DE102014114433B3

DE102014114433B3 - Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken

Info

Publication number: DE102014114433B3
Application number: DE102014114433.3A
Authority: DE
Inventors: Nicolaj Trick; Dieter Lohmiller; Markus Joos; Andreas Steinwandt; Walter Katz
Original assignee: Andreas Lupold Hydrotechnik GmbH
Current assignee: Andreas Lupold Hydrotechnik GmbH
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2015-12-17
Anticipated expiration: 2034-10-07

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken, umfassend ein Grundkörper (12), eine im Grundkörper (12) gelagerte und entlang einer ersten Achse (A1) bewegbare Kolbenstange (14) zum Einspannen des Werkstücks, eine Spindeleinrichtung (16), die durch Drehen um eine zweite Achse (A2) entlang der zweiten Achse (A2) bewegbar ist, ein im Grundkörper (12) angeordnetes und mit einem Arbeitsfluid befüllbares Kanalsystem (28), mit dem die Kolbenstange (14) und die Spindeleinrichtung (16) derart in Fluidkommunikation stehen, dass infolge der Bewegung der Spindeleinrichtung (16) entlang der zweiten Achse (A2) die Kolbenstange (14) entlang der ersten Achse (A1) bewegt wird, wobei die Spindeleinrichtung (16) eine durch Drehen um die zweite Achse (A2) entlang der zweiten Achse (A2) bewegbare erste Spindel (36), mit der die Spindeleinrichtung (16) im Grundkörper (12) gelagert ist, eine in der ersten Spindel (36) gelagerte und durch Drehen um die zweite Achse (A2) entlang der zweiten Achse (A2) bewegbare zweite Spindel (38), ein Betätigungsabschnitt (60) zum Betätigen und Drehen der Spindeleinrichtung (16), und eine Kupplungseinheit (62) umfasst, welche wahlweise in einem ersten oder zweiten Betriebszustand betreibbar ist, wobei im ersten Betriebszustand die erste Spindel (36) und zweite Spindel (38) gedreht werden und im zweiten Betriebszustand nur die zweite Spindel (38) gedreht wird, und wobei dann, wenn der Betätigungsabschnitt (60) mit einem Drehmoment gedreht wird, im ersten Betriebszustand eine auf die Kolbenstange (14) wirkende erste Kraft und im zweiten Betriebszustand eine auf die Kolbenstange (14) wirkende zweite Kraft erzeugt wird, die größer ist als die erste Kraft. Ferner betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben der Spannvorrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken, umfassend einen Grundkörper, eine im Grundkörper gelagerte und entlang einer ersten Achse bewegbare Kolbenstange zum Einspannen des Werkstücks, eine Spindeleinrichtung, die durch Drehen um eine zweite Achse entlang der zweiten Achse bewegbar ist, und ein im Grundkörper angeordnetes und mit einem Arbeitsfluid befüllbares Kanalsystem, mit dem die Kolbenstange und die Spindeleinrichtung derart in Fluidkommunikation stehen, dass infolge der Bewegung der Spindeleinrichtung entlang der zweiten Achse die Kolbenstange entlang der ersten Achse bewegt wird.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Spannvorrichtung. Die Verwendung derartiger Spannvorrichtungen ist weitgehend unabhängig vom Material des Werkstücks, allerdings sollen an dieser Stelle Werkstücke aus Holz und Metall hervorgehoben werden. Um ein Werkstück mit der gewünschten Präzision bearbeiten zu können, ist es von höchster Wichtigkeit, dass das Werkstück während der Bearbeitung auch dann nicht unkontrolliert seine Position ändert, wenn hohe Bearbeitungskräfte auf das Werkstück wirken, beispielsweise bei einer spanenden oder umformenden Bearbeitung. Je nach Form des Werkstücks wird es daher mit Hilfe von zwei oder mehreren Spannvorrichtungen eingespannt. Für den Fall, dass zwei Spannvorrichtungen ausreichen, werden diese beispielsweise fluchtend zueinander hin gerichtet angeordnet. Das Werkstück wird zwischen die beiden Spannvorrichtungen angeordnet und die Kolbenstangen soweit aus dem Grundkörper ausgefahren, bis dass das Werkstück ähnlich wie bei einem Schraubstock fest eingespannt ist. Man kann den Einspannvorgang in zwei Abschnitte unterteilen, wobei der erste Abschnitt das Heranfahren der Kolbenstange an das Werkstück umfasst, wozu mitunter weite Wege zurückgelegt werden müssen, aber keine hohen Kräfte notwendig sind, und der zweite Abschnitt das Verspannen des Werkstücks umfasst, wozu hohe Kräfte notwendig sind, aber nur kleine Wege zurückgelegt werden müssen.
Nachteilig hieran ist, dass der erste Abschnitt aufgrund der mitunter weiten Wege, welche die Kolbenstangen zurücklegen müssen, eine relativ lange Zeit in Anspruch nehmen kann, was den Einspannvorgang verzögert und die Kosten erhöht. Wenn jedoch das Werkstück mit der Kolbenstange in Kontakt getreten ist, muss eine relativ hohe Kraft auf das Werkstück aufgebracht werden, um das Werkstück sicher einzuspannen. Die benötigte Kraft kann aber je nach Anwendung nur mit hydraulischer Hilfe sicher aufgebracht werden, wodurch die Kolbenstange aber nur sehr langsam vorgeschoben werden kann. Wird die Kolbenstange vollständig hydraulisch bewegt, dauert der erste Abschnitt sehr lange. Selbiges gilt sinngemäß auch für den Lösevorgang zum Entnehmen des bearbeiteten Werkstücks aus der Spannvorrichtung.
Die DE 200 22 497 U1 beschreibt eine Spannvorrichtung, insbesondere einen Maschinenschraubstock mit einem Grundkörper, einer daran angeordneten feststehenden Backe und einer ihr gegenüber beweglichen Backe, zu deren Verstellung eine Zugstange vorgesehen ist. Ein weiterer Einspannmechanismus ist aus der US 2013/0300048 A1 bekannt.
