Zentrierstift 490 beabstandet, jeweils scheibenartig um ein Aufnahmeloch 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘ als Erhebung auf dem Unterteil 481 angeordnet. Der Innendurchmesser des Aufnahmelochs 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘ gleicht dem Innendurchmesser des Zentrierelements 492. Die Höhe der zweiten Komponente 492 des Zentrierelements, das auch als erster plattenartig ausgedehnter Bereich bezeichnet werden kann, ist niedriger als die Tiefe der zweiten Komponente 491 des Zentrierelements, das auch als zweiter plattenartig ausgedehnter Bereich bezeichnet werden kann.
Eine weitere Möglichkeit, eine Zentrierung herbeizuführen, ist in 6 für den Spannbock 605 des Zentrierspanners 603, der das Spannbacken-Schnellverschlusssystem 4 mit den Aufsätzen 13, 13‘ umfasst, gezeigt. An der Unterseite 767 des Zentrierspanners 605 ist das Zentrierelement 691 in Gestalt von vier rechteckig angeordneten, quadratischen, plattenartigen Erhebungen, die auch als zweiter Bereich bezeichnet werden können, gezeigt. Die quadratischen Erhebungen des Zentrierelements 691 weisen jeweils mittig ein Ankerloch 686 auf, in das die Konturzapfen, wie der Konturzapfen 687 mit dem Zapfenanker 688, einsetzbar sind. Die Verbindung zwischen Konturzapfen 687 und Spannbock 605 erfolgt durch thermische Verpressung des Zapfenankers 688 in dem Ankerloch 686. Das Zentrierelement 691 des Spannbocks 605, einem Fügekörper zu dem Unterbau 81 aus 1, passt mit dem Zentrierelement 92 aus 1 zusammen.
In 7 ist der Spannverbund 206 in einem zerlegten Zustand gezeigt, wobei die Schraubbolzen 11, 11‘ aus der Backenaufnahme 7 herausgeschraubt, der Spannkeil 9 zurückgezogen und der Aufsatz 213 in der Entnahmerichtung 39 oder als Alternative entlang der Entnahmerichtung 39‘ herausgenommen wurden. Der Aufsatz 213 unterscheidet sich von dem Aufsatz 13 in 1 durch die Formgebung der Backenauflage 275, 275‘‘. Durch die Verwendung einer gleichartigen Backenaufnahme 7 und einem gleichartigen Spannkeil 9 wie in 1 ist in 7 aufgrund der Modularität der Komponenten des Spannverbunds 206 der Aufsatz 213 in den Bereichen der dritten Lagerfläche 53 des Eingriffselements 29 und an der die Verzahnungskontur 54 gleichartig, wie Aufsatz 13 in 1 ausgebildet ist. Allerdings hat der Aufsatz 213 in 7 andere Backenauflagen 275, 275‘‘.
Für gleichartige Aspekte wurden, zur Veranschaulichung der Kompatibilität zur Anordnung in 1, in 7 gleiche Bezugszeichen verwendet.
Die Verbindungselemente 11, 11‘ des Spannbacken-Schnellverschluss-Systems 204 in 7 passen durch die Grundplattenbohrungen 80, 80‘ in der Grundplatte 79 des Spannkeils 9. Auf der Grundplatte 79 erheben sich der Vorstand 77 und der Vorstand 77‘ beidseitig zu einer halbrunden Ausnehmung der Grundplatte 79, einer Fortsetzung der Öffnung 71, die für die Aufnahme einer Gewindespindel (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Von der Grundplatte 79 des Spannkeils 9 steht weiterhin die zweite Anschlagsfläche 47 vor, an deren Ende die zweite Lagerfläche 51 mit den Teilbereichen 52, 52‘ unter einem spitzen Winkel und einer Neigung zur Grundplatte 79 den Abschluss bildet. Die zweite Lagerfläche 51 bildet zur ersten Lagerfläche 49 an der Backenaufnahme 7 parallelartig einen sich erstreckenden trapezförmigen Aufnahmebereich für den Aufsatz 213. Ein erstes Führungselement 21 ist an der Basis der Backenaufnahme 7 ausgebildet. Ein zweites Führungselement 23 wird von dem ersten Teilführungselement 25 an der Backenaufnahme 7 und dem zweiten Teilführungselement 27 an dem Spannkeil 9 gebildet, denen jeweils von dem Spannbock eine Führung geboten wird. Die Backenaufnahme 7 weist an der Stirnseite 61 eine Oberflächenvertiefung 70 auf, die z. B. über ein Lagergehäuse (nicht dargestellt) rücken kann. Die Backenaufnahme 7 wird in ihrer Ausdehnung Richtung Aufsatz 213 durch die erste Anschlagfläche 45 begrenzt. Die erste Anschlagfläche 45 erstreckt sich parallel zur zweiten Anschlagfläche 47. Die Anschlagsflächen erleichtern den Zusammenbau des Spannsystems. Im zusammengebauten Zustand setzt der Aufsatz 213 auf der Stützfläche 57 der Backenaufnahme 7 auf, die über eine zusätzliche Schrägfläche 48 von der Spielfläche 56 abgesetzt ist. Zudem liegt der Aufsatz 213 an der Stützfläche 59 an, die sich an zwei Seiten