DE102015103531B3

DE102015103531B3 - Hold-down clamps

Info

Publication number: DE102015103531B3
Application number: DE102015103531.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Eggenstein
Original assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Current assignee: Helmholtz Zentrum Berlin fuer Materialien und Energie GmbH
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2016-08-04
Anticipated expiration: 2035-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Niederhaltespanner, der eine Rückhaltefunktion für ein Werkstück beinhaltet und wahlweise als Fest- oder Loslager verwendet werden kann. Der Niederhaltespanner weist ein erstes und ein zweites Element (1, 2) mit jeweils zwei ersten Begrenzungsflächen (3, 4) auf. Diese sind derart angeordnet, dass sich ein Zwischenraum (5) zwischen den Begrenzungsflächen befindet, welcher durch einen biegeelastischen Steg (6) überbrückt wird. Das erste Element (1) weist eine Grundfläche (7) auf und eine zweite Begrenzungsfläche (8), die dem Zwischenraum (5) gegenüberliegt und einen stumpfen Winkel mit der Grundfläche (7) einschließt. Das zweite Element (2) weist ebenfalls eine zweite Begrenzungsfläche (9) auf, die dem Zwischenraum (4) gegenüberliegt und die einen stumpfen Winkel mit einer Ebene parallel zur Grundfläche (7) des ersten Elements (1) einschließt. Das zweite Element (2) erstreckt sich nicht bis auf die Grundfläche (7) des ersten Elements (1). Das erste Element (1) weist Mittel zur Befestigung auf.The invention relates to a hold-down clamp, which includes a retaining function for a workpiece and can be used either as a fixed or floating bearing. The hold-down clamp has a first and a second element (1, 2) each with two first boundary surfaces (3, 4). These are arranged such that a gap (5) is located between the boundary surfaces, which is bridged by a flexurally elastic web (6). The first element (1) has a bottom surface (7) and a second boundary surface (8) opposite the gap (5) and enclosing an obtuse angle with the base surface (7). The second element (2) also has a second boundary surface (9) opposite the gap (4) and enclosing an obtuse angle with a plane parallel to the base (7) of the first element (1). The second element (2) does not extend to the base surface (7) of the first element (1). The first element (1) has means for attachment.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft einen Niederhaltespanner, wie er zur Befestigung von Werkstücken verwendet wird. The invention relates to a hold-down clamp, as used for fastening workpieces.

Stand der Technik State of the art

Niederhaltespanner dienen der Befestigung von Werkstücken, wobei sie zusätzlich zu einer Spannrichtung eine zweite Druckkomponente aufweisen. Diese zweite Druckkomponente ist zumeist in Richtung auf eine Grundplatte oder Halterplatte, auf der das Werkstück gehalten werden soll, gerichtet. Hold-down clamps are used for fastening workpieces, wherein they have a second pressure component in addition to a clamping direction. This second printing component is usually directed towards a base plate or holder plate on which the workpiece is to be held.

Ein Niederhaltespanner ist in der DE 20 2010 011116 U1 offenbart, bei dem die Spannfläche aus Stirnflächen aufeinanderliegender Bleche besteht. Diese vertikale Stirnfläche wird beim Spannen gegen eine Fläche des einzuspannenden Werkstücks gebracht. A hold-down clamp is in the DE 20 2010 011116 U1 discloses, in which the clamping surface consists of end faces of superimposed sheets. This vertical end face is brought during clamping against a surface of the workpiece to be clamped.

In der EP 1 762 339 B1 ist eine flexible Spannbacke offenbart mit vertikaler Stirnfläche, welche eine Friktion bewirkt, durch die das Werkstück einen Kraftaufschlag in Richtung Schraubstockbett erhält. In the EP 1 762 339 B1 is a flexible clamping jaw disclosed with a vertical end face, which causes a friction, through which the workpiece receives a force impact towards vise bed.