Es sind Spannvorrichtungen bekannt, bei denen die Kolbenstange zunächst manuell oder mechanisch mit einem Verstellmotor an das Werkstück herangefahren und anschließend hydraulisch zum Verspannen des Werkstücks vorgeschoben wird. Eine manuell betriebene, hydraulische Schraubzwinge ist beispielsweise in der US 4,281,825 A ist offenbart. Derartige Spannvorrichtungen sind aber einerseits komplex in ihrem Aufbau, da die Kolbenstange auf zwei unterschiedliche Weisen bewegt wird, wozu entsprechend zwei Antriebseinheiten vorhanden sein müssen. Andererseits sind sie umständlich in der Bedienung, da beim Einspannvorgang zunächst die eine Antriebseinheit und anschließend die andere Antriebseinheit aktiviert werden muss.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass sie es unter Verwendung einer Antriebsweise ermöglicht, einerseits die Kolbenstange in kurzer Zeit über einen relativ weiten Weg zu bewegen und andererseits hohe Kräfte auf die Kolbenstange aufzubringen.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Spannvorrichtung nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Spindeleinrichtung eine durch Drehen um die zweite Achse entlang der zweiten Achse bewegbare erste Spindel, mit der die Spindeleinrichtung im Grundkörper gelagert ist, eine in der ersten Spindel gelagerte und durch Drehen um die zweite Achse entlang der zweiten Achse bewegbare zweite Spindel, einen Betätigungsabschnitt zum Betätigen und Drehen der Spindeleinrichtung, und eine Kupplungseinheit umfasst, welche wahlweise in einem ersten oder zweiten Betriebszustand betreibbar ist, wobei im ersten Betriebszustand die erste Spindel und zweite Spindel gedreht werden und im zweiten Betriebszustand nur die zweite Spindel gedreht wird, und wobei dann, wenn der Betätigungsabschnitt mit einem Drehmoment gedreht wird, im ersten Betriebszustand eine auf die Kolbenstange wirkende erste Kraft und im zweiten Betriebszustand eine auf die Kolbenstange wirkende zweite Kraft erzeugt wird, die größer ist als die erste Kraft.
Sowohl die Kolbenstange als auch die Spindeleinrichtung stehen mit dem Kanalsystem in Fluidkommunikation. Als Arbeitsfluid wird vorzugsweise eine Hydraulikflüssigkeit verwendet, die Verwendung von Gasen wäre aber auch denkbar, wenn auch nicht bevorzugt. Die Kolbenstange wird auf die in der Hydraulik oder Pneumatik übliche Weise dadurch bewegt, dass die Spindeleinrichtung in einen entsprechend dimensionierten Abschnitt des Kanalsystems eingebracht und vorgeschoben wird, wodurch ein bestimmtes Volumen des Arbeitsfluids verdrängt wird. Durch das verdrängte Volumen wird die Kolbenstange vorgeschoben, so dass sie immer weiter aus dem Grundkörper hervorragt. Durch die Wahl der Größe der Flächen, über welche die Spindeleinrichtung und die Kolbenstange mit dem Arbeitsfluid zusammenwirken, kann eine Kraftverstärkung realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Spindeleinrichtung hat nun folgenden Effekt: Erfindungsgemäß wird die Spindeleinrichtung mit dem Betätigungsabschnitt betätigt, hauptsächlich durch Drehen von Hand oder mittels eines Motors. Im ersten Betriebsmodus bzw. Betriebszustand der Kupplungseinheit werden sowohl die erste als auch die zweite Spindel gedreht und gemeinsam um denselben Weg in den Grundkörper hinein bewegt. Wie oben beschrieben, wird hierdurch pro Umdrehung des Betätigungsabschnitts ein bestimmtes Volumen verdrängt und die Kolbenstange entsprechend mit der ersten Kraft vorgeschoben. Im zweiten Betriebszustand der Kupplungseinheit ist der Betätigungsabschnitt aber nur noch mit der zweiten Spindel drehfest verbunden, so dass dann nur noch die zweite Spindel in den Grundkörper hinein bewegt wird, während die erste Spindel ortsfest verbleibt. Aufgrund der nun kleineren Fläche, mit der die Spindeleinrichtung nun mit dem Arbeitsfluid zusammenwirkt, wird ein kleineres Volumen pro Umdrehung des Betätigungsabschnitts verdrängt, allerdings wird über die kleinere Fläche ein höherer Druck in das Arbeitsfluid eingebracht, was dazu führt, dass die Kolbenstange nun mit der zweiten Kraft vorgeschoben wird, die aufgrund des höheren Drucks größer ist als im ersten Betriebsmodus. Da im ersten Betriebszustand mehr Volumen pro Umdrehung als im zweiten Betriebszustand verdrängt wird, wird die Kolbenstange auch weiter vorgeschoben als im zweiten Betriebszustand, weshalb sich der erste Betriebszustand dafür eignet, die Kolbenstange schnell an das Werkstück heranzufahren. Der zweite Betriebszustand eignet sich dafür, die zum sicheren Einspannen des Werkstücks notwendigen hohen Kräfte aufzubringen. Der Weg, den die Kolbenstange hierzu zurücklegen muss, ist üblicherweise sehr gering.
Die Kupplungseinheit kann beispielsweise einen Keil umfassen, der je nach Stellung die zweite Spindel mit der ersten Spindel drehfest verbindet oder die Mitnahme der ersten Spindel durch die zweite Spindel verhindert.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung hat somit den Vorteil, dass unter Verwendung nur einer Antriebsweise die Kolbenstange einerseits im ersten Betriebsmodus der Kupplungseinheit schnell an das Werkstück herangefahren und andererseits im zweiten Betriebsmodus der Kupplungseinheit mit einer hohen Kraft zum Verspannen des Werkstücks vorgeschoben werden kann. Für den Fall, dass der Betätigungsabschnitt durch Drehen aktiviert wird, ist in beiden Betriebszuständen das Drehmoment, welches ein Benutzer auf den Betätigungsabschnitt aufbringen muss, nicht größer als beispielsweise beim Festziehen einer Handzwinge.
Vorzugsweise ist die Kupplungseinheit in den Betätigungsabschnitt integriert. Hierdurch wird der Bedienungskomfort erhöht, da der Benutzer, der den Betätigungsabschnitt betätigt, gleichzeitig auch die Kupplungseinheit bedienen kann, ohne seine Hand weit vom Betätigungsabschnitt entfernen zu müssen. Ferner wird der Umschaltvorgang zwischen dem ersten Betriebszustand und dem zweiten Betriebszustand verkürzt, so dass der Einspannvorgang ebenfalls verkürzt wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Betätigungsabschnitt als ein Griffstück ausgebildet ist, welches entlang der zweiten Achse zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung bewegbar ist und die Kupplungseinheit so ausgestaltet ist, dass das Griffstück in der ersten Endstellung mit der ersten Spindel drehfest in Eingriff steht und in der zweiten Endstellung außer Eingriff mit der ersten Spindel steht. Das Griffstück weist dabei vorzugsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form auf, die rotationssymmetrisch ist, so dass die radiale Erstreckung des Griffstücks unabhängig von seiner Drehstellung ist, wodurch Kollisionen mit anderen Bauteilen in der Nähe weitgehend vermieden werden können. In dieser Ausgestaltung wird die Kupplungseinheit nur durch eine axiale Bewegung des Griffstücks von der ersten in die zweite Endstellung vom ersten Betriebszustand in den zweiten Betriebszustand überführt und umgekehrt. Diese Ausgestaltung ist besonders bedienerfreundlich, da der Bediener die Hand nicht mehr vom Griffstück lösen und die Kupplungseinheit gesondert bedienen muss. Ein einfaches Ziehen oder Drücken genügt, um zwischen den Betriebszuständen zu wechseln.
Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinheit Kupplungselemente, die in der ersten Endstellung formschlüssig mit der ersten Spindel in Eingriff stehen. Die Kupplungselemente können beispielsweise Kupplungskörper wie Kugeln, Zylinder, Tonnen oder Rollen umfassen. Vorzugsweise sind die Kupplungskörper dabei federvorgespannt. Federvorgespannte Kupplungskörper stellen ein technisch einfaches Mittel dar, um je nach axialer Stellung des Griffstücks relativ zur ersten Spindel das Griffstück mit der ersten Spindel drehfest zu verbinden oder die Drehung zwischen dem Griffstück und der ersten Spindel zu ermöglichen. Anstelle der Kupplungskörper kann das Griffstück Abschnitte aufweisen, die in der ersten Endstellung drehfest in korrespondierende Abschnitte der ersten Spindel eingreifen und in der zweiten Endstellung das freie Drehen des Griffstücks um die erste Spindel ermöglichen. Je nach Ausgestaltung der Kupplungseinheit ist es nicht notwendig, die Kupplungselemente vorzuspannen.
In einer bevorzugten Weiterbildung greift das Griffstück formschlüssig in die zweite Spindel ein. Zwar ist eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Griffstück und der zweiten Spindel denkbar, die aber den Nachteil hat, dass das Griffstück nicht ohne einen expliziten Löse- und Schließvorgang entlang der zweiten Achse verschiebbar wäre. Beispielsweise kann ein Stift in eine Vertiefung oder ein Loch der zweiten Spindel eingreifen. Die Vertiefung oder das Loch können eine gewisse Länge aufweisen, so dass der Stift die Bewegung des Griffstücks zwischen der ersten und der zweiten Endstellung folgen kann, ohne außer Eingriff zu gelangen. Alternativ kann die zweite Spindel nicht rotationssymmetrische Abschnitte beispielsweise mit einem polygonen oder elliptischen Querschnitt aufweisen, in die ein korrespondierend geformter Abschnitt des Griffstücks eingreift.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung weist die erste Spindel ein erstes Außengewinde auf, mit dem die erste Spindel mit einem korrespondierenden ersten Innengewinde des Grundkörpers zusammenwirkt, wobei das erste Außengewinde und das erste Innengewinde eine erste Steigung aufweisen. Weiterhin weist die zweite Spindel ein zweites Außengewinde auf, mit dem die zweite Spindel mit einem korrespondierenden zweiten Innengewinde der ersten Spindel zusammenwirkt, wobei das zweite Außengewinde und das zweite Innengewinde eine zweite Steigung aufweisen, die geringer ist als die erste Steigung. Im ersten Betriebszustand der Kupplungseinheit bzw. in der ersten Endstellung des Griffstücks sind die erste und zweite Spindel miteinander drehfest gekoppelt, so dass der axiale Vorschub der ersten und der zweiten Spindel entlang der zweiten Achse in das Kanalsystem von der ersten Steigung bestimmt wird. Wie oben erläutert, kommt es im ersten Betriebszustand darauf an, die Kolbenstange schnell an das Werkstück heranzufahren. Da hierzu relativ geringe Kräfte notwendig sind, kann die erste Steigung vergleichsweise groß gewählt werden, so dass die Kolbenstange mit nur wenigen Umdrehungen des Griffstücks an das Werkstück herangefahren werden kann. Die erste Steigung wird vorzugsweise so gewählt, dass eine Selbsthemmung auftritt, wie es bei metrischen Gewinden der Fall ist. Die erste Spindel bleibt somit ortsfest, auch wenn sehr hohe axiale Kräfte wirken. In diesem Fall kann die erste Steigung nicht beliebig groß gewählt werden. Es ist aber auch denkbar, die erste Steigung so zu wählen, dass keine Selbsthemmung eintritt. Dann muss aber eine zusätzliche Halteeinrichtung vorgesehen sein, welche die unkontrollierte Drehung der ersten Spindel bei hohen axialen Kräften verhindert und sicherstellt, dass sich die erste Spindel nicht axial verschiebt. Die Halteeinrichtung kann in die Kupplungseinheit integriert sein.
Im zweiten Betriebszustand der Kupplungseinheit bzw. in der zweiten Endstellung des Griffstücks sind die erste und die zweite Spindel nicht miteinander gekoppelt, so dass ausschließlich die zweite Spindel gedreht wird. Folglich bestimmt die zweite Steigung den Vorschub der zweiten Spindel, während die erste Spindel ortsfest bleibt. Die zweite Steigung ist geringer als die erste Steigung, was zur Folge hat, dass die zweite Spindel zwar pro Umdrehung des Griffstücks weniger weit in das Kanalsystem vorgeschoben wird, allerdings wird mit einem gegebenen, am Griffstück wirkenden Drehmoment eine höhere Kraft erzeugt als im ersten Betriebszustand. Folglich kann das Arbeitsfluid unter hohen Druck gesetzt werden und somit die Kolbenstange eine hohen Kraft auf das Werkstück aufbringen, ohne dass hierzu hohe Drehmomente auf das Griffstück aufgebracht werden müssen. Die zweite Steigung wird ebenfalls vorzugsweise so gewählt, dass eine Selbsthemmung eintritt.
Weiterhin weist die Spindeleinrichtung eine in das Kanalsystem einbringbare Kolbeneinrichtung auf, wobei die Kolbeneinrichtung einen ersten Kolben, der mit der ersten Spindel verbunden ist, und einen zweiten Kolben umfasst, der mit der zweiten Spindel verbunden ist. Insbesondere bei hydraulischen und pneumatischen Anwendungen werden Kolben regelmäßig eingesetzt, um das Arbeitsfluid durch eine axiale Bewegung unter Druck setzen zu können, gleichzeitig aber die sichere Abdichtung des Kanalsystems zu gewährleisten.
Vorzugsweise ist der zweite Kolben in einem Durchgang des ersten Kolbens entlang der zweiten Achse verschiebbar gelagert. Auf diese Weise kann der zweite Kolben auf konstruktiv einfache und platzsparende Weise gelagert werden. Der Durchgang kann beispielsweise als eine Durchgangsbohrung ausgestaltet sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der erste Kolben eine mit dem Arbeitsfluid zusammenwirkende erste Stirnfläche und der zweite Kolben eine mit dem Arbeitsfluid beim Verdrängen zusammenwirkende zweite Stirnfläche auf, wobei die zweite Stirnfläche kleiner ist als die Summe der ersten und der zweiten Stirnfläche. Wie bereits erläutert, werden im ersten Betriebszustand sowohl die erste als auch die zweite Spindel gleichzeitig und um denselben Weg entlang der zweiten Achse bewegt. Folglich werden der erste und der zweite Kolben gemeinsam um diesen Weg bewegt, so dass sowohl die erste als auch die zweite Stirnfläche das Arbeitsfluid verdrängen. Die für die Ausbildung der Druckverhältnisse entscheidende Fläche ist die Summe aus der ersten und der zweiten Stirnfläche. Im zweiten Betriebszustand wird nur die zweite Spindel entlang der zweiten Achse bewegt, so dass nur die Größe der zweiten Stirnfläche für die Ausbildung der Druckverhältnisse relevant ist. Da diese in dieser Ausgestaltung kleiner ist als die Summe der ersten und zweiten Fläche, wird ein höherer Druck bei gleichbleibendem am Griffstück wirkenden Drehmoment auf das Arbeitsfluid als im ersten Betriebszustand ausgeübt, was dazu führt, dass die Kolbenstange mit einer höheren Kraft bewegt wird.
Vorzugsweise verläuft die erste Achse parallel zur zweiten Achse. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine kompakte Ausgestaltung der Spannvorrichtung und hat weiterhin ergonomische Vorteile für die Bedienung, da der Bediener das Griffstück gut ergreifen kann.
Weiterhin wirkt die Kolbenstange mit einem Rückstellelement zusammen. Das Rückstellelement dient dazu, die Kolbenstange wieder zurück in die ursprüngliche Stellung zu stellen, wenn der Druck des Arbeitsfluids nachlässt, so dass das Werkstück aus der Bearbeitungsstation entnommen werden kann.
Darüber hinaus umfasst die Kolbenstange am freien Ende einen Aufnahmeabschnitt für einen Spannschuh. Der Spannschuh dient zur Vergleichmäßigung der auf das Werkstück wirkenden Kräfte und kann auf die geometrischen Besonderheiten des Werkstücks angepasst werden. Je nach Werkstück können verschieden geformte Spannschuhe mit der Kolbenstange verbunden werden, um das Werkstück optimal und ohne Beschädigung einspannen zu können.
Vorzugsweise umfasst die Spannvorrichtung eine mit dem Kanalsystem in Fluidkommunikation stehende Druckanzeigeeinheit zum Anzeigen des Drucks des Arbeitsfluid im Kanalsystem. Hier kann beispielsweise ein Manometer verwendet werden. Die Druckanzeigeeinheit gibt dem Benutzer eine Rückmeldung darüber, ob der Druck des Arbeitsfluids innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen liegt oder nicht. Insbesondere kann hierdurch verhindert werden, dass der Benutzer einen zu hohen Druck erzeugt, wodurch die Kolbenstange mit einer zu hohen Kraft auf das Werkstück drückt, wodurch das Werkstück und die Kolbenstange beschädigt werden können. Weiterhin kann ein zu hoher Druck auch andere Komponenten der Spannvorrichtung beschädigen. Zudem kann die Druckanzeigeeinheit ein Federsystem aufweisen, welches mit einem Stößel zusammenwirkt, der mit steigendem Systemdruck weiter aus dem Grundkörper hervorragt. Das Federsystem hat eine Speicherwirkung, welche Druckschwankungen des Arbeitsfluids, beispielsweise durch Temperaturänderungen oder durch Setzen des Werkstücks in gewissen Grenzen ausgleichen kann.
Darüber hinaus ist der Grundkörper mit einer Grundplatte verbindbar. Die Werkstücke werden üblicherweise auf einem Lochrastertisch bearbeitet, wobei jedoch die Raster unterschiedlich groß sein können. Die Löcher dienen zur Befestigung der Spannvorrichtung. Die Grundplatte dient dazu, um die Spannvorrichtung für unterschiedliche Raster verwenden zu können und hat die Funktion eines Adapters.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Spannvorrichtung, wobei die Spannvorrichtung umfasst:

– einen Grundkörper,
– eine im Grundkörper gelagerte und entlang einer ersten Achse bewegbare Kolbenstange zum Einspannen des Werkstücks,
– eine Spindeleinrichtung, die durch Drehen um eine zweite Achse entlang der zweiten Achse bewegbar ist,
– ein im Grundkörper angeordnetes und mit einem Arbeitsfluid befüllbares Kanalsystem, mit dem die Kolbenstange und die Spindeleinrichtung derart in Fluidkommunikation stehen, dass infolge der Bewegung der Spindeleinrichtung entlang der zweiten Achse die Kolbenstange entlang der ersten Achse bewegt wird,
– eine durch Drehen um die zweite Achse entlang der zweiten Achse bewegbare erste Spindel, mit der die Spindeleinrichtung im Grundkörper gelagert ist,
– eine in der ersten Spindel gelagerte und durch Drehen um die zweite Achse entlang der zweiten Achse bewegbare zweite Spindel, und
– eine Kupplungseinheit, welche wahlweise in einem ersten oder zweiten Betriebszustand betreibbar ist, wobei im ersten Betriebszustand die erste Spindel und zweite Spindel gedreht werden und im zweiten Betriebszustand nur die zweite Spindel gedreht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist folgende Schritte auf:

– Drehen des Betätigungsabschnitts im ersten Betriebszustand zum Drehen der ersten Spindel und zweiten Spindel und Aufbringen einer ersten Kraft auf die Kolbenstange, oder
– Drehen des Betätigungsabschnitts im zweiten Betriebszustand zum Drehen der zweiten Spindel und Aufbringen einer zweiten Kraft auf die Kolbenstange, die größer ist als die erste Kraft.

Die Vorteile und technischen Effekte, die sich aus dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben, gleichen denjenigen, die für die entsprechend ausgestaltete erfindungsgemäße Spannvorrichtung diskutiert worden sind. An dieser Stelle soll zusammenfassend darauf hingewiesen werden, dass unter Verwendung nur einer Antriebsweise die Kolbenstange einerseits im ersten Betriebszustand oder Betriebsmodus der Kupplungseinheit schnell an das Werkstück herangefahren und andererseits im zweiten Betriebszustand oder Betriebsmodus der Kupplungseinheit eine hohe Kraft zum Verspannen auf das Werkstücks aufbringen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem die erste Spindel ein erstes Außengewinde aufweist, mit dem die erste Spindel mit einem korrespondierenden ersten Innengewinde des Grundkörpers zusammenwirkt, wobei das erste Außengewinde und das erste Innengewinde eine erste Steigung aufweisen, und die zweite Spindel ein zweites Außengewinde aufweist, mit dem die zweite Spindel mit einem korrespondierenden zweiten Innengewinde der ersten Spindel zusammenwirkt, wobei das zweite Außengewinde und das zweite Innengewinde eine zweite Steigung aufweisen, die geringer ist als die erste Steigung, wird durch folgende Schritte weitergebildet:

– Ausrichten eines Werkstücks relativ zur Spannvorrichtung derart, dass es mittels der Kolbenstange einspannbar ist,
– Heranfahren der Kolbenstange an das Werkstück durch Drehen des Betätigungsabschnitts im ersten Betriebszustand soweit, bis dass sich das freie Ende der Kolbenstange in der unmittelbaren Umgebung des Werkstücks befindet oder das freie Ende das Werkstück berührt, und
– Einspannen des Werkstücks durch Drehen des Betätigungsabschnitts im zweiten Betriebszustand.

Hierdurch wird das Heranfahren der Kolbenstange an das Werkstück im ersten Betriebszustand nochmals beschleunigt und die von der Kolbenstange auf das Werkstück aufbringbare Kraft im zweiten Betriebszustand nochmals erhöht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme der anhängenden Zeichnungen im Detail erläutert. Es zeigen
1 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung, und
2 eine Schnittansicht durch die in 1 dargestellte Spannvorrichtung.
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 10 anhand einer perspektivischen Darstellung, die einen Grundkörper 12 umfasst, in welchem eine Kolbenstange 14 entlang einer ersten Achse A₁ axial bewegbar gelagert ist. Weiterhin ist eine Spindeleinrichtung 16 mit dem Grundkörper 12 verbunden. Zudem weist die Spannvorrichtung 10 eine Druckanzeigeeinheit 18 auf, die später näher beschrieben wird.
In 2 ist die in 1 dargestellte Spannvorrichtung 10 anhand einer Schnittdarstellung gezeigt. Die Spannvorrichtung 10 befindet sich in einer Ausgangsstellung, in welcher die Kolbenstange 14 maximal weit in den Grundkörper 12 eingefahren ist. Allerdings ragt sie auch in der Ausgangsstellung am freien Ende 20 etwas über den Grundkörper 12 hinaus. Am freien Ende 20 weist die Kolbenstange 14 einen Aufnahmeabschnitt 22 auf, über den ein Spannschuh 24 an der Kolbenstange 14 befestigt werden kann. Die Kolbenstange 14 wirkt mit einem Rückstellelement 26 zusammen, das die Kolbenstange 14 in die Ausgangsstellung vorspannt.
Im Grundkörper 12 ist ein Kanalsystem 28 angeordnet. Das Kanalsystem 28 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen ersten Hohlraum 30, in dem die Kolbenstange 14 teilweise untergebracht und gelagert ist, und einen im Wesentlichen zylindrischen zweiten Hohlraum 32, in welchem die Spindeleinrichtung 16 teilweise angeordnet und gelagert ist. Die beiden Hohlräume 30, 32 sind über Bohrungen 34 miteinander verbunden. Das Kanalsystem 28 kann mit einem Arbeitsfluid, beispielsweise mit einer Hydraulikflüssigkeit, befüllt werden. Das Kanalsystem 28 ist über nicht näher bezeichnete Dichtungen und Verschlüsse gegenüber der Umgebung der Spannvorrichtung 10 abgedichtet.
Die Spindeleinrichtung 16 weist eine erste Spindel 36 und eine zweite Spindel 38 auf, wobei die erste Spindel 36 ein erstes Außengewinde 40 umfasst, das mit einem ersten Innengewinde 42 eines Befestigungsabschnitts 44 des Grundkörpers 12 über eine erste Steigung S₁ zusammenwirkt. Durch Drehen der ersten Spindel 36 ist diese entlang einer zweiten Achse A₂ verschiebbar, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel zur ersten Achse A₁ verläuft. Die zweite Spindel 38 ist in einer konzentrisch zur zweiten Achse A₂ gelagerten Durchgangsbohrung 46 in der ersten Spindel 36 gelagert und kann durch Drehen unabhängig von der ersten Spindel 36 ebenfalls entlang der zweiten Achse A₂ bewegt werden, wozu die zweite Spindel 38 ein zweites Außengewinde 45 aufweist, welches mit einem zweiten Innengewinde 47 der ersten Spindel 36 über eine zweite Steigung S₂ zusammenwirkt. Die Spindeleinrichtung 16 ist mit einer Kolbeneinrichtung 48 verbunden, die im zweiten Hohlraum 32 angeordnet und in diesem entlang der zweiten Achse A₂ verschiebbar ist. Die Kolbeneinrichtung 48 umfasst einen ersten Kolben 50 mit einer ersten Stirnfläche 52, der mit der ersten Spindel 36 verbunden und von dieser bewegbar ist, und einen zweiten Kolben 54 mit einer zweiten Stirnfläche 56, der mit der zweiten Spindel 38 verbunden und von dieser bewegbar ist. Der zweite Kolben 54 ist in einem Durchgang 58 des ersten Kolbens 50 axial verschiebbar gelagert.
Weiterhin umfasst die Spindeleinrichtung 16 einen Betätigungsabschnitt 60, der in diesem Ausführungsbeispiel als ein Griffstück 61 ausgebildet ist, und eine Kupplungseinheit 62, die im dargestellten Ausführungsbeispiel im Griffstück 61 integriert und wie folgt aufgebaut ist: Die Kupplungseinheit 62 ist so ausgestaltet, dass das Griffstück 61 formschlüssig mit der zweiten Spindel 38 verbunden ist. Hierzu weist die Kupplungseinheit 62 einen Stift 64 auf, der in ein Langloch 66 der zweiten Spindel 38 eingreift. Ferner weist die Kupplungseinheit 62 federvorgespannte Kugeln 68 auf, die mit insgesamt drei Vertiefungsanordnungen 70 der ersten Spindel 36 zusammenwirken. Im dargestellten Beispiel umfasst die Kupplungseinheit 62 Kupplungselemente 67, die als drei federvorgespannte Kugeln 68 ₁ bis 68 ₃ ausgebildet sind, von denen eine erste und eine zweite Kugel 68 ₁, 68 ₂ in einer senkrecht zur zweiten Achse A₂ verlaufenden vorderen Ebene E_V und eine dritte Kugel 68 ₃ in einer ebenfalls senkrecht zur zweiten Achse A₂ verlaufenden hinteren Ebene E_H angeordnet sind. Die Begriffe vordere und hintere Ebene sind unter Bezugnahme auf den Grundkörper 12 gewählt. Die federvorgespannten Kugeln 68 ₁, 68 ₂, die in der vorderen Ebene E_V angeordnet sind, wirken mit der ersten Vertiefungsanordnung 70 ₁ zusammen, die einen radial geschlossenen Abschnitt 72 und einen die erste Spindel 36 vollständig umlaufenden radial geöffneten Abschnitt 74 aufweisen.