erstreckt. Die erste Lagerfläche 49 weist einen Querschnitt auf, der dem Buchstaben „V“, insbesondere in einer seitlichen Lage, entspricht. Die zusätzliche Schrägfläche 48 begünstigt ein Verschieben des Aufsatzes 213 entlang der Gewindespindel (nicht dargestellt), insbesondere wenn ein Zusammenbau in einer Richtung erfolgt, bei der der Aufsatz 213 entgegengesetzt zu der Entnahmerichtung 39‘ bewegt wird. Von der Oberfläche 41 der zweiten Führung 19 an der Backenaufnahme 7 wird der Vorstand 77 des Spannkeils 9 während der Entnahme oder des Wiedereinsetzens des Aufsatzes 213 geleitet. Die gerundete Passform des Vorstands 77 ist dabei komplementär zu einer Ausnehmung an der Backenaufnahme 7.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform eines in Einzelteile zerlegten Spannverbunds 406 mit dem Spannsystem 404. An der Backenaufnahme 407 ist die Öffnung 471 zur Aufnahme der Gewindespindel (nicht dargestellt) ersichtlich, wobei die Öffnung 471 an dem Spannkeil 409 durch eine brückenartige Ausnehmung an der Grundplatte 479 fortgesetzt ist. Der Vorstand 477 weist – im Gegensatz zu dem Vorstand 77 aus 7 – einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Vorstand 477 passt in die zweite Führung 419 an der Backenaufnahme 407. Zur Vereinfachung der Herstellung der zweiten Führung 419 ist die zweite Führung 419 einseitig gerundet. An der ersten Lagerfläche 449 an der Backenaufnahme 407 und der zweiten Lagerfläche 451 an dem Spannkeil 409 kann bei einem Zusammenschrauben der Anordnung mit den Verbindungselementen 411, 411‘ der Aufsatz 413 mit der Verzahnungskontur 454 durch einen zweiseitigen Eingriff in die Verzahnungskontur 454 fixiert werden. Dazu weist die erste Lagerfläche 449 einen Lagerwinkel 450 auf, der typischerweise 315° beträgt. Die zweite Lagerfläche 451 ist mit einem zur ersten Lagerfläche 449 entsprechenden Winkel ausgeformt. In komplementärer Gestaltung zu dem Lagerwinkel 450 weist die Auflage 413 einen Lagerwinkel 450‘ auf, der typischerweise 45° beträg t. Der Lagerwinkel 450‘ ist einem Teil der Verzahnungskontur 454 zugeordnet. Die symmetrische Ausgestaltung der Verzahnungskontur 454 gestattet es, den Aufsatz 413 um 180° zu drehen, so dass die Backenauflage 475‘‘ die vorherige Orientierung der Backenauflage 475 einnehmen kann. Das Drehen des Aufsatzes 413 kann durchgeführt werden, ohne die Verbindungselemente 411, 411‘ vollständig aus der Backenaufnahme 407 zu entfernen. Die Verbindungselemente 411, 411‘ müssen nur so weit gelöst werden, dass der Spannkeil um eine Länge, die sich aus einer Erstreckung der ersten Lagerfläche 449 und der zweiten Lagerfläche 451 unter Berücksichtigung des Lagerwinkels 450 – nach elementaren, trigonometrischen Regeln – errechnet, zurückziehbar ist. Eine typische Strecke sind zwei mal fünf, also zehn mm. Der Lagerwinkel 450 begrenzt eine Richtung, in der der Aufsatz 413 von dem Spannsystem 404 abgehoben werden kann.
Anhand von 9, ein weiteren Ausführungsbeispiels für einen Aufsatz 613, wird ebenfalls die besondere Variabilität der Spannsysteme anschaulich, die durch modular auswechselbare Aufsätze, wie den Aufsatz 613, ermöglicht wird. Individuell gestalteten Auflageflächen 675, 675‘‘, die an spezielle Werkstückformen angepasst sind, können verwendet werden. Der Aufsatz 613 ist in 9 in einer ersten Ausrichtung I dargestellt. Wird der Aufsatz 613 so gedreht, dass die Auflagefläche 675 von vorne nach hinten, also in den vom Betrachter abgewendeten Bereich, gerichtet ist und die Auflagefläche 675‘‘ von hinten nach vorne, also zu dem Betrachter hin, gerichtet ist, so ist der Aufsatz 613 in eine zweite Ausrichtung II verbracht. Das Eingriffselement 629 zur Halterung des Aufsatzes 613 in einem Spannverbund, wie dem Spannverbund 406 in 8, ist nach einem Aspekt auch gleichartig ausgestaltet, wie das Eingriffselement 29 an dem Aufsatz 213 zu 7. Allerdings ist bei dem Aufsatz 613 von 9 die dritte Lagerfläche 653 näher zu der Backenauflage 675 angeordnet, verglichen mit der Lagerfläche 53 und deren Beabstandung zur Backenauflage 275 in 7. Folglich weist die Verzahnungskontur 654 in 9 im Vergleich zur Verzahnungskontur 54 in 7 eine in Bezug auf die Beabstandung der Backenauflagen 675, 675‘ vorliegende Verkürzung auf, die eine kleinere Dimensionierung des Aufsatzes 613 ermöglicht.
In 10 ist das Konzept der Ausführungsform von Spannsystem und Spannverbund aus 7 und 8 dahingehend weitergebildet, dass die Spannbolzen 811, 811‘ in der Backenaufnahme 807 von 10 drehbar gelagert sind. Mit der Drehung ist eine Verschiebung des Spannkeils 809 bezüglich der Backenaufnahme 807 bewirkbar. Es kann auch gesagt werden, dass der Spannkeil 809 an der Backenaufnahme 807 und von den Spannbolzen 811, 811‘ geführt ist. Die Spannbolzen 811, 811‘ sind nach einem Aspekt jeweils ein Vorsatz zu dem Spannkeil. Werden die erste Lagerfläche 849 an der Backenaufnahme 807 und die zweite Lagerfläche 851 an dem Spannkeil 809 aufeinander zubewegt, so wird die zweite Lagerfläche 851 gegenüber der dritten Lagerfläche 853 an dem Aufsatz 813 freigegeben. Der Aufsatz 813 ist von dem Spannsystem 804 entnehmbar oder in das Spannsystem 804 einsetzbar. Bei aufgesetztem Aufsatz 813 auf der Backenaufnahme 807 und auf dem Spannkeil 809 kann durch Betätigung der Verbindungselemente 811, 811‘ der Spannkeil 809 bezüglich der ersten Lagerfläche 849 eine Beabstandung einnehmen. Es erfolgt ein Eingriff in das Eingriffselement 829 an dem Aufsatz 813, wobei das Eingriffselement 829 eine sich in Richtung der Backenauflagen 875, 875‘‘ trapezartig öffnende Struktur aufweist, die Teil der Verzahnungskontur 854 ist. Der Aufsatz 813 ist zur Verwendung der jeweiligen Auflagefläche 875, 875‘‘ um 180° drehbar. Durch die Öffnung 871 in der Backenaufnahme 807 kann der Spannverbund 806 auf eine Spindel (nicht dargestellt) in Achsenrichtung aufgesetzt werden. Das erste Führungselement 821, das zweite Führungselement 823 mit dem ersten Teilführungselement 825 und dem zweiten Teilführungselement 827 auf dem Spannkeil 809 sind in einen Spannbock, wie den Spannbock 5 aus 1, einsetzbar. Die Führungselemente 821, 823, 825 und 827 können mit einer Spindel, wie der Spindel 73 aus 1 als Komponenten eines Zentrierspanners zusammenwirken. Das Ausführungsbeispiel von 10 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn auf den Aufsatz 813 große Hebelkräfte einwirken können.
Der Unterbau 81 aus 1 ist in 11 als Explosionsdarstellung und in 12 in einem Anordnungsquerschnitt gezeigt. Die 11 und 12 werden daher gemeinsam erläutert.
Eine Einhausung 99 wird von dem Lagerbegrenzungskörper 101, der mit dem Deckel 102 verschließbar ist, gebildet. In der Einhausung 99 ist die Feststelleinrichtung 85 angeordnet, die, wie insbesondere 12 veranschaulicht, eine Feststellkraftübertragungsanordnung 107 bildet. Ein zentrales Element der Feststelleinrichtung 85 ist die Spannschraube 105, die mit dem Spannschraubenkopf 104 in der Einhausung 99 angeordnet ist und durch die Öffnung 103, die die Stellung des Kopfes 104 begrenzt, betätigt werden kann. An einem von dem Spannschraubenkopf 104 fernen Ende der Spannschraube 105 sitzt der zweite Spannkörper 115 auf einem Linksgewinde. An einem dem Spannschraubenkopf 104 nahen Ende sitzt der erste Spannkörper 113 auf einem Rechtsgewinde. Als Symmetrieachse ist der Anordnung die Spannschraubenachse 106 zuordenbar. Zwischen den Spannkörpern 113, 115 ist die Schraubenfeder 177 angeordnet, die die Spannkörper 113, 115 auseinanderdrückt. Weiterhin umfasst die Feststelleinrichtung 85 eine erste Schiebeplatte 117, eine zweite Schiebeplatte 119 und vier Schubleisten 123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘. Die erste Schiebeplatte 117 und die Schubleisten 123‘‘, 123‘‘‘ sind auf einer Seite der Spannschraubenachse 106 angeordnet und tragen jeweils einen Führungsstift 195‘‘, 195‘‘‘, 193‘. Auf der gegenüberliegenden Seite der Spannschraubenachse 106 befinden sich die zweite Schiebeplatte 119 mit dem Führungsstift 193, die Schubleiste 123 mit dem Führungsstift 195 und die Schubleiste 123‘ mit dem Führungsstift 195‘. Der Führungsstift 193 ist in den Stiftführungskanal 178 locker einsetzbar. Beidseitig zu dem Stiftführungskanal 178 für den Führungsstift 193 sitzt eine