Eine sogenannte Niederzugbacke für Werkzeugspanner ist in der DD 54 958 A offenbart. Die Niederzugbacke weist eine vertikale Stirnfläche und drei als biegeelastische, gegenüberliegend angeordnete Stege ausgebildete Funktionselemente auf, die durch parallele Schlitze abgeteilt sind. A so-called Niederzugbacke for tool clamps is in the DD 54 958 A disclosed. The pull-down jaw has a vertical end face and three functionally designed as flexurally elastic, oppositely arranged webs functional elements which are divided by parallel slots.

Zum Halten von Werkstücken dient auch eine weitere Einspannvorrichtung, die in der EP 0 362 753 B1 offenbart ist. Sie weist ebenfalls vertikale Spannflächen auf. Es ist bei der oder den Spannflächen der Spannbacken eine vom einzuspannenden Werkstück verstellbare und in Spannrichtung beaufschlagbare Niederzugvorrichtung vorgesehen. Diese weist ein über die Spannfläche überstehendes und schräg zu der Werkstück-Auflage hinweisendes Niederzugelement auf. Während des Spannvorganges wird dieses Niederzugelement beaufschlagt und schwenkt dabei schräg nach unten in Richtung zu der Werkstückauflage, wobei das Werkstück in dieser Richtung kraftbeaufschlagt wird. For holding workpieces is also a further clamping device, which in the EP 0 362 753 B1 is disclosed. It also has vertical clamping surfaces. It is provided at the one or more clamping surfaces of the clamping jaws adjustable from the workpiece to be clamped and acted in the clamping direction pull-down device. This has a over the clamping surface protruding and obliquely to the workpiece support hinweisendes pull-down. During the clamping process, this pull-down element is acted upon and pivots obliquely downwards in the direction of the workpiece support, wherein the workpiece is subjected to a force in this direction.

In der US 2 411 059 A ist eine zum Niederhalten von Werkstücken dienende Vorrichtung („Work hold down device“) offenbart. Die Vorrichtung weist einen Körper auf, der eine flexible, geneigte und schräg krümmbare Ausformung aufweist, die geeignet ist, einen Teil einer Kraft, die auf ein Werkstück als Anpressdruck ausgeübt wird, in eine Vielzahl unabhängiger Anteile aufzuteilen. Die Vorrichtung ist dabei zwischen dem Werkstück und einer Presse angeordnet. Dabei kann die besagte Ausformung des Körpers z.B. in Form vielzähliger Ausformungen, die flexibel, geneigt und schräg krümmbar sind, ausgeführt sein. In the US 2 411 059 A is a serving hold down device ("work hold down device") disclosed. The device comprises a body having a flexible, inclined and obliquely curvable formation, which is suitable for dividing a part of a force, which is exerted on a workpiece as a contact pressure, into a plurality of independent portions. The device is arranged between the workpiece and a press. In this case, the said shaping of the body, for example in the form of numerous forms, which are flexible, inclined and obliquely bendable, be executed.

Allen vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Niederhaltespannern sind die vertikalen Spannflächen gemein. Über diese kann eine Niederzugspannung auf ein Werkstück vermittelt werden. Sie bieten jedoch keinen Rückhalt des Werkstückes auf einer Grundplatte/Halterplatte. Ein Rückhalt des Werkstückes kann durch Spanner erfolgen, die neben der vertikalen Spannfläche eine horizontale Spannfläche aufweisen. Nachteilig an horizontalen Spannflächen ist jedoch, dass sie an der Oberseite des Werkstücks angreifen, was für Werkstücke mit empfindlichen Oberflächen, z.B. Optiken für die Röntgentechnik, unerwünscht ist. Zudem sind die aus dem Stand der Technik bekannten Niederhaltespanner nicht dazu ausgelegt, eine während der Bearbeitung des Werkstücks erfolgende Volumenänderung, z.B. aufgrund von Temperaturänderungen, aufzufangen. All of the aforementioned hold-down clamps known from the prior art are common to the vertical clamping surfaces. These can be used to convey a pull-down stress to a workpiece. However, they offer no support of the workpiece on a base plate / holder plate. A backing of the workpiece can be done by tensioners, which have a horizontal clamping surface in addition to the vertical clamping surface. However, a disadvantage of horizontal clamping surfaces is that they act on the upper side of the workpiece, which makes workpieces with sensitive surfaces, e.g. Optics for X-ray technology, is undesirable. In addition, the hold-down clamps known from the prior art are not designed to permit a change in volume during machining of the workpiece, e.g. due to temperature changes.