Die Kupplungseinheit 62 kann in zwei Betriebszuständen betrieben werden. In den 1 und 2 ist der erste Betriebszustand dargestellt, in welchem sich das Griffstück in einer ersten Endstellung befindet und die federvorgespannten Kugeln 68, die in der vorderen Ebene E_V angeordnet sind, in den radial geschlossenen Abschnitt 72 der ersten Spindel 36 eingreifen. Hierdurch wird das Griffstück 61 drehfest mit der ersten Spindel 36 gekoppelt, so dass eine Drehung des Griffstücks 61 aufgrund der Kopplung mittels der federvorgespannten Kugeln 68 eine Drehung der ersten Spindel 36 als auch aufgrund der Kopplung mittels des Stifts 64 eine Drehung der zweiten Spindel 38 bewirkt. Die erste und die zweite Spindel 36, 38 werden folglich mit derselben Umdrehungsgeschwindigkeit gedreht, wobei die erste Steigung S1 die axiale Verschiebung entlang der zweiten Achse A₂ bestimmt. Es findet keine Relativbewegung zwischen der ersten und der zweiten Spindel 36, 38 statt, so dass die erste Spindel 36 die zweite Spindel 38 mitnimmt. Infolgedessen wird die gesamte Kolbeneinrichtung 48, also sowohl der erste Kolben 50 als auch der zweite Kolben 54, entsprechend im zweiten Hohlraum 32 axial entlang der zweiten Achse A₂ verschoben.
Die dritte federvorgespannte Kugel 68 ₃ greift in eine zweite Vertiefungsanordnung 70 ₂ ein, die radial offen ist. Hierdurch wird das Griffstück 61 axial positioniert.
Um die Kupplungseinheit 62 in einem zweiten, nicht näher dargestellten Betriebszustand zu betreiben, wird das Griffstück 61 entlang der zweiten Achse A₂ in diese Ausführungsbeispiel vom Grundkörper 12 weg von der ersten Endstellung in eine zweite Endstellung gezogen, so dass die federvorgespannten Kugeln 68 ₁ und 68 ₂, die innerhalb der vorderen Ebene E_V angeordnet sind, in den radial geöffneten Abschnitt 74 verschoben werden. Die federvorgespannte Kugel 68 ₃ greift dann in eine dritte Vertiefungsanordnung 70 ₃ ein, die zur axialen Positionierung des Griffstücks 61 dient. Folglich ist das Griffstück 61 nicht mehr mit der ersten Spindel 36, sondern über den Stift 64 nur noch mit der zweiten Spindel 38 gekoppelt, wobei der Stift 64 seine Position im Langloch 66 entsprechend ändert, aber im Eingriff bleibt. Eine Drehung des Griffstücks 61 bewirkt folglich nur noch eine Drehung der zweiten Spindel 38, so dass nur die zweite Spindel 38 entlang der zweiten Achse A₂ verschoben wird. Die erste Spindel 36 verbleibt ortsfest. Der Vorschub wird nun von der zweiten Steigung S₂ bestimmt. Da nur der zweite Kolben 54 mit der zweiten Spindel 38 verbunden wird, wird auch nur der zweite Kolben 54 innerhalb des ersten Kolbens 50 axial verschoben, während der erste Kolben 50 seine axiale Position beibehält.
Die Vorrichtung wird vorzugsweise wie folgt betrieben: Zum Einspannen eines Werkstücks werden zwei oder mehrere der erfindungsgemäßen Spannvorrichtungen 10 auf einen Lochrastertisch angeordnet und befestigt. Da die Raster unterschiedlich sein können, kann eine nicht dargestellte Grundplatte am Grundkörper 12 befestigt werden, die auf die Raster abgestimmt ist. Weiterhin kann der Spannschuh 24 auf die Form des Werkstücks angepasst und entsprechend an der Kolbenstange 14 befestigt werden. Für den Fall, dass das Werkstück mit zwei Spannvorrichtungen 10 eingespannt werden kann, werden zwei der erfindungsgemäßen Spannvorrichtungen 10 in einem bestimmten Abstand voneinander und zueinander hinzeigend am Lochrastertisch angeordnet und das einzuspannende Werkstück zwischen die beiden Spannvorrichtungen 10 positioniert. Um die Kolbenstange 14 und mit ihr den Spannschuh 24 schnell an das Werkstück heranfahren zu können, wird die Kupplungseinheit 62 im ersten Betriebszustand betrieben, so dass sowohl die erste als auch die zweite Spindel 38 gleichzeitig durch Drehen des Griffstücks 61 in die entsprechende Richtung axial entlang der zweiten Achse A₂ zum Grundkörper 12 hin bewegt werden. Folglich werden sowohl der erste Kolben 50 als auch der zweite Kolben 54 in den zweiten Hohlraum 32 des Kanalsystems 28 hinein bewegt und ein Teil des Volumens des Arbeitsfluids verdrängt, der über die Bohrungen 34 in den ersten Hohlraum 30 fließt, wobei die erste und die zweite Stirnfläche 52, 56 mit dem Arbeitsfluid zusammenwirken. Als Folge davon wird die Kolbenstange 14 gegen die Wirkrichtung des Rückstellelements 26 aus dem Grundkörper 12 hinaus und in Richtung des Werkstücks bewegt. Wie bereits erläutert, wird der Vorschub der ersten und im ersten Betriebszustand folglich auch der zweiten Spindel 38 durch die erste Steigung S₁ bestimmt, die folglich relativ groß gewählt wird. Wichtig jedoch ist dabei, dass die erste Steigung S₁ so gewählt wird, dass eine Selbsthemmung eintritt, so dass die erste Spindel 36 ihre axiale Stellung auch bei hohen axial wirkenden Kräften nur dann ändert, wenn das Griffstück 61 betätigt wird. Die Selbsthemmung tritt dann auf, wenn der Steigungswinkel des verwendeten Gewindes kleiner ist als der Reibwinkel. So kann beispielsweise das erste Außengewinde der ersten Spindel 36 einen Nenndurchmesser von 24 mm und eine Steigung von 5 mm aufweisen.
Ist nun die Kolbenstange 14 soweit vorgeschoben worden, dass sie sich in unmittelbarer Nähe des einzuspannenden Werkstücks befindet, wird das Griffstück 61 vom Grundkörper 12 weg in die zweite Endstellung gezogen, so dass, wie oben erörtert, bei Drehen des Griffstücks 61 nur die zweite Spindel 38 axial verschoben wird. Als unmittelbare Folge wird nun durch eine entsprechende Drehung des Griffstücks 61 nur der zweite Kolben 54 in den zweiten Hohlraum 32 hinein bewegt, so dass nur noch die zweite Stirnfläche 56 wirksam ist, die kleiner ist als die Summe der ersten und der zweiten Stirnfläche 52, 56, die im ersten Betriebszustand wirksam sind. Die von der zweiten Spindel 38 aufgebrachte Kraft wird über die kleinere zweite Stirnfläche 56 in das Arbeitsfluid eingebracht, so dass dort ein höherer Druck vorliegt als bei derselben Kraft, die über beide Stirnflächen 52, 56 in das Arbeitsfluid eingebracht wird. Folglich wird die Kolbenstange 14 mit einer höheren Kraft gegen das Werkstück verschoben. Da aber mit einer Umdrehung der zweiten Spindel 38 weniger Volumen verdrängt wird, wird die Kolbenstange 14 langsamer vorgeschoben. Das Werkstück kann nun mit einer hohen Kraft eingespannt werden.
Beim Lösen des Werkstücks wird umgekehrt verfahren. Aufgrund des nachlassenden Drucks des Arbeitsfluids wird die Kolbenstange 14 mit dem Rückstellelement 26 wieder in die Ausgangsstellung zurückgestellt.
Um eine Selbsthemmung der zweiten Spindel 38 zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, die zweite Steigung S₂ geringer als die erste Steigung S₁ zu wählen. Hierdurch wird zudem erreicht, dass sich die zweite Spindel 38 auch dann noch relativ leicht mithilfe des Griffstücks 61 drehen lässt, wenn das Arbeitsfluid unter hohem Druck steht. Beispielsweise kann die zweite Spindel 38 mittels eines metrischen Gewindes in die erste Spindel 36 eingeschraubt werden. Im dargestellten Beispiel sind das zweite Außengewinde und das entsprechende zweite Innengewinde als ein M10-Gewinde ausgestaltet.
Wie oben beschrieben, weist die Spannvorrichtung 10 auch die Druckanzeigeeinheit 18 auf, die einen Zylinderstift 76 und einen mittels eines Federsystems 78 vorgespannten Stößel 80 umfasst. Der Zylinderstift 76 steht über die Bohrungen 34 mit dem Kanalsystem 28 in Fluidkommunikation.
Steigt nun der Druck des Arbeitsfluids, so wird der Zylinderstift 76 gegen die Vorspannkraft des Federsystems 78 aus der Bohrung 34 heraus geschoben und überträgt die Bewegung auf den Stößel 80. Wenn der Druck ein bestimmtes Maß übersteigt, ragt der Stößel 80 aus dem Grundkörper 12 heraus. Die Distanz, mit dem der Stößel 80 aus dem Grundkörper 12 herausragt, ist ein Maß für den im Arbeitsfluid herrschenden Druck. Beispielsweise kann der Stößel 80 eine ringförmige oder farblich abgesetzte Markierung aufweisen, die dem Benutzer anzeigt, dass der Druck des Arbeitsmediums einen Maximalwert erreicht hat und das Werkstück zur Vermeidung von Beschädigungen nicht noch fester eingespannt werden soll. Das Federsystem 78 ist so ausgelegt, dass Ausdehnungen des Arbeitsfluids, der Spannvorrichtung 10 und des Werkstücks infolge einer Temperaturerhöhung kompensiert werden können. Zudem werden Druckverluste im Kanalsystem 28 durch Setzvorgänge am Werkstück durch die Speicherwirkung des Federsystems 78 kompensiert. Folglich werden der Systemdruck und damit die Spannkraft weitgehend konstant gehalten.
Mit der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung 10 kann zunächst die Kolbenstange 14 schnell an das Werkstück herangefahren und anschließend mit einer hohen Kraft eingespannt werden, ohne dass hierzu ein hohes Drehmoment am Griffstück 61 aufgebracht werden muss.
Bezugszeichenliste

10: Spannvorrichtung
12: Grundkörper
14: Kolbenstange
16: Spindeleinrichtung
18: Druckanzeigeeinheit
20: freies Ende
22: Aufnahmeabschnitt
24: Spannschuh
26: Rückstellelement
28: Kanalsystem
30: erster Hohlraum
32: zweiter Hohlraum
34: Bohrung
36: erste Spindel
38: zweite Spindel
40: erstes Außengewinde
42: erstes Innengewinde
44: Befestigungsabschnitt
45: zweites Außengewinde
46: Durchgangsbohrung
47: zweites Innengewinde
48: Kolbeneinrichtung
50: erster Kolben
52: erste Stirnfläche
54: zweiter Kolben
56: zweite Stirnfläche
58: Durchgang
60: Betätigungsabschnitt
61: Griffstück
62: Kupplungseinheit
64: Stift
66: Langloch
67: Kupplungselement
68, 68₁–68₃: federvorgespannte Kugel
70, 70₁–70₃: Vertiefungsanordnung
72: radial geschlossener Abschnitt
74: radial geöffneter Abschnitt
76: Zylinderstift
78: Federsystem
80: Stößel
A₁: erste Achse
A₂: zweite Achse
E_V: vordere Ebene
E_H: hintere Ebene
S₁: erste Steigung
S₂: zweite Steigung

Claims

Spannvorrichtung zum Einspannen von Werkstücken, umfassend – einen Grundkörper (12), – eine im Grundkörper (12) gelagerte und entlang einer ersten Achse (A₁) bewegbare Kolbenstange (14) zum Einspannen des Werkstücks, – eine Spindeleinrichtung (16), die durch Drehen um eine zweite Achse (A₂) entlang der zweiten Achse (A₂) bewegbar ist, – ein im Grundkörper (12) angeordnetes und mit einem Arbeitsfluid befüllbares Kanalsystem (28), mit dem die Kolbenstange (14) und die Spindeleinrichtung (16) derart in Fluidkommunikation stehen, dass infolge der Bewegung der Spindeleinrichtung (16) entlang der zweiten Achse (A₂) die Kolbenstange (14) entlang der ersten Achse (A₁) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeleinrichtung (16) – eine durch Drehen um die zweite Achse (A₂) entlang der zweiten Achse (A₂) bewegbare erste Spindel (36), mit der die Spindeleinrichtung (16) im Grundkörper (12) gelagert ist, – eine in der ersten Spindel (36) gelagerte und durch Drehen um die zweite Achse (A₂) entlang der zweiten Achse (A₂) bewegbare zweite Spindel (38), – ein Betätigungsabschnitt (60) zum Betätigen und Drehen der Spindeleinrichtung (16), und – eine Kupplungseinheit (62) umfasst, welche wahlweise in einem ersten oder zweiten Betriebszustand betreibbar ist, wobei im ersten Betriebszustand die erste Spindel (36) und zweite Spindel (38) gedreht werden und im zweiten Betriebszustand nur die zweite Spindel (38) gedreht wird, und wobei dann, wenn der Betätigungsabschnitt (60) mit einem Drehmoment gedreht wird, im ersten Betriebszustand eine auf die Kolbenstange (14) wirkende erste Kraft und im zweiten Betriebszustand eine auf die Kolbenstange (14) wirkende zweite Kraft erzeugt wird, die größer ist als die erste Kraft.
Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (62) in den Betätigungsabschnitt (60) integriert ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsabschnitt (60) als ein Griffstück (61) ausgeführt ist, welches entlang der zweiten Achse (A₂) zwischen einer ersten Endstellung und einer zweiten Endstellung bewegbar ist und die Kupplungseinheit (62) so ausgestaltet ist, dass das Griffstück (61) in der ersten Endstellung mit der ersten Spindel (36) drehfest in Eingriff steht und in der zweiten Endstellung außer Eingriff mit der ersten Spindel (36) steht.
Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit (62) Kupplungselemente (67) umfasst, die in der ersten Endstellung formschlüssig mit der ersten Spindel (36) in Eingriff stehen.
Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Griffstück (61) formschlüssig in die zweiten Spindel (38) eingreift.
Spannvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Spindel (36) ein erstes Außengewinde (40) aufweist, mit dem die erste Spindel (36) mit einem korrespondierenden ersten Innengewinde des Grundkörpers (12) zusammenwirkt, wobei das erste Außengewinde (40) und das erste Innengewinde (42) eine erste Steigung (S₁) aufweisen, und dass die zweite Spindel (38) ein zweites Außengewinde (45) aufweist, mit dem die zweite Spindel (38) mit einem korrespondierenden zweiten Innengewinde (47) der ersten Spindel (36) zusammenwirkt, wobei das zweite Außengewinde (45) und das zweite Innengewinde (47) eine zweite Steigung (S₂) aufweisen, die geringer ist als die erste Steigung (S₁).
Spannvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindeleinrichtung (16) eine in das Kanalsystem (28) einbringbare Kolbeneinrichtung (48) aufweist, wobei die Kolbeneinrichtung (48) einen ersten Kolben (50), der mit der ersten Spindel (36) verbunden ist, und einen zweiten Kolben (54) umfasst, der mit der zweiten Spindel (38) verbunden ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kolben (54) in einem Durchgang (58) des ersten Kolbens (50) entlang der zweiten Achse (A₂) verschiebbar gelagert ist.
Spannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kolben (50) eine mit dem Arbeitsfluid beim Verdrängen zusammenwirkende erste Stirnfläche (52) und der zweite Kolben (54) eine mit dem Arbeitsfluid zusammenwirkende zweite Stirnfläche (56) aufweist, wobei die zweite Stirnfläche (56) kleiner ist als die Summe der ersten und der zweiten Stirnfläche (52, 56).
Spannvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (A₁) parallel zur zweiten Achse (A₂) verläuft. Spannvorrichtung einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (14) mit einem Rückstellelement (26) zusammenwirkt.
Spannvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (14) am freien Ende (20) einen Aufnahmeabschnitt (22) für einen Spannschuh (24) umfasst.
Spannvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung eine mit dem Kanalsystem (28) in Fluidkommunikation stehende Druckanzeigeeinheit (18) zum Anzeigen des Drucks des Arbeitsfluids im Kanalsystem (28) aufweist.
Spannvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (12) mit einer Grundplatte verbindbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer Spannvorrichtung, wobei die Spannvorrichtung umfasst: – einen Grundkörper (12), – eine im Grundkörper (12) gelagerte und entlang einer ersten Achse (A₁) bewegbare Kolbenstange (14) zum Einspannen des Werkstücks, – eine Spindeleinrichtung (16), die durch Drehen um eine zweite Achse (A₂) entlang der zweiten Achse bewegbar ist, – ein im Grundkörper (12) angeordnetes und mit einem Arbeitsfluid befüllbares Kanalsystem (28), mit dem die Kolbenstange (14) und die Spindeleinrichtung (16) derart in Fluidkommunikation stehen, dass infolge der Bewegung der Spindeleinrichtung (16) entlang der zweiten Achse die Kolbenstange (14) entlang der ersten Achse (A₁) bewegt wird, – eine durch Drehen um die zweite Achse (A₂) entlang der zweiten Achse bewegbare erste Spindel (36), mit der die Spindeleinrichtung (16) im Grundkörper (12) gelagert ist, – eine in der ersten Spindel (36) gelagerte und durch Drehen um die zweite Achse (A₂) entlang der zweiten Achse (A₂) bewegbare zweite Spindel (38), und – ein Betätigungsabschnitt (60) zum Betätigen und Drehen der Spindeleinrichtung (16), und – eine Kupplungseinheit (62), welche wahlweise in einem ersten oder zweiten Betriebszustand betreibbar ist, wobei im ersten Betriebszustand die erste Spindel (36) und zweite Spindel (38) gedreht werden und im zweiten Betriebszustand nur die zweite Spindel (38) gedreht wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Drehen des Betätigungsabschnitts (60) im ersten Betriebszustand zum Drehen der ersten Spindel (36) und zweiten Spindel (38) und Aufbringen einer ersten Kraft auf die Kolbenstange (14), oder – Drehen des Betätigungsabschnitts (60) im zweiten Betriebszustand zum Drehen der zweiten Spindel (38) und Aufbringen einer zweiten Kraft auf die Kolbenstange (14), die größer ist als die erste Kraft.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei – die erste Spindel (36) ein erstes Außengewinde (40) aufweist, mit dem die erste Spindel (36) mit einem korrespondierenden ersten Innengewinde des Grundkörpers (12) zusammenwirkt, wobei das erste Außengewinde (40) und das erste Innengewinde (42) eine erste Steigung (S₁) aufweisen, und – die zweite Spindel (38) ein zweites Außengewinde (45) aufweist, mit dem die zweite Spindel (38) mit einem korrespondierenden zweiten Innengewinde (47) der ersten Spindel (36) zusammenwirkt, wobei das zweite Außengewinde (45) und das zweite Innengewinde (47) eine zweite Steigung (S₂) aufweisen, die geringer ist als die erste Steigung (S₁), gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ausrichten eines Werkstücks relativ zur Spannvorrichtung derart, dass es mittels der Kolbenstange (14) einspannbar ist, – Heranfahren der Kolbenstange (14) an das Werkstück durch Drehen des als ein Griffstück (61) ausgestalteten Betätigungsabschnitts (60) im ersten Betriebszustand soweit, bis dass sich das freie Ende (20) der Kolbenstange (14) in der unmittelbaren Umgebung des Werkstücks befindet oder das freie Ende das Werkstück berührt, und – Einspannen des Werkstücks durch Drehen des Betätigungsabschnitts (60) im zweiten Betriebszustand.