Schiebeplattenfeder, wie die Schiebeplattenfeder 183 locker in dem Führungskanal 185, um auf die Längsfläche 192 der zweiten Schiebeplatte 119 zu drücken und zweiten Schiebeplatte 119 in Richtung auf die Spannschraubenachse 106 vorzuspannen. Der Führungsstift 195 an der Schubleiste 123 ist in den Stiftführungskanal 179 einsetzbar, wo die Rückführfeder 181 in dem Federführungskanal 182 auf den Führungsstift 195 einwirkt. Die Rückführfeder 181 ist derart vorgespannt, dass die Schubleiste 123 aus dem Aufnahmeloch 83 zurückgezogen wird, so dass die Riegelfläche 187 ohne eine Feststellung nicht in das Aufnahmeloch 83 ragt. Aufgrund der symmetrischen Ausgestaltung der Feststelleinrichtung 85 liegen, anders gesagt, in einem geöffneten Zustand alle Schubleisten 123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘ außerhalb der jeweiligen Aufnahmelöcher 83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘. Beispielsweise steht die Schubleiste 123‘ bezogen auf die Wandung 84‘ zurück, wie insbesondere der Blick auf die Auflagefläche 169 in 1 erkennen lässt. Die Schiebeplatte 119 liegt auf der Schubauflage 121, bezüglich der die Schiebeplatte 119 gleitbar ist. Die Schubleisten, wie die Schubleiste 123‘‘‘, können in einem Schließungsvorgang der Feststelleinrichtung 85 oder in einem Öffnungsvorgang der Feststelleinrichtung auf dem Stützlager 190, in einer durch den Lagerbegrenzungskörper 101 vorgegebenen axialen Richtung durch eine aufgebrachte Schiebekraft gleiten. In einem festgestellten Zustand der Feststelleinrichtung 85 liegt eine Abstützung der Riegelfläche 187 über die Stützfläche 189 auf dem Stützlager vor.
12 zeigt die Feststelleinrichtung 85 angeordnet in dem Unterbau 81 in einem zusammengebauten Zustand. In der Querschnittsdarstellung 161, deutet die umschließende gestrichelte Linie eines Unterbaus 281 an, dass ein Unterbauquerschnitt auch eine andersartige Außenform als ein Quadrat haben kann. In 12 ist der Aspekt des Spiels 141 in der Kraftübertragungsanordnung 107 gut ersichtlich. Im Rahmen des durch den Lagerbegrenzungskörper 101 vorgegebenen begrenzten Kippwinkelbereichs 163, 163‘ kann eine Schiebeplatte 117, 119 entgegen den Rückführfedern, wie der Rückführfeder 181 und entgegen den Schiebeplattenfedern, wie der Schiebeplattenfeder 183, insbesondere entgegen den Federkräften, beliebige Kippwinkelstellungen einnehmen. In der Anordnung von 12 ragen die Schubleisten 123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘ jeweils in das zugeordnete Aufnahmeloch 83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘. Über die Hauptschubrichtungen 137, 137‘ wird eine Feststellkraft gegensinnig, jeweils von der Spannschraube 105 auf einen Spannkörper 113, 115 aufgebracht Es erfolgt insbesondere eine Kraftübertragung von dem ersten Spannkörper 113 über die Schubfläche 155 auf die erste Schiebeplatte 117 und von dem zweiten Spannkörper 115 über die Schubfläche 155‘ auf die erste Schiebeplatte 117, die durch eine in vektorieller Summe resultierende Kraft eine Ausgleichsstellung im Rahmen des Kippwinkelbereichs 163 einnimmt. Die erste Schiebeplatte 117 überträgt eine Schubkraft nach Art einer Spannkraft über die Schubanschlussfläche 157 auf die Schubleiste 123 und eine Schubkraft nach Art einer Spannkraft über die Schubanschlussfläche 157‘ auf die Schubleiste 123‘. Die Schubleisten 123, 123‘ wirken, wie in den jeweiligen Aufnahmelöchern 83, 83‘ angedeutet ist, auf darin befindliche Konturzapfen, wie den Konturzapfen 87 ein. Der Konturzapfen 87 ist von der Wandung 84 des Aufnahmelochs 83 beabstandet, so dass zwischen Wandung 84 und Konturzapfen 87 ein Spiel 141 vorliegt, das ca. 1 mm beträgt. Der Konturzapfen, wie der Konturzapfen 87, übt eine Gegenkraft auf die Schubleiste 123 aus, die sich über die Schubanschlussfläche 157 auf die erste Schiebeplatte 117 auswirkt und über die Schubfläche 155, 155‘ auf den ersten Spannkörper 113 und den zweiten Spannkörper 115 weitergeleitet wird. Von dem ersten Spannkörper 113 und dem zweiten Spannkörper 115 kann die Gegenkraft weiter auf die zweite Schiebeplatte 119 wirken. Die zweite Schiebeplatte 119 nimmt aufgrund der auf sie einwirkenden, vektoriell zu summierenden Kräfte im Rahmen des Kippwinkelbereichs 163‘ innerhalb des Lagerbegrenzungskörpers 101 eine Ausgleichsstellung ein. In einer Ausgleichsstellung, wie dem festgestellten bzw. verspannten Zustand der Feststelleinrichtung 85 ist kann die Lagerichtung 131 der ersten Schiebeplatte 117 von der Lagerichtung 133 der zweiten Schiebeplatte 119 um einen Winkel voneinander abweichen. Der Winkel ist insbesondere ungleich 180°. Mit anderen Worten erst recken sich in einer Kippwinkelstellung der Schiebeplatten 117, 119 die Lagerichtungen 131, 133, nicht rechtwinklig zu der Spannschraubenachse 106. In einer Ausführungsform können auch die Spannkörper 113, 115 bezüglich der Spannschraubenachse 106 eine Kippwinkelstellung einnehmen. Es kann auch gesagt werden, dass die Längsseite 192 der Schiebeplatte 119 einen Kippwinkel bezüglich der Spannschraubenachse 106 einnimmt oder dass die Längsseite 192 einen Kippwinkel bezüglich der Längsseite 192‘ einnimmt.
Die in 12 eingetragene Schnittrichtung A-A ist in 13 als Schnittebene rechtwinklig bezüglich der Querschnittsfläche 161 durch einen Spanner 1 gezogen und in Draufsicht dargestellt, um das Zusammenwirken eines Unterteils 81 mit dem Konturzapfen 87 in dem Spannbock 5 näher zu erläutern. Der Spannbock 5 in 13 trägt oberseitig eine Backenaufnahme 7, welcher der Aufsatz 13 und die Backenauflage 75 zugeordnet sind. Die in dem Mittenbereich 65 im Lagergehäuse 68 drehbar gelagerte Gewindespindel 73 führt in eine Öffnung der Backenaufnahme 7. Der Konturzapfen 87 ist mit dem Zapfenanker 88 in den Spannbock 5 fest eingesetzt und ragt in das Aufnahmeloch 83. Das Zentrierelement 92 der Feststelleinrichtung 85, auf eine dessen Zentrierflächen ein Pfeil weist, ist als stufenlose Fortsetzung an die Wandung 84 des Aufnahmelochs 83 angeschlossen. Das von dem Spannbock 5 ausgehende Zentrierelement 91 reicht über die Auflagefläche 169 hinweg und greift in des Zentrierelement 92 schlüssig, anders gesagt, zentrierend ein. Der Spalt zwischen dem Konturzapfen 87 und dem Aufnahmeloch 83 in dem Unterbau 81 ist aufgrund der Linienstärken nur undeutlich zu erkennen. Mit dem Pufferring 199 ist der Konturzapfen 87 gegenüber dem Unterbau 81 abgefedert, um das Einsetzen des Spannbocks 5 in den Unterbau 81 weicher zu gestalten. Eine gegenseitige Positionsfestlegung und Zentrierung wird außerdem durch den Zentrierstift 90 in dem Zentrierloch 89 sichergestellt. Der Anordnung kann ein erster plattenartig ausgedehnter Bereich 151, ausgehend von dem Unterbau 81, und ein zweiter plattenartig ausgedehnter Bereich 153, ausgehend von dem Spannbock 5, zugeordnet werden. In dem Unterbau 81 befindet sich die Feststelleinrichtung 85 in einem festgestellten Zustand, der durch Drehung der Spannschraube 105 lösbar ist. Die Schubleiste 123 greift mit der Leistenkontur 125 in die Kontur 127 des Konturzapfens 87 ein und überbrückt das Spiel 141. Die Riegelfläche 187 der Schubleiste 123 liegt auf der Sperrfläche 188 des Konturzapfens 87 auf. Die Schubleiste 123 stützt sich mit der Stützfläche 189 an dem Stützlager 190 des Unterbaus 81 ab, was die Sperrwirkung der Schubleiste verstärkt. Die Spannkraft, die auf die Schubleiste 123 wirkt, wird von der Spannschraube 105 über den Spannkörper 115 und die Schiebeplatte 117 als Komponente der Feststellkraft aufgebracht, wobei in dem festgestellten Zustand von 13 die Spannkräfte, die auf die Konturzapfen, wie den Konturzapfen 87, wirken, vom Betrag her im Wesentlichen ausgeglichen sind. Auch der Deckel 102 ist ein lagert die Schiebeplatte 117 und die Schubleiste in einer Richtung und trägt zur Stabilisierung der Feststellkraftübertragungsanordnung 107 bei.
Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden. Einzelne Ausgestaltungsaspekte sind auch mit Merkmalszusammenstellungen als vorteilhafte Weiterbildung kombinierbar.
Bezugszeichenliste

1, 201, 401: Spanner
2, 202, 402: Nullpunktspannsystem
3, 403, 603: Zentrierspanner
4, 204, 404, 804: Spannsystem, insbesondere Spannbacken-Schnellverschlusssystem
5, 205, 405, 605: Spannbock bzw. erste Komponente
6, 6‘, 206, 406, 806: zweite Komponente, insbesondere Spannverbund
7, 7‘, 407, 807: Backenaufnahme
9, 9‘, 409, 809: Spannkeil
11, 11‘, 411, 411‘, 811, 811‘: Verbindungselement, insbesondere Schraubbolzen
13, 213, 413, 613: erster Aufsatz
13‘, 413‘: zweiter Aufsatz
16, 16‘, 16‘‘, 16‘‘‘: Spannbacke
17: erste Führung, insbesondere Schienensystem
19, 419: zweite Führung, insbesondere Führungsschiene
21, 821: erstes Führungselement
23, 823: zweites Führungselement
25, 825: erstes Teilführungselement
27, 827: zweites Teilführungselement
29, 629, 829: Eingriffselement
31: Einstellachse
32: Drehachse
33: erste Richtung, insbesondere der ersten Führung
35: zweite Richtung, insbesondere der ersten Führung
37: Erstreckung, insbesondere der ersten Führung
39, 39‘: Entnahmerichtung
41: Oberfläche, insbesondere der Backenaufnahme
43: Oberfläche, insbesondere des Spannbocks
45: erste Anschlagsfläche
47: zweite Anschlagsfläche
48: zusätzliche Schrägfläche
49, 449, 849: erste Lagerfläche, insbesondere Spannfläche der Backenaufnahme
450, 450‘: Lagerwinkel
51, 451, 851: zweite Lagerfläche, insbesondere Spannfläche des Spannkeils
52, 52‘: Teilbereich
53, 653, 853: dritte Lagerfläche
54, 654, 854: Verzahnungskontur
55: erste Stützfläche
56: Spielfläche
57: zweite Stützfläche
59: dritte Stützfläche
258: Auflagefläche
259: Anlagefläche
460: Brückenfixierung, insbesondere Verschraubung
61: Stirnseite
262: Schienensystem des Spannbocks
63, 263: Innenseite
65, 265: Mittenbereich
266: Lagerbrücke
267: Lager
68, 268: Lagergehäuse
269, 269‘: Gegenspannbacke
70, 270: Oberflächenvertiefung, insbesondere Nut
71, 471, 871: Öffnung, insbesondere Gewinde der Backenaufnahme
472: Gewindespindelgehäusefixierung, insbesondere Verschraubung
73, 273, 473: Gewindespindel
74, 474: Stellkopf
75, 75‘, 75‘‘, 75‘‘‘, 275, 475, 475‘‘, 675, 675‘‘, 875, 875‘‘: Backenauflage
76: Oberflächenvertiefung
77, 77‘, 477: Vorstand
79, 479: Grundplatte
80, 80‘: Grundplattendurchbohrung
81, 281, 481: Unterbau
83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘, 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘: Aufnahmeloch
84, 84‘: Wandung
85: Feststelleinrichtung
86, 686: Ankerloch
87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘‘, 487‘‘‘, 687: Konturzapfen
88‘, 688: Zapfenanker
89, 89‘, 489: Zentrierloch
90: Zentrierstift
91, 491, 691: Zentrierelement, insbesondere erste Komponente
92, 492: Zentrierelement, insbesondere zweite Komponente
99: Einhausung
101: Lagerbegrenzungskörper
102: Deckel
103: Spannschraubenbetätigungsöffnung, insbesondere Betätigungsbegrenzung
104: Spannschraubenkopf
105, 505: Spannschraube
106: Spannschraubenachse
107: Feststellkraftübertragungsanordnung
113: erster Spannkörper
115: zweiter Spannkörper
117: erste Schiebeplatte
119: zweite Schiebeplatte
121: Schubauflage
123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘: Schubleiste
125: Leistenkontur
127: Kontur eines Konturzapfens
131: Lagerichtung der ersten Schiebeplatte
133: Lagerichtung der zweiten Schiebeplatte
137, 137‘: Hauptschubrichtung
139: Längserstreckungsachse
141: Spiel
151: erster Bereich, insbesondere plattenartig ausgedehnter Bereich
153: zweiter Bereich, insbesondere plattenartig ausgedehnter Bereich
155, 155‘: Schubfläche
157, 157‘: Schubanschlussfläche
161: Querschnittsfläche
163, 163‘: Kippwinkelbereich
167, 567, 767: Unterseite
169: Auflagefläche
177: Spannschraubenfeder
178: Stiftführungskanal
179: Stiftführungskanal
181: Rückführfeder
182: Federführungskanal
183: Schiebeplattenfeder
185: Federführungskanal
187: Riegelfläche
188: Sperrfläche
189: Stützfläche
190: Stützlager
192, 192‘: Längsseite, insbesondere Längsfläche
193, 193‘: Führungsstift
195, 195‘, 195‘‘, 195‘‘‘: Führungsstift
199: Pufferring
A-A: Schnittebene
I: erste Ausrichtung, insbesondere des Aufsatzes
II: zweite Ausrichtung, insbesondere des Aufsatzes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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DE 416377 [0002]
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DE 19816328 C1 [0006]
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DE 202007014731 U1 [0006]
DE 102007004057 B3 [0006]
DE 102007003673 D3 [0006]
WO 03/039807 A1 [0006]
EP 1946890 A1 [0006]
DE 202010010413 U1 [0007]
DE 102010013912 A1 [0007]

Claims

Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) umfassend mindestens einen Spannbock (5, 205, 405, 605) und einen Unterbau (81, 281, 481) als Fügekörper (5, 205, 405, 605, 81, 281, 481), wobei ein erster Fügekörper (5, 205, 405, 605, 81, 281, 481) in einem ersten, plattenartig ausgedehnten Bereich (151) mindestens ein Aufnahmeloch (83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘, 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘) und eine Feststelleinrichtung (85) aufweist und ein zweiter Fügekörper (81, 281, 481, 5, 205, 405, 605,) auf einer dem ersten Fügekörper (5, 205, 405, 605, 81, 281, 481) zugeordneten Seite (167, 567, 767) mindestens einen Konturzapfen (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) aufweist, wobei ein Durchmesser des Konturzapfens (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) kleiner als das Aufnahmeloch (83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘, 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘) des Unterbaus (81, 281, 481) ist und der mindestens eine Konturzapfen (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) in einem Bereich des mindestens einen Aufnahmelochs (83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘, 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘) von der Feststelleinrichtung (85) feststellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeloch (83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘, 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘) eine Wandung (84, 84‘) aufweist, die sich stufenlos bis zu einer von dem Durchmesser des Konturzapfens (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) radial beabstandeten Auflagefläche (169) des Fügekörpers (5, 205, 405, 605, 81, 281, 481) erstreckt, wobei der Konturzapfen (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) in das mindestens eine Aufnahmeloch (83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘, 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘) des Nullpunktspannsystems (2, 202, 402) insbesondere mit einem Spiel (141) von mehr als 0,1 mm, vorzugsweise von mehr als 0,2 mm passt.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) ein zumindest zweikomponentiges Zentrierelement (91, 491, 691, 92, 492) und einen zweiten plattenartig ausgedehnten Bereich (153) aufweist, der bezogen auf den ersten plattenartigen ausgedehnten Bereich (151) dem jeweils anderen Fügekörper, dem Spannbock (5, 205, 405, 605) oder dem Unterbau (81, 281, 481) zumindest bereichsweise zugeordnet ist, wobei insbesondere eine erste Komponente des Zentrierelements (91, 491, 691) in dem ersten plattenartig ausgedehnten Bereich (151) angeordnet ist und eine zweite Komponente des Zentrierelements (92, 492) in dem zweiten plattenartig ausgedehnter Bereich (153) angeordnet ist.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Komponente des Zentrierelements (91, 491, 691, 92, 492) als integraler Bestandteil eines der Fügekörper (5, 205, 405, 605, 81, 281, 481), insbesondere ein einstückiges Teil des Fügekörpers (5, 205, 405, 605, 81, 281, 481) darstellend, aus jeweils einem der plattenartig ausgedehnten Bereiche (151, 153) hervorsteht.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Komponente des Zentrierelements (91, 491, 691, 92, 492) eine mehreckige oder eine rundliche Grundfläche und eine kugelsegmentartige, kegelstumpfartige oder pyramidenstumpfartige insbesondere hohlkörperartige Erstreckung aufweist, die insbesondere mindestens eine Erhebungskante aufweist, die sich unter einem Winkel zwischen der Auflagefläche (169) und einem Erhebungsende erstreckt.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement (91, 491, 691, 92, 492) ein von dem mindestens einen Aufnahmeloch (83, 83‘, 83‘‘, 83‘‘‘, 483, 483‘, 483‘‘, 483‘‘‘) insbesondere seitlich abgesetztes Zentrierloch (89, 89‘, 489) und mindestens einen zu einem der Konturzapfen (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) insbesondere seitlich abgesetzten Zentrierstift (90) aufweist, wobei vorzugsweise der Zentrierstift (90) in den zweiten plattenartig ausgedehnten Bereich (153) führt und wobei der Zentrierstift (90) in das Zentrierloch (89, 89‘, 489) entnehmbar passt.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (85) eine eingehauste Feststellkraftübertragungsanordnung (107) umfasst, wobei die Feststellkraftübertragungsanordnung (107) mindestens ein Schubgleitelement (113, 115, 117, 119) aufweist, das mit mindestens einem Bewegungsfreiheitsgrad, insbesondere abweichend von seiner Hauptschubrichtung (137, 137‘), ausgestattet in einer Position gelagert ist, die kraftreagierend in einem Kippwinkelbereich (163, 163‘) liegt.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (85) mindestens einen Führungsstift (193, 193‘, 195, 195‘, 195‘‘, 195‘‘‘) umfasst, wobei der Kippwinkelbereich (163, 163‘) durch den Führungsstift (193, 193‘, 195, 195‘, 195‘‘, 195‘‘‘) begrenzt ist.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schubgleitelement (113, 115, 117, 119) mindestens eine Schubfläche (155, 155‘) aufweist, wobei die Schubfläche (155, 155‘) vorzugsweise gekrümmt ist.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (85) mindestens zwei Schubgleitelemente (113, 115, 117, 119) umfasst, wobei ein erstes Schubgleitelement ein Spannkörper (113, 115) und ein zweites Schubgleitelement eine Schiebeplatte (117, 119) ist.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Spannkörper (113, 115) als Querschnittsfläche (161) ein ungleichseitiges Sechsecks zuordenbar ist und der Schiebeplatte (117, 119) als Querschnittsfläche (161) ein ungleichseitiges Achteck zuordenbar ist.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (85) einen ersten (113) und einen zweiten Spannkörper (115) und eine Spannschraube (105, 505) aufweist, welche die beiden Spannkörper (113, 115) verbindet, wobei eine Beabstandung der Spannkörper (113, 115) mit einer Drehstellung der Spannschraube (105, 505) veränderlich festlegbar ist und die Beabstandung der Spannkörper (113, 115) einer Spannkraft entspricht und insbesondere die Spannkörper (113, 115) durch eine die Spannschraube (105, 505) einhüllende Feder (177) vorgespannt sind.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (85) eine erste (117) und eine zweite Schiebeplatte (119) umfasst, die jeweils eine Schubauflage (121) zu einem Spannkörper (113, 115) und mindestens eine Schubanschlussfläche (157, 157‘) zur Weiterleitung einer Schubkraft aufweisen und wobei insbesondere zwischen der ersten Schubanschlussfläche (157) und der zweiten Schubanschlussfläche (157‘) an einer Längsfläche (192, 192‘) einer der Führungsstifte (193, 193‘, 195, 195‘, 195‘‘, 195‘‘‘) vorhanden ist.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dass eine Lagerichtung (131) der ersten Schiebeplatte (117) und eine Lagerichtung (133) der zweiten Schiebeplatte (119) und insbesondere eine Drehachse der Spannschraube (105, 505) eine Winkelstellung zueinander einnehmen.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (85) mindestens eine durch eine Schubkraft betätigbare Schubleiste (123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘) mit einer Leistenkontur (125) aufweist, die zu einer Kontur (127) des Konturzapfens (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) insbesondere eingreifend, vorzugsweise in einer ausbildbaren Verriegelungsstellung mindestens einer Riegelfläche (187) der Leistenkontur (125) und mindestens einer Sperrfläche (188) des Konturzapfens (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) passt.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konturzapfen (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) eine Längserstreckungsachse (139) aufweist, deren Richtung in einem gelösten Zustand und in einem verspannten Zustand der Feststelleinrichtung (85) übereinstimmt.
Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Nullpunktspannsystem (2, 202, 402) einen Zentrierspanner (3, 403, 603), der insbesondere ein Spannbacken-Schnellverschluss-System (4, 204, 404, 804) aufweist, umfasst, wobei der Zentrierspanner (3, 403, 603) mit einer von der Unterseite (167, 567, 767) des Spannbocks (5, 205, 405, 605) abgewandten Seite verbunden ist.
Nullpunktspannverfahren, ausführbar in einem Nullpunktspannsystem (2, 202, 402), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 16, das einen Spannbock (5, 205, 405, 605) mit wenigstens vier Konturzapfen (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) und einen Unterbau (81, 281, 481) mit einer Feststelleinrichtung (85), die wenigstens vier Schubleisten (123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘) aufweist, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststelleinrichtung (85) den vier Schubleisten (123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘) eine verzweigte Spannkraft diagonal gegensinnig zuführt, wobei jede der vier Schubleisten (123, 123‘, 123‘‘, 123‘‘‘) an dem zugeordneten Konturzapfen (87, 87‘, 87‘‘, 87‘‘‘, 287, 487, 487‘, 487‘‘, 487‘‘‘, 687) durch eine jeweilige Rückkopplung einer Gegenkraft eine Ausgleichsstellung einnimmt.