Aufgabenstellung task

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Niederhaltespanner anzugeben, der zugleich als Rückhalteelement verwendbar ist und außerdem wahlweise als Fest- oder Loslager dient. The object of the present invention is to provide a hold-down clamp, which is also usable as a retaining element and also optionally serves as a fixed or floating bearing.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. The object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der erfindungsgemäße Niederhaltespanner weist ein erstes und ein zweites Element mit jeweils zwei ersten Begrenzungsflächen auf. Die Begrenzungsflächen sind derart angeordnet, dass sich ein Zwischenraum zwischen ihnen befindet. The hold-down clamp according to the invention has a first and a second element, each with two first boundary surfaces. The boundary surfaces are arranged such that there is a gap between them.

Dieser Zwischenraum ist in vorteilhafter Weise ein Spalt, der durch ebene Begrenzungsflächen der Elemente gebildet wird. Die kürzeste Strecke im Zwischenraum definiert einen maximalen Puffer, welcher eine im Wesentlichen senkrecht zum Zwischenraum erfolgende Volumenvergrößerung eines eingespannten Werkstücks ausgleichen kann. This gap is advantageously a gap formed by flat boundary surfaces of the elements. The shortest distance in the gap defines a maximum buffer which can compensate for a volume increase of a clamped workpiece substantially perpendicular to the gap.

Der Zwischenraum zwischen den Elementen wird durch einen biegeelastischen Steg überbrückt. Die Elastizität des Stegs wird an die geforderten Kräfte zur Niederspannung angepasst. Der Steg erstreckt sich in vorteilhafter Weise über die gesamte Breite des Zwischenraums (Spalts). The space between the elements is bridged by a flexurally elastic web. The elasticity of the web is adapted to the required forces for low voltage. The web extends advantageously over the entire width of the gap (gap).

Das erste Element weist neben der ersten Begrenzungsfläche eine Grundfläche auf. Diese ist in vorteilhafter Weise an die Beschaffenheit der Halter- oder Grundplatte angepasst. Außerdem weist es eine zweite Begrenzungsfläche auf, die dem Zwischenraum zwischen den Elementen gegenüberliegt und einen stumpfen Winkel mit der Grundfläche einschließt. The first element has a base adjacent to the first boundary surface. This is adapted in an advantageous manner to the nature of the holder or base plate. In addition, it has a second boundary surface which opposes the space between the elements and encloses an obtuse angle with the base.

Die übrigen Begrenzungsflächen des ersten Elements ergeben sich nach praktischen Aspekten. The other boundary surfaces of the first element arise after practical aspects.

Der stumpfe Winkel, den die zweite Begrenzungsfläche des ersten Elements mit der Grundplatte des ersten Elements einschließt, ermöglicht das Bilden eines oder mehrerer Berührungspunkte oder einer Berührungslinie der zweiten Begrenzungsfläche des ersten Elements mit einer Kante oder Ecke eines einzuspannenden Werkstücks. Erfolgt das Einspannen eines Werkstücks von Seiten dieser zweiten Begrenzungsfläche des ersten Elements, ist der Niederhaltespanner in seiner Funktion als Festlager verwendet. Der stumpfe Winkel zwischen der Grundplatte des ersten Elements und seiner zweiten Begrenzungsfläche, zusammen mit der Anordnung an ein Werkstück, so dass ein Berührungspunkt oder eine Berührungslinie entsteht, bewirkt, dass das Werkstück in vertikaler und horizontaler Richtung kraftbeaufschlagt wird. Die vertikale und horizontale Kraftbeaufschlagung resultiert daraus, dass die Kraft schräg (aufgrund des stumpfen Winkels der zweiten Begrenzungsfläche) angreift. Zusätzlich erfolgt eine Sicherung des Werkstücks in der Position. Sicherung in der Position bedeutet hier, dass das Werkstück sich nicht entgegen der Richtung der vertikalen Kraftbeaufschlagung bewegen kann. The obtuse angle enclosed by the second boundary surface of the first element with the base plate of the first element allows forming one or more points of contact or a line of contact of the second boundary surface of the first element with an edge or corner of a workpiece to be clamped. If the clamping of a workpiece on the part of this second boundary surface of the first element, the hold-down clamp is used in its function as a fixed bearing. The obtuse angle between the base plate of the first member and its second boundary surface, along with the placement on a workpiece to form a touch point or nip, causes the workpiece to be subjected to force in the vertical and horizontal directions. The vertical and horizontal application of force results from the force acting obliquely (due to the obtuse angle of the second boundary surface). In addition, a backup of the workpiece in the position. Securing in the position here means that the workpiece can not move against the direction of vertical force application.

Das zweite Element weist ebenfalls eine zweite Begrenzungsfläche auf, die dem Zwischenraum gegenüberliegt und die einen stumpfen Winkel mit einer Ebene parallel zur Grundfläche des ersten Elements einschließt. Das zweite Element erstreckt sich dabei nicht bis auf die Grundfläche des ersten Elements bzw. auf die Ebene der Halte- oder Grundplatte. The second member also has a second boundary surface opposite the gap and enclosing an obtuse angle with a plane parallel to the base of the first member. The second element does not extend to the base of the first element or on the plane of the support or base plate.

Der stumpfe Winkel, den die zweite Begrenzungsfläche des zweiten Elements mit einer Ebene parallel zur Grundplatte des ersten Elements einschließt, ermöglicht das Bilden eines oder mehrerer Berührungspunkte oder einer Berührungslinie der zweiten Begrenzungsfläche des zweiten Elements mit einer Kante oder Ecke eines einzuspannenden Werkstücks. Erfolgt das Einspannen eines Werkstücks von Seiten dieser zweiten Begrenzungsfläche des zweiten Elements, ist der Niederhaltespanner in seiner Funktion als Loslager verwendet. Der stumpfe Winkel zwischen der Grundplatte des ersten Elements und seiner zweiten Begrenzungsfläche, zusammen mit der Anordnung an ein Werkstück, so dass ein Berührungspunkt oder eine Berührungslinie entsteht, bewirkt, dass das Werkstück in vertikaler und horizontaler Richtung kraftbeaufschlagt wird. Die vertikale und horizontale Kraftbeaufschlagung resultiert daraus, dass die Kraft schräg (aufgrund des stumpfen Winkels der zweiten Begrenzungsfläche) angreift. Zusätzlich erfolgt eine Sicherung des Werkstücks in der Position. Sicherung in der Position bedeutet hier, dass das Werkstück sich nicht entgegen der Richtung der vertikalen Kraftbeaufschlagung bewegen kann. Zusätzlich bewirkt der Abstand zwischen einer Grundplatte und dem zweiten Element und dem biegeelastischen Steg, dass das Werkstück in horizontaler Richtung einen Freiheitsgrad in seiner Ausdehnung hat. Dieser Freiheitsgrad ermöglicht eine Ausdehnung des Werkstücks um einen Betrag der dem kürzesten Abstand im Zwischenraum oder zur Grundplatte, je nachdem welcher kürzer ist, nach Einspannen des Werkstücks entspricht. Für eine Schrumpfung des Werkstücks gilt das entsprechend bis zu der Stellung der Relaxation des biegeelastischen Elements. Letztere funktionale Zusammenhänge sind gleichzusetzen mit der Eigenschaft des Niederhaltespanners als ein Loslager. The obtuse angle enclosed by the second boundary surface of the second element with a plane parallel to the base plate of the first element allows forming one or more points of contact or a line of contact of the second boundary surface of the second element with an edge or corner of a workpiece to be clamped. If the clamping of a workpiece on the part of this second boundary surface of the second element, the hold-down is used in its function as a floating bearing. The obtuse angle between the base plate of the first member and its second boundary surface, along with the placement on a workpiece to form a touch point or nip, causes the workpiece to be subjected to force in the vertical and horizontal directions. The vertical and horizontal application of force results from the force acting obliquely (due to the obtuse angle of the second boundary surface). In addition, a backup of the workpiece in the position. Securing in the position here means that the workpiece can not move against the direction of vertical force application. In addition, the distance between a base plate and the second member and the flexurally elastic ridge causes the workpiece to have one degree of freedom in its extent in the horizontal direction. This degree of freedom allows expansion of the workpiece by an amount corresponding to the shortest distance in the gap or to the base plate, whichever is shorter, after clamping the workpiece. For a shrinkage of the workpiece that applies accordingly up to the position of the relaxation of the flexurally elastic element. The latter functional relationships are equivalent to the property of the hold-down tensioner as a floating bearing.

Das erste Element weist Mittel zur Befestigung auf einer Grundplatte oder ähnlichem auf. Diese Mittel können zum Beispiel eine oder mehrere Bohrungen zur Aufnahme von Schrauben darstellen. The first element has means for attachment to a base plate or the like. These means may for example represent one or more holes for receiving screws.

Die beiden Elemente des Niederhaltespanners sind aufgrund der Anordnung der Begrenzungsflächen und der Grundfläche als im Wesentlichen keilförmig anzusehen. The two elements of the hold-down clamp are to be regarded as essentially wedge-shaped due to the arrangement of the boundary surfaces and the base surface.

Die ersten und zweiten Begrenzungsflächen können der Form eines Werkstücks, z.B. rund, angepasst werden, z. B. konkav-zylindrisch, wie es einer Ausführungsform entspricht. The first and second boundary surfaces may be in the form of a workpiece, e.g. round, be adapted, z. B. concave-cylindrical, as it corresponds to one embodiment.

Der erfindungsgemäße Niederhaltespanner ist in einer anderen Ausführungsform einteilig, d.h. aus einem Stück gefertigt. The hold-down clamp according to the invention is in one embodiment, in one piece, i. made in one piece.

Der erfindungsgemäße Niederhaltespanner eignet sich insbesondere zum Einspannen von Werkstücken mit empfindlichen Oberflächen, wie z.B. Röntgenoptiken, da er nicht an der Oberfläche der Werkstücke angreift. The hold-down clamp according to the invention is particularly suitable for clamping workpieces with sensitive surfaces, such as e.g. X-ray optics, as it does not attack the surface of the workpieces.

Durch die geeignete Wahl von Fertigungsmaterialien ist der erfindungsgemäße Niederhaltespanner an einen Einsatz im Ultrahochvakuum anpassbar. Due to the suitable choice of production materials, the hold-down clamp according to the invention can be adapted to use in ultra-high vacuum.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Niederhaltespanners liegen darin, ein Werkstück mit Rückhaltefunktion nieder zu spannen, ohne dabei eine Oberfläche des Werkstücks anzugreifen und gleichzeitig als Los- oder Festlager zu fungieren. Darüber hinaus ist die Fertigung des Niederhaltespanners unkompliziert, nicht aufwendig und kann aus einem Stück erfolgen. Die Anpassung an verschiedene Haltevorrichtungen und Werkstücke in Form und Größe ist entsprechend einfach möglich. The advantages of the hold-down clamp invention are to clamp a workpiece with retention function down without attacking a surface of the workpiece and at the same time to act as a loose or fixed storage. In addition, the production of the hold-down clamp is straightforward, inexpensive and can be made in one piece. The adaptation to different fixtures and workpieces in shape and size is correspondingly easy.

Ausführungsbeispiel embodiment

Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel und anhand von einer Figur näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail in an embodiment and with reference to a figure.

Die Figur zeigt: The figure shows:

1: Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Niederhaltespanners. 1 : Side view of an embodiment of a hold-down clamp.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Niederhaltespanners ist in 1 gezeigt. Der Niederhaltespanner weist ein erstes Element 1 und ein zweites Element 2 auf. Die Elemente weisen jeweils erste Begrenzungsflächen 3, 4 auf. Diese sind derart zueinander angeordnet, dass sich ein Zwischenraum 5, hier als Spalt, zwischen den Begrenzungsflächen befindet. Dieser Zwischenraum 5 wird durch einen biegeelastischen Steg 6 überbrückt. Das erste Element 1 weist außerdem eine Grundfläche 7 und eine zweite Begrenzungsfläche 8 auf, die dem Zwischenraum 5 gegenüberliegt und einen stumpfen Winkel mit der Grundfläche 7 einschließt. Das zweite Element 2 weist ebenfalls eine zweite Begrenzungsfläche 9 auf, die dem Zwischenraum 4 gegenüberliegt und die einen stumpfen Winkel mit einer Ebene parallel zur Grundfläche 7 des ersten Elements 1 einschließt. Dabei erstreckt sich das zweite Element 2 nicht bis auf die Grundfläche 7 des ersten Elements 1, wodurch ein Abstand zu einer Grundplatte entsteht. Das erste Element 1 weist außerdem Mittel zur Befestigung auf, die in der Figur nicht gezeigt sind. Diese können zum Beispiel als Bohrung zur Führung einer Feststellschraube ausgelegt sein. An embodiment of the hold-down clamp according to the invention is in 1 shown. The hold-down clamp has a first element 1 and a second element 2 on. The elements each have first boundary surfaces 3 . 4 on. These are arranged to each other such that there is a gap 5 , here as a gap, located between the boundary surfaces. This gap 5 is through a flexurally elastic bridge 6 bridged. The first element 1 also has a footprint 7 and a second boundary surface 8th on that the gap 5 opposite and an obtuse angle with the base 7 includes. The second element 2 also has a second boundary surface 9 on that the gap 4 Opposite and an obtuse angle with a plane parallel to the base 7 of the first element 1 includes. In this case, the second element extends 2 not down to the ground 7 of the first element 1 , which creates a distance to a base plate. The first element 1 also has means for attachment, which are not shown in the figure. These can be designed, for example, as a bore for guiding a locking screw.

Die Höhe des Niederhaltespanners und die Ausgestaltung der Begrenzungsflächen in Form und Größe werden an die Maße und die Form der zu spannenden Werkstücke angepasst. The height of the hold-down clamp and the design of the boundary surfaces in shape and size are adapted to the dimensions and shape of the workpieces to be clamped.

Claims

Hold-down clamp at least, a first and a second element ( 1 . 2 ) each with two first boundary surfaces ( 3 . 4 ), which are arranged such that a gap ( 5 ) located between the boundary surfaces, which by a flexurally elastic web ( 6 ), the first element ( 1 ) a base area ( 7 ) and a second boundary surface ( 8th ), the space ( 5 ) and an obtuse angle with the base ( 7 ) and the second element ( 2 ) a second boundary surface ( 9 ), which the space ( 4 ) and an obtuse angle with a plane parallel to the base ( 7 ) of the first element ( 1 ) and the second element ( 2 ) not down to the footprint ( 7 ) of the first element ( 1 ), wherein the first element ( 1 ) has at least one bore which serves for attachment to a base plate.

Hold-down clamp according to claim 1, characterized in that the hold-down clamp is made in one piece.

Hold-down clamp according to claim 1, characterized in that the second boundary surfaces ( 8th . 9 ) of the first and second elements ( 1 . 2 ) parallel to the vertical of the base ( 7 ) of the first element are concave-cylindrical.