DE102015218245A1

DE102015218245A1 - Antriebsvorrichtung und damit ausgestattete Werkstück-Spanneinheit

Info

Publication number: DE102015218245A1
Application number: DE102015218245.2A
Authority: DE
Inventors: Mario Bauer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2015-09-23
Filing date: 2015-09-23
Publication date: 2017-03-23
Also published as: CN107009160A; CN107009160B

Abstract

Es werden eine Antriebsvorrichtung (3) und eine damit ausgestattete Werkstück-Spanneinheit (1) vorgeschlagen, wobei die Antriebsvorrichtung (3) einen Grundkörper (7) aufweist, an dem ein Gelenkparallelogramm (28) angeordnet ist. Ein Hauptarm (32) des Gelenkparallelogramms (28) bildet ein mit einem Spannelement (5) verbundenes Abtriebsglied (4), das durch eine Schwenkbewegung eines als Krafteinleitungsglied (42) fungierenden ersten Nebenarmes (33) des Gelenkparallelogramms (28) zwischen einer angehobenen Freigabestellung und einer abgesenkten Spannstellung verlagerbar ist. An dem Krafteinleitungsglied (42) ist eine Spann-Kulissenfläche (54) ausgebildet, mit der ein Antriebsglied (43) zusammenwirkt, das zu einer Spann-Antriebsbewegung (47a) antreibbar ist. Bei der Spann-Antriebsbewegung (47a) läuft das Antriebsglied (43) an der Spann-Kulissenfläche (54) entlang, so dass das Krafteinleitungsglied (42) mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, das die Verlagerung des Abtriebsgliedes (4) in die Spannstellung bewirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für eine Werkstück-Spanneinheit,

– mit einem Grundkörper,
– mit einem Abtriebsglied, das mit einem Spannelement verbunden oder verbindbar ist und das derart gelagert ist, dass es relativ zu dem Grundkörper in einer Arbeitsebene eine Spann-Arbeitsbewegung aus einer angehobenen Freigabestellung in eine abgesenkte Spannstellung und eine entgegengesetzte Freigabe-Arbeitsbewegung ausführen kann, wobei sowohl die Spann-Arbeitsbewegung als auch die Freigabe-Arbeitsbewegung aus einer in Achsrichtung einer Hochachse orientierten Hubbewegung und aus einer dieser Hubbewegung überlagerten, in Achsrichtung einer zu der Hochachse senkrechten Querachse orientierten Seitwärtsbewegung zusammengesetzt ist,
– mit einem mit dem Abtriebsglied bewegungsgekoppelten Krafteinleitungsglied,
– und mit einem zu einer hin und her gehenden linearen Gesamt-Antriebsbewegung antriebbaren Antriebsglied, durch das das Krafteinleitungsglied mit einer zumindest die Spann-Arbeitsbewegung hervorrufenden Antriebskraft beaufschlagbar ist.

Die Erfindung betrifft ferner eine mit einer solchen Antriebsvorrichtung ausgestattete Werkstück-Spanneinheit.
Aus der EP 1 586 498 B1 ist eine zum lösbaren Spannen eines Werkstückes geeignete Werkstück-Spanneinheit bekannt, die mit einer Antriebsvorrichtung der vorgenannten Art ausgestattet ist. Die bekannte Werkstück-Spanneinheit verfügt über einen Grundkörper, von dem ein hohler Zentrierdorn nach oben ragt, dessen Seitenwand eine Durchgriffsöffnung für ein in den Zentrierdorn hineinragendes hakenartiges Spannelement aufweist. Das Spannelement ist einstückig mit einem in Achsrichtung einer Hochachse verschiebbaren und quer dazu verschwenkbaren Abtriebsglied verbunden, das seinerseits einstückig mit einem Krafteinleitungsglied verbunden ist, an dem ein in Achsrichtung der Hochachse linear verschiebbares Antriebsglied eines Linearantriebes angreift. Wenn das Antriebsglied des Linearantriebes eine Spann-Antriebsbewegung ausführt, wird die aus Krafteinleitungsglied, Abtriebsglied und Spannelement bestehende Baueinheit mitgenommen, so dass sich das Abtriebsglied unter Ausführung einer Spann-Arbeitsbewegung aus einer angehobenen Freigabestellung in eine abgesenkte Spannstellung verlagert, wobei es durch seitliches Verkippen mit einem hakenartigen Spannabschnitt seitlich aus dem Zentrierdorn ausfährt und von oben her auf ein zuvor auf den Zentrierdorn aufgestecktes Werkstück einwirkt, das folglich mit einer Werkstück-Auflagefläche verspannt wird. Aufgrund der direkten Verbindung zwischen dem Antriebsglied und dem Abtriebsglied entspricht die von dem Spannelement auf das Werkstück ausübbare Spannkraft im Wesentlichen der Antriebskraft des Linearantriebes, so dass sich hohe Spannkräfte nur mit sehr großen Linearantrieben und folglich sehr groß bauenden Antriebsvorrichtungen realisieren lassen.
Aus der EP 1 702 719 B1 ist eine Werkstück-Spanneinheit bekannt, die ebenfalls über ein hakenförmiges Spannelement verfügt, das zu einer Spann-Arbeitsbewegung antreibbar ist, die sich aus einer vertikalen Hubbewegung und einer dazu senkrechten Seitwärtsbewegung zusammensetzt. Das Spannelement ist einstückig mit einem Abtriebsglied verbunden, das zwei bogenförmige Schlitze hat, mit denen es auf Führungsbolzen entlangläuft, wenn es zwischen einer angehobenen Freigabestellung und einer abgesenkten Spannstellung verlagert wird. An dem Abtriebsglied greift gelenkig ein an einem Grundkörper schwenkbar gelagertes Krafteinleitungsglied an, das außerdem mit einem Abtriebsglied eines Linearantriebes gelenkig verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung und eine damit ausgestattete Werkstück-Spanneinheit zu schaffen, die es ermöglicht, in Verbindung mit kompakten Abmessungen hohe Spannkräfte entlang eines verhältnismäßig großen Hubbereiches zu erzeugen, so dass sich Werkstücke unterschiedlicher Dicke zuverlässig spannen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass das Abtriebsglied von einem Hauptarm eines Gelenkparallelogrammes gebildet ist, der über ein erstes Haupt-Drehgelenk an einem ersten Nebenarm des Gelenkparallelogrammes und über ein zu dem ersten Haupt-Drehgelenk beabstandetes zweites Haupt-Drehgelenk an einem zweiten Nebenarm des Gelenkparallelogrammes jeweils drehbar gelagert ist, wobei der erste Nebenarm über ein zu dem ihm zugeordneten ersten Haupt-Drehgelenk beabstandetes erstes Neben-Drehgelenk und der zweite Nebenarm über ein zu dem ihm zugeordneten zweiten Haupt-Drehgelenk beabstandetes zweites Neben-Drehgelenk jeweils verschwenkbar an dem Grundkörper gelagert ist, wobei das Krafteinleitungsglied von dem ersten Nebenarm gebildet ist und eine Spann-Kulissenfläche aufweist, an der das Antriebsglied bei einer Spann-Antriebsbewegung seiner Gesamt-Antriebsbewegung unter Einleitung der Antriebskraft mit sich zu dem ersten Neben-Drehgelenk des ersten Nebenarmes vergrößerndem Abstand entlangläuft, wodurch eine erste Schwenkbewegung des Krafteinleitungsgliedes um das erste Neben-Drehgelenk erzeugbar ist, aus der die Spann-Arbeitsbewegung des Abtriebsgliedes resultiert.
Die Aufgabe wird ferner mit einer Werkstück-Spanneinheit zum lösbaren Spannen eines Werkstückes gelöst, die mit einer derartigen Antriebsvorrichtung ausgestattet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist das Abtriebsglied von einem Hauptarm eines Gelenkparallelogrammes gebildet und über zwei Nebenarme des Gelenkparallelogrammes derart gelenkig am Grundkörper angeordnet, dass es bei seiner Spann-Arbeitsbewegung als auch bei seiner diesbezüglich entgegengesetzten Freigabe-Arbeitsbewegung seine räumliche Orientierung konstant beibehält. Dementsprechend setzen sich die Spann-Arbeitsbewegung und die Freigabe-Arbeitsbewegung jeweils aus einer linearen Hubbewegung in Achsrichtung der Hochachse und einer hierzu senkrechten, überlagerten Seitwärtsbewegung zusammen. Bei der Spann-Arbeitsbewegung kann ein an dem Abtriebsglied angeordnetes und insbesondere einstückig mit dem Abtriebsglied verbundenes Spannelement eine Bewegung ausführen, um ein zuvor im Bereich des Grundkörpers platziertes Werkstück zur Ermöglichung einer Bearbeitung festzuspannen. Zumindest die Spann-Arbeitsbewegung wird unter Mitwirkung eines Krafteinleitungsgliedes der Antriebsvorrichtung erzeugt, das unmittelbar von dem einen der beiden Nebenarme des Gelenkparallelogrammes gebildet ist und an dem eine Spann- Kulissenfläche ausgebildet ist, an der das Antriebsglied im Rahmen einer Spann-Antriebsbewegung unter gleichzeitiger Ausübung einer ein Drehmoment erzeugenden Antriebskraft entlanglaufen kann. Die Spann-Kulissenfläche ist insbesondere so ausgebildet, dass sie sich in ihrer Längsrichtung vom Neben-Drehgelenk des das Krafteinleitungsglied bildenden ersten Nebenarmes des Gelenkparallelogrammes weg erstreckt, so dass sich der Krafteinleitungspunkt, an dem das Antriebsglied momentan die Antriebskraft in das Krafteinleitungsglied einleitet, bei der Spann-Antriebsbewegung zunehmend von dem besagten Nebengelenk entfernt. Dies hat eine Weg- und Kraftübersetzung zur Folge, die sich besonders vorteilhaft auf das Spannergebnis auswirkt. In der ersten Phase der Spann-Arbeitsbewegung ist der hervorgerufene Schwenkwinkel des Krafteinleitungsgliedes bezogen auf den Hub des Antriebsgliedes relativ groß, so dass sich das Abtriebsglied und mithin das mit ihm bewegungsgekoppelte Spannelement relativ schnell aus der Freigabestellung in die abgesenkte Spannstellung annähert. Je weiter sich der Krafteinleitungspunkt vom Neben-Drehgelenk des Krafteinleitungsgliedes entfernt, desto größer wird der Hebelarm und umso größer wird die das Abtriebsglied und folglich auch das Spannelement in die Spannstellung ziehende Spannkraft. Folglich kann auch mit einem relativ klein dimensionierten Linearantrieb eine Antriebskraft erzeugt werden, die über einen relativ weiten Hubbereich eine hohe Spannkraft zur Folge hat. Dementsprechend lassen sich mittels einer mit der Antriebsvorrichtung ausgestatteten Werkstück-Spanneinheit Werkstücke mit in gewissen Grenzen voneinander abweichender Dicke zuverlässig festspannen, ohne irgendwelche Einstellungs- und Umrüstungsmaßnahmen an der Antriebsvorrichtung bzw. an der Werkstück-Spanneinheit vornehmen zu müssen. Es können ohne Weiteres Werkstücke alternativ gespannt werden, deren Dicke im Spannbereich um +/–0,5 mm von einem vorgegebenen Nennmaß abweichen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die Spann-Kulissenfläche ist bevorzugt so ausgebildet, dass sie über einen äußeren Endabschnitt verfügt, an dem das Antriebsglied entlangläuft, wenn das Abtriebsglied die Endphase der Spann-Arbeitsbewegung ausführt und der in seinem Längsverlauf so gestaltet ist, dass das Antriebsglied ein zumindest annähernd konstantes Drehmoment in das Krafteinleitungsglied einleitet. Hierzu hat der äußere Endabschnitt der Spann-Kulissenfläche insbesondere einen nicht linearen Längsverlauf, bei dem es sich vorzugsweise um einen konkav gekrümmten Längsverlauf handelt. Letzteres führt dazu, dass die zunehmende Länge des am Krafteinleitungspunkt wirksamen Hebelarmes durch eine sich verändernde Krafteinleitungsrichtung kompensiert wird. Es stellt sich folglich eine Schwenkbewegung des Krafteinleitungsgliedes mit konstanter Übersetzung ein, die über die Parallelogrammlagerung auf das am Abtriebsglied angebrachte Spannelement übertragen wird.
Ein dem äußeren Endabschnitt vorausgehender Längenabschnitt der Spann-Kulissenfläche, der zur besseren Unterscheidung als anfänglicher Längenabschnitt bezeichnet sei, hat bevorzugt einen derartigen Längsverlauf, dass das bei der Spann-Antriebsbewegung an ihm entlanglaufende Antriebsglied eine größere Drehbewegungsübersetzung bezüglich des Krafteinleitungsgliedes hervorruft als in dem sich daran anschließenden äußeren Endabschnitt. Dies führt zu einer charakteristischen zweiphasigen Spann-Arbeitsbewegung des Abtriebsgliedes mit einer sehr schnellen, mit noch verhältnismäßig geringer Betätigungskraft ausgeführten Absenkbewegung und einer sich daran anschließenden langsamen Spannphase mit hoher Spannkraft entlang eines immer noch relativ großen Spannhubes.
Der das Krafteinleitungsglied bildende erste Nebenarm des Gelenkparallelogrammes hat einen Verbindungsabschnitt, der sich zwischen dem ersten Neben-Drehgelenk und dem dem Abtriebsglied zugeordneten ersten Haupt-Drehgelenk erstreckt. Die Spann-Kulissenfläche kann prinzipiell an diesem Verbindungsabschnitt angebracht sein, findet sich zweckmäßigerweise aber an einem Betätigungsabschnitt, der quer zu der Gelenkachse des ersten Haupt-Drehgelenkes in frei endender Weise von dem Verbindungsabschnitt wegragt. Das Krafteinleitungsglied repräsentiert auf diese Weise einen zweiarmigen Hebel, bei dem der Verbindungsabschnitt den einen Hebelarm und der Betätigungsabschnitt den anderen Hebelarm darstellt. Die antriebsmäßig wirksame Länge des vom Betätigungsabschnitt gebildeten Hebelarmes wird vom Abstand zwischen dem ersten Neben-Drehgelenk und dem momentanen Krafteinleitungspunkt, d.h. der Angriffsstelle des Abtriebsgliedes an der Spann-Kulissenfläche bestimmt.
Das Gelenkparallelogramm ist bevorzugt so ausgebildet, dass die beiden Haupt-Drehgelenke auf einer Gelenkverbindungslinie liegen, die zur Hochachse stets parallel ausgerichtet ist.
Die Freigabe-Antriebsbewegung, bei der sich das Abtriebsglied aus der abgesenkten Spannstellung in die angehobene Freigabestellung zurückbewegt, kann durch beliebige Mittel erzeugt werden. Beispielsweise könnten Federmittel zum Einsatz kommen, die an dem Krafteinleitungsglied oder an anderer Stelle des Gelenkparallelogrammes angreifen. Als besonders vorteilhaft wird es jedoch angesehen, wenn das zur Erzeugung der Spann-Arbeitsbewegung verantwortliche Antriebsglied auch die entgegengesetzte Freigabe-Arbeitsbewegung hervorruft. Ist dies der Fall, verfügt das Krafteinleitungsglied zusätzlich zu der Spann-Kulissenfläche über eine Freigabe-Kulissenfläche, die ebenfalls einen Längsverlauf hat, der sich in der Arbeitsebene erstreckt und der sich insbesondere an das erste Nebengelenk des ersten Nebenarmes annähert. Führt das Antriebsglied eine zu seiner Spann-Arbeitsbewegung entgegengesetzte Freigabe-Antriebsbewegung aus, verlagert es sich entlang der Freigabe-Kulissenfläche und drückt an der Freigabe-Kulissenfläche gegen das Krafteinleitungsglied, so dass selbiges eines der ersten Schwenkbewegung entgegengesetzte zweite Schwenkbewegung ausführt, die das Zurückbewegen des mit dem Krafteinleitungsglied gelenkig gekoppelten Abtriebsgliedes aus der abgesenkten Spannstellung in die angehobene Freigabestellung bewirkt.
Bevorzugt ist das Krafteinleitungsglied mit einem Kulissenschlitz versehen, in den das Antriebsglied eingreift und der über sich mit Abstand gegenüberliegende Schlitzflanken verfügt, von denen die eine Schlitzflanke die Spann-Kulissenfläche und die andere Schlitzflanke die Freigabe-Kulissenfläche bildet. Der Kulissenschlitz kann peripher ringsum geschlossen sein. Als zweckmäßiger wird allerdings eine Ausführungsform angesehen, bei der der Kulissenschlitz an einer Stirnseite offen ist. An der gegenüberliegenden geschlossenen Stirnseite verfügt der Kulissenschlitz in diesem Fall bevorzugt über eine konkav verkrümmte Wandfläche. Die offene Stirnseite weist zweckmäßigerweise nach unten, kann aber auch nach oben orientiert sein.
Bevorzugt ist die Antriebsvorrichtung so ausgebildet, dass die lineare Gesamt-Antriebsbewegung des Antriebsgliedes in der Achsrichtung der Hochachse orientiert ist. Im Regelfall werden die Antriebsvorrichtung bzw. die Werkstück-Spanneinheit bei ihrem bestimmungsgemäßen Gebrauch so ausgerichtet sein, dass die Hochachse vertikal verläuft. Allerdings kann die Antriebsvorrichtung zweckmäßigerweise auch in jeder anderen räumlichen Ausrichtung betrieben werden, beispielsweise mit waagrecht ausgerichteter Hochachse.
Zur Vorgabe einer präzisen Gesamt-Antriebsbewegung und zur Querabstützung des Antriebsgliedes ist es vorteilhaft, wenn an dem Grundkörper eine Linearführungseinrichtung angeordnet ist, die die Bewegungsrichtung der Gesamt-Antriebsbewegung vorgibt und die gleichzeitig das Antriebsglied in der Arbeitsebene in Querrichtung abstützt.
Zweckmäßigerweise ist die Linearführungseinrichtung mit mindestens einem sich in der Bewegungsrichtung der Gesamt-Antriebsbewegung erstreckenden Führungsschlitz ausgestattet, in die ein mit dem Antriebsglied verbundenes Führungsglied hineinragt, sodass es von den Flanken des Führungsschlitzes abgestützt wird. Bevorzugt ist das Antriebsglied auf entgegengesetzten Seiten von je einem von zwei zueinander parallelen Führungsschlitzen flankiert und ist mit zwei Führungsgliedern ausgestattet, die jeweils in einen dieser Führungsschlitze hineinragen.
Das Antriebsglied ist bevorzugt rollenförmig ausgebildet. Auch die gegebenenfalls vorhandenen Führungsglieder sind zweckmäßigerweise rollenförmig gestaltet.
Bei dem Antriebsglied handelt es sich vorzugsweise um einen Bestandteil eines an dem Grundkörper angeordneten Linearantriebes. Es kann sich hierbei um einen elektrischen Linearantrieb handeln. Vorzugsweise ist der Linearantrieb allerdings von fluidbetätigter Bauart.
Eine bevorzugte Ausgestaltung einer mit der Antriebsvorrichtung ausgestatteten Werkstück-Spanneinheit verfügt über einen an dem Grundkörper nach oben ragend angeordneten hohlen Zentrierdorn, der von einer nach oben weisenden Werkstück-Auflagefläche umrahmt ist. In diesen hohlen Zentrierdorn ragt von unten her ein bevorzugt einstückig mit dem Abtriebsglied verbundenes Spannelement hinein, das über einen seitlich wegragenden hakenartigen Spannabschnitt verfügt. Die Seitenwand des hohlen Zentrierdornes hat eine Durchgriffsöffnung, die von innen her den Durchgriff des hakenartigen Spannabschnittes erlaubt. In der angehobenen Freigabestellung des Antriebsgliedes befindet sich der hakenartige Spannabschnitt in einer angehobenen Position innerhalb des hohlen Zentrierdornes, sodass die Möglichkeit besteht, ein zu spannendes Werkstück ungehindert von oben her auf den Zentrierdorn aufzustecken. Bei der Spann-Arbeitsbewegung nähert sich der hakenartige Spannabschnitt der Werkstück-Auflagefläche an und fährt gleichzeitig seitlich aus den Zentrierdorn aus, so dass er das zuvor auf den Zentrierdorn aufgesteckte Werkstück von oben her beaufschlagen und mit der Werkstück-Auflagefläche verspannen kann.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine bevorzugte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung und einer diese Antriebsvorrichtung aufweisenden erfindungsgemäßen Werkstück-Spanneinheit in einem Längsschnitt gemäß Schnittebene I-I aus 6, wobei die Bestandteile des Gelenkparallelogrammes ungeschnitten abgebildet sind und wobei sich das Abtriebsglied in der angehobenen Freigabestellung befindet,
2 die gleiche Darstellung wie in 1 allerdings mit geschnittenem Gelenkparallelogramm,
3 einen Schnitt entsprechend 1 im in die abgesenkte Spannstellung verlagerten Zustand des Abtriebsgliedes,
4 die gleiche Schnittansicht wie in 3, allerdings mit geschnittenem Gelenkparallelogramm,
5 die Antriebsvorrichtung und Werkstück-Spanneinheit in einer den 2 und 4 entsprechenden Schnittdarstellung in einer Zwischenstellung des Abtriebsgliedes zwischen der angehobenen Freigabestellung und der abgesenkten Spannstellung,
6 die Anordnung aus 1 bis 5 in einem diesbezüglich um 90° verdrehten Längsschnitt gemäß Schnittebene VI-VI aus 1 und
7 einen vergrößerten Ausschnitt der Antriebsvorrichtung im Bereich des Zusammenwirkens zwischen dem Antriebsglied und dem Krafteinleitungsglied.
In der Zeichnung ist eine insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Werkstück-Spanneinheit 1 illustriert, die zum lösbaren Spannen eines gestrichelt angedeuteten Werkstückes 2 verwendbar ist und die mit einer Antriebsvorrichtung 3 ausgestattet ist.
Die Antriebsvorrichtung 3 enthält ein Abtriebsglied 4, an dem lösbar oder unlösbar ein Spannelement 5 angebracht ist. Exemplarisch sind das Antriebsglied 4 und das Spannelement 5 einstückig miteinander verbunden. Das am Abtriebsglied 4 angebrachte Spannelement 5 macht die Bewegung des Abtriebsgliedes 4 unmittelbar mit, so dass die beiden Bestandteile stets gemeinsam eine durch einen Doppelpfeil illustrierte Arbeitsbewegung 6 ausführen können, die sich aus zwei Bewegungsanteilen zusammensetzt, nämlich aus einer Spann-Arbeitsbewegung 6a und einer diesbezüglich entgegengesetzt orientierten Freigabe-Arbeitsbewegung 6b.
Wenn im Folgenden von einer Bewegung des Abtriebsgliedes 4 oder des Spannelementes 5 die Rede ist, ist damit gleichzeitig auch die entsprechende Bewegung des jeweils anderen Bestandteils gemeint.
Die Antriebsvorrichtung 3 enthält einen starren Grundkörper 7, der bevorzugt blockförmig ausgebildet ist. Im Innern des Grundkörpers 7 befindet sich ein Grundkörper-Innenraum 8, in dem weitere Komponenten der Antriebsvorrichtung 3 aufgenommen sind. Exemplarisch besteht der Grundkörper 8 aus zwei seitlich aneinander angesetzten und durch Schraubverbindungsmittel oder andere Befestigungsmittel miteinander verbundenen Grundkörperhälften 7a, 7b, die bevorzugt schalenartig ausgeführt sind.
Die Werkstück-Spanneinheit 1 und die Antriebsvorrichtung 3 haben eine imaginäre Hochachse 12 und sind bei der üblichen Nutzung mit vertikaler Hochachse 12 ausgerichtet. Bezogen auf die vertikale Ausrichtung der Hochachse 12 hat der Grundkörper 7 eine Oberseite 13 und eine Unterseite 14. Der Grundkörper-Innenraum 8 mündet mit einer Durchbrechung 15 zu der Oberseite 13 aus, durch die hindurch das teilweise im Grundkörper-Innenraum 8 angeordnete Spannelement 5 aus dem Grundkörper 7 nach oben herausragt.
An dem Grundkörper 7 ist an der Oberseite 13 eine Zentriereinrichtung 15 angeordnet. Sie hat einen mit der Durchbrechung 15 fluchtenden Hohlraum 17, der sich auch in einen nach oben ragenden Zentrierdorn 18 der Zentriereinrichtung 16 hinein erstreckt. Die den Hohlraum 17 umschließende Seitenwand des Zentrierdornes 18 weist an einer Stelle ihres Umfanges eine fensterartige Durchgriffsöffnung 22 auf.
Im Fußbereich des Zentrierdornes 18 ist an der Zentriereinrichtung 16 eine Zentrierdorn 18 umrahmende, in Achsrichtung der Hochachse 12 nach oben weisende Werkstück-Auflagefläche 23 ausgebildet. Diese könnte alternativ auch direkt an dem Grundkörper 7 vorgesehen sein.
Das zu spannende Werkstück 2 weist eine Zentrieröffnung auf, mit der es auf den Zentrierdorn 18 aufgesteckt ist, so dass es auf der Werkstück-Auflagefläche 23 aufliegt.
Das Spannelement 5 hat in seinem innerhalb des Hohlraumes 17 befindlichen Bereich einen bevorzugt hakenartigen Spannabschnitt 24 mit einem quer zur Hochachse 12 abstehenden Spannvorsprung 25. In einer aus 3 und 4 ersichtlichen abgesenkten Spannstellung ragt der Spannabschnitt 24 durch die Durchtrittsöffnung 22 hindurch seitlich aus dem Zentrierdorn 18 heraus und drückt von oben her gegen das auf der Werkstück-Auflagefläche 13 aufliegende Werkstück 2, so dass selbiges zwischen dem Spannvorsprung 25 und der Werkstück-Auflagefläche 23 lösbar fest eingespannt ist.
Das Abtriebsglied 4 und das Spannelement 5 können auch eine aus 1 und 2 ersichtliche angehobene Freigabestellung einnehmen, in der der Spannabschnitt 24 in Achsrichtung der Hochachse 12 von der in der Spannstellung eingenommenen Höhenposition nach oben abgerückt ist und gleichzeitig eine vollständig in den Hohlraum 17 eingefahrene Position einnimmt. In dieser angehobenen Freigabestellung kann das Werkstück 2 in der schon beschriebenen Weise auf den Zentrierdorn 18 aufgesteckt und nach erfolgter Bearbeitung auch wieder von dem Zentrierdorn 18 abgezogen werden.
Die Bewegung zwischen der Freigabestellung und der Spannstellung ist die schon angesprochene Arbeitsbewegung 6. Sie findet ausschließlich in einer einzigen Ebene statt, die als Arbeitsebene 26 bezeichnet sei und die in den 1 bis 5 in der Zeichenebene liegt. Sie ist aufgespannt von der Hochachse 12 und einer hierzu senkrechten Querachse 27.
Die Arbeitsbewegung 6 hat einen bogenförmigen Verlauf. Sie setzt sich zusammen aus einem im Folgenden auch als Hubbewegung bezeichneten, in Achsrichtung der Hochachse 12 verlaufenden Bewegungsanteil und einer diesbezüglich überlagerten, im Folgenden auch als Seitwärtsbewegung bezeichneten Bewegungsanteil in Achsrichtung der Querachse 27.
Die Möglichkeit zur Ausführung der Arbeitsbewegung 6 ergibt sich daraus, dass das Abtriebsglied 4 Bestandteil einer als Gelenkparallelogramm 28 konzipierten Getriebestruktur ist.
Das Gelenkparallelogramm 28 hat einen als Hauptarm 32 bezeichneten starren Arm, der das Abtriebsglied 4 bildet. Ferner gehören zu dem Gelenkparallelogramm 28 zwei weitere Arme, die zur besseren Unterscheidung als erster Nebenarm 33 und als zweiter Nebenarm 34 bezeichnet sind. Der Hauptarm 32 ist über ein erstes Drehgelenk, das zur besseren Unterscheidung als erstes Haupt-Drehgelenk 35 bezeichnet wird mit dem ersten Nebenarm 33 gelenkig verbunden. Außerdem ist der Hauptarm 32 über ein weiteres Drehgelenk, das zur besseren Unterscheidung als zweites Haupt-Drehgelenk 36 bezeichnet wird, mit dem zweiten Nebenarm 34 gelenkig verbunden.
Der erste Nebenarm 33 ist mit einem zur besseren Unterscheidung als erstes Neben-Drehgelenk 37 bezeichneten weiteren Drehgelenk am Grundkörper 7 drehbar gelagert. Der zweite Nebenarm 34 ist seinerseits über ein zur besseren Unterscheidung als zweites Neben-Drehgelenk 38 bezeichnetes Drehgelenk ebenfalls drehbar an dem Grundkörper 7 gelagert.
Jedes der vier Drehgelenke 35, 36, 37, 38 definiert eine zu der Arbeitsebene 26 rechtwinkelige Gelenkachse, die in der Zeichnung durch ein Kreuz markiert ist. Sie bildet das Zentrum der relativen Drehbewegung zwischen den beiden jeweils aneinander angelenkten Bestandteilen.
Der Abstand zwischen den beiden Haupt-Drehgelenken 35, 36 ist gleich groß wie der Abstand zwischen den beiden Neben-Drehgelenken 37, 38. Außerdem ist der Abstand zwischen dem ersten Haupt-Drehgelenk 35 und dem ersten Neben-Drehgelenk 37 gleich groß wie der Abstand zwischen dem zweiten Haupt-Drehgelenk 36 und dem zweiten Neben-Drehgelenk 38. Dieser Abstand ist allerdings vorzugsweise kürzer als der Abstand zwischen den beiden Haupt-Drehgelenken 35, 36.
Das derart gebildete Gelenkparallelogramm 28 ermöglicht dem Hauptarm 32 und folglich dem von dem Hauptarm 32 gebildeten Abtriebsglied 4 die oben erwähnte Arbeitsbewegung 6, die entlang eines Bogens verläuft, wobei die räumliche Ausrichtung des Abtriebsgliedes 4 bezogen auf den Grundkörper 7 stets konstant bleibt. Bei der Arbeitsbewegung 6 werden die beiden Nebenarme 33, 34 jeweils um das zugeordnete Neben-Drehgelenk 37, 38 relativ zum Grundkörper 7 verschwenkt.
Der Hauptarm 32 und die beiden Nebenarme 33, 34 sind in dem Grundkörper-Innenraum 8 angeordnet. Zur Bildung der beiden Neben-Drehgelenke 37, 38 ist der Grundkörper-Innenraum 8 zweckmäßigerweise jeweils von einem zylindrischen Lagerbolzen 37a, 38a quer zur Arbeitsebene 26 durchsetzt, die endseitig in jeweils einer der beiden Grundkörper-Hälften 7a, 7b fixiert sind und die den zugeordneten Nebenarm 33, 34 so durchsetzen, dass die Schwenkbeweglichkeit des betreffenden Nebenarmes 33, 34 gewährleistet ist. Zur Aufnahme hoher Belastungen können Wälzlagermittel eingesetzt sein.
Zumindest die Spann-Arbeitsbewegung 6a, bevorzugt aber auch die Freigabe-Arbeitsbewegung 6b ist bei der Antriebsvorrichtung 3 dadurch erzeugbar, dass ein mit dem Abtriebsglied 4 bewegungsgekoppeltes Krafteinleitungsglied 42 antriebsmäßig mit dem Antriebsglied 43 eines Linearantriebes 44 zusammenwirkt.
Der Linearantrieb 44 ist an den Grundkörper 7 angebaut und verfügt über ein am Grundkörper 7 befestigtes Antriebsgehäuse 45 sowie eine diesbezüglich linear bewegbare Antriebseinheit 46, zu der das Antriebsglied 43 gehört. Durch externe Energiezufuhr, beispielsweise elektrische oder fluidische Energie, kann die Antriebseinheit 46 zu einer hin und her gehenden Linearbewegung angetrieben werden, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung als Gesamt-Antriebsbewegung 47 bezeichnet und durch einen Doppelpfeil illustriert ist.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Linearantrieb 44 um einen fluidbetätigten und insbesondere um einen pneumatisch betätigten Linearantrieb, wobei die Antriebseinheit 46 einen in dem Antriebsgehäuse 45 gleitverschieblich angeordneten Antriebskolben aufweist, der mit einer stirnseitig aus dem Antriebsgehäuse 45 herausragenden Antriebsstange 48 verbunden ist, die außerhalb des Antriebsgehäuses 45 das Antriebsglied 43 trägt. Das Antriebsglied 43 ist bevorzugt stirnseitig an der Antriebsstange 48 angebracht. Durch gesteuerte Fluidzufuhr in das Antriebsgehäuse 45 wird der nicht weiter abgebildete Antriebskolben mit einer Fluidkraft beaufschlagt, so dass die gesamte Antriebseinheit 46 und folglich auch das Antriebsglied 43 zu der Gesamt-Antriebsbewegung 47 angetrieben werden kann.
Die Antriebsstange 48 ragt zweckmäßigerweise an einer Oberseite aus dem Antriebsgehäuse 45 heraus und taucht von der Unterseite 14 her in den Grundkörper 7 und den darin ausgebildeten Grundkörper-Innenraum 8 ein. Das Antriebsglied 43 befindet sich folglich innerhalb des Grundkörper-Innenraumes 8.
Der Linearantrieb 44 ist so ausgebildet und angeordnet, dass die Gesamt-Antriebsbewegung 47 in der Achsrichtung der Hochachse 12 verläuft. In der aus der Zeichnung ersichtlichen bevorzugten Gebrauchsstellung bewegt sich das Antriebsglied 43 je nach momentaner Bewegungsrichtung der Gesamt-Antriebsbewegung 47 vertikal entweder nach oben oder nach unten.
Die Gesamt-Antriebsbewegung 47 hat folglich zwei mögliche Bewegungsrichtungen. Eine in der bevorzugten Gebrauchslage nach oben gerichtete Bewegungsphase der Gesamt-Antriebsbewegung 47 sei als Spann-Antriebsbewegung 47a bezeichnet, eine hierzu entgegengesetzte und exemplarisch nach unten orientierte Bewegungsphase als Freigabe-Antriebsbewegung 47b. Beide Bewegungsphasen 47a, 47b sind in der Zeichnung durch Pfeile kenntlich gemacht.
Das mit dem Antriebsglied 43 zusammenwirkende Krafteinleitungsglied 42 ist unmittelbar von dem ersten Nebenarm 33 des Gelenkparallelogramms 28 gebildet. Somit kann es relativ zum Grundkörper 7 um das erste Neben-Drehgelenk 37 verschwenkt werden, wobei die Schwenkebene in der Arbeitsebene 26 liegt. Die hierbei mögliche hin und her gehende Schwenkbewegung des Krafteinleitungsgliedes 42 ist bei 52 mit einem Doppelpfeil angedeutet.
Die hin und her gehende Schwenkbewegung 52 des Krafteinleitungsgliedes 42 setzt sich aus zwei einander entgegengesetzten, durch Pfeile illustrierten ersten und zweiten Schwenkbewegungen 52a, 52b zusammen. Bei der ersten Schwenkbewegung 52a wird das beabstandet zum ersten Neben-Drehgelenk 37 angeordnete erste Haupt-Drehgelenk 35 in Richtung der Unterseite 14 verlagert, wobei das Abtriebsglied 4 mitgenommen wird, so dass es die Spann-Arbeitsbewegung 6a ausführt. Bei der zweiten Schwenkbewegung 52b des Krafteinleitungsgliedes 42 bewegt sich das erste Haupt-Drehgelenk 35 nach oben, so dass das Abtriebsglied 4 zu der Freigabe-Arbeitsbewegung 6b angetrieben wird.
Zur Erzeugung der Schwenkbewegung 52 weist das Krafteinleitungsglied 42 einen Kulissenschlitz 53 auf, in den das Antriebsglied 43 eingreift. Der Kulissenschlitz 53 hat zwei einander zugewandte und sich mit Abstand gegenüberliegende erste und zweite Schlitzflanken 53a, 53b, die jeweils eine Kulissenfläche bilden, die im Falle der ersten Schlitzflanke 53a als Spann-Kulissenfläche 54 und im Falle der zweiten Schlitzflanke 53b als Freigabe-Kulissenfläche 55 bezeichnet wird.
Der Kulissenschlitz 53 ist zweckmäßigerweise in einem Betätigungsabschnitt 56 des Krafteinleitungsgliedes 42 ausgebildet, der im Umfangsbereich des ersten Neben-Drehgelenks 37 von einem Verbindungsabschnitt 57 des Krafteinleitungsgliedes 42 wegragt, der sich zwischen dem ersten Neben-Drehgelenk 37 und dem ersten Haupt-Drehgelenk 35 erstreckt.
Das Krafteinleitungsglied 42 ist somit nach Art eines zweiarmigen Hebels konzipiert, wobei ein erster Hebelarm von dem Verbindungsabschnitt 57 und ein zweiter Hebelarm von dem Betätigungsabschnitt 56 gebildet ist.
Die Spann-Kulissenfläche 54 weist in der Richtung der zweiten Schwenkbewegung 52b, während die Freigabe-Kulissenfläche 55 in der Richtung der ersten Schwenkbewegung 52a orientiert ist.
Der Kulissenschlitz 53 hat zweckmäßigerweise eine nach unten weisende offene Stirnseite 58, durch die hindurch das Antriebsglied 53 in ihn eintaucht. Der Betätigungsabschnitt 56 hat daher zweckmäßigerweise eine U-förmige Gestalt. Gegenüberliegend der offenen Stirnseite 58 ist der Kulissenschlitz 53 zweckmäßigerweise von einer konkav gekrümmten Wandfläche 59 begrenzt, die die beiden Schlitzflanken 53a, 53b miteinander verbindet.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der einseitig offene Kulissenschlitz 53 so orientiert, dass die offene Stirnseite 58 nach oben weist. Bei einem ebenfalls nicht illustrierten weiteren Ausführungsbeispiel ist der Kulissenschlitz 53 peripher ringsum geschlossen, so dass das Antriebsglied 43 von der Seite her in ihn eingreift.
Das Gelenkparallelogramm 28 ist so ausgebildet, dass eine die beiden Haupt-Drehgelenke 35, 36 miteinander verbindende imaginäre Gelenkverbindungslinie 62 stets parallel zur Hochachse 12 ausgerichtet ist. Bei der Arbeitsbewegung 6 findet eine Parallelverschiebung der Gelenkverbindungslinie 62 in Achsrichtung der Querachse 27 statt.
Das in den Kulissenschlitz 53 eintauchende Antriebsglied 43 steht zum einen mit der Spann-Kulissenfläche 54 und zum anderen mit der Freigabe-Kulissenfläche 55 in Kontakt. Das Antriebsglied 43 hat peripher zwei Kraftübertragungsbereiche 43a, 43b, wobei es mit dem einen, ersten Krafteinleitungsbereich 43a an der Spann-Kulissenfläche 54 und mit dem anderen, zweiten Krafteinleitungsbereich 43b an der Freigabe-Kulissenfläche 55 anliegt. Der Kontaktbereich zwischen einem jeweiligen Krafteinleitungsbereich 43a, 43b und der zugeordneten Kulissenfläche 54, 55 markiert einen Krafteinleitungspunkt, an dem die vom Antriebsglied 43 ausgeübte Antriebskraft in das Krafteinleitungsglied 42 eingeleitet wird.
Das Antriebsglied 43 kann ein Gleitkörper sein, der gleitverschieblich an den beiden Schlitzflanken 53a, 53b anliegt. Vorzugsweise ist er allerdings als ein Rollenkörper 63 ausgebildet, der an der Antriebsstange 48 um eine zur Arbeitsebene 26 rechtwinkelige Drehachse 64 verdrehbar ist, so dass er sich an den beiden Schlitzflanken 53a, 53b abwälzen kann. In diesem Fall werden die Krafteinleitungsbereiche 43a, 43b von dem momentan mit der zugeordneten Schlitzflanke 53a, 53b in Kontakt stehenden Umfangsbereich des Rollenkörpers 63 gebildet. Bevorzugt ist der Kulissenschlitz 53 minimal breiter als der Durchmesser des Antriebsgliedes 43, sodass dieses eine ungehinderte Abwälzbewegung ausführen kann.
Die Spann-Kulissenfläche 54 hat in der Arbeitsebene 26 eine derartige Längserstreckung, dass ihr Längsverlauf zu einer Bewegungsachse 65 geneigt ist, die in der Bewegungsrichtung der Gesamt-Antriebsbewegung 47 verläuft. Bevorzugt hat die Bewegungsachse 65 die gleiche Ausrichtung wie die Hochachse 12. Auch die bevorzugt vorhandene Freigabe-Kulissenfläche 55 hat eine entsprechende Schrägausrichtung bezüglich der Bewegungsachse 65.
Die Spann-Kulissenfläche 54 entfernt sich in ihrer Längsrichtung vom Bereich des ersten Neben-Drehgelenkes 37. Exemplarisch nähert sie sich dabei nach oben hin mehr und mehr an die Bewegungsachse 65 an. Entsprechendes gilt für die bevorzugt vorhandene Freigabe-Kulissenfläche 55, die allerdings aufgrund des Abstandes zur Spann-Kulissenfläche 54 weiter vom ersten Neben-Drehgelenk 37 abgerückt ist.
Wenn sich das Abtriebsglied 4 in der angehobenen Freigabestellung befindet, hat der Neigungswinkel 66 zwischen der Spann-Kulissenfläche 54 und der Bewegungsachse 65 ein aus 1 und 2 ersichtliches Maximum. Der Krafteinleitungspunkt zwischen dem Antriebsglied 43 und der Spann-Kulissenfläche 54 liegt dabei in der Nähe des ersten Neben-Drehgelenkes 37. Wird ausgehend hiervon der Linearantrieb 44 so betätigt, dass das Antriebsglied 43 die Spann-Antriebsbewegung 47a ausführt, bewegt sich das Antriebsglied 43 unter ständigem Kontakt an der Spann-Kulissenfläche 54 entlang, wobei sich der Krafteinleitungspunkt zunehmend vom ersten Neben-Drehgelenk 37 entfernt.
Aufgrund der Divergenz zwischen der Längsausrichtung der Spann-Kulissenfläche 54 und der Bewegungsachse 65 hat die Spann-Antriebsbewegung 47a folglich die Einleitung einer Antriebskraft in das Krafteinleitungsglied 42 im jeweiligen Krafteinleitungspunkt zur Folge, woraus ein Drehmoment resultiert, durch das das Krafteinleitungsglied 42 unter Ausführung der ersten Schwenkbewegung 52a um das erste Neben-Drehgelenk 37 verschwenkt wird. Dies bewirkt die Spann-Arbeitsbewegung 6a des Abtriebsgliedes 4. Selbige endet, wenn das Werkstück 2 gespannt ist und eine Weiterbewegung des Spannelementes 5 verhindert.
Um anschließend das Abtriebsglied 4 wieder aus der abgesenkten Spannstellung in die angehobene Freigabestellung zu verlagern, wird der Linearantrieb 44 so betätigt, dass das Antriebsglied 43 die Freigabe-Antriebsbewegung 47b ausführt. Dabei drückt das Antriebsglied 43 auf die Freigabe-Kulissenfläche 45 und bewegt sich unter ständigem Kontakt an dieser Freigabe-Kulissenfläche 55 entlang zurück bis zum Ausgangspunkt. Dies hat zur Folge, dass das Antriebsglied 43 an der Freigabe-Kulissenfläche 55 eine Antriebskraft in das Krafteinleitungsglied 42 einleitet, aus der ein die zweite Schwenkbewegung 52b des Krafteinleitungsgliedes 42 hervorrufendes Drehmoment resultiert.
Während sich das Antriebsglied 43 in der Freigabestellung des Abtriebsgliedes 4 im Bereich der offenen Stirnseite 58 des Kulissenschlitzes 53 befindet, nimmt es in der aus 3 und 4 ersichtlichen Spannstellung des Abtriebsgliedes 4 eine Position im Bereich der konkaven Wandfläche 59 des Kulissenschlitzes 53 ein, an der es durchaus auch anliegen kann.
Der Kulissenschlitz 53 hat zweckmäßigerweise eine Längsachse 67, die am Zentrum des ersten Neben-Drehgelenkes 37 mit Abstand vorbeiläuft. In der Freigabestellung des Abtriebsgliedes 4 verläuft die Längsachse 67 bezüglich der Bewegungsachse 65 steiler als in der Spannstellung des Abtriebsgliedes 4.
Die Spann-Kulissenfläche 54 hat vorzugsweise einen nicht linearen Längsverlauf. Sie ist vorzugsweise in einen in der Nähe des ersten Neben-Drehgelenkes 37 beginnenden anfänglichen Längenabschnitt 68 und einen sich daran anschließenden äußeren Endabschnitt 69 unterteilt. Der Übergang zwischen dem anfänglichen Längenabschnitt 68 und dem äußeren Endabschnitt 69 ist insbesondere fließend.
Während der anfängliche Längenabschnitt 68 bevorzugt eine lineare Erstreckung hat, ist der äußere Endabschnitt 69 bevorzugt konkav gekrümmt.
Wenn sich das Abtriebsglied 4 in der Freigabestellung befindet, nimmt das Antriebsglied 43 eine Grundstellung in der Nähe des ersten Neben-Drehgelenkes 37 ein, wobei es an dem anfänglichen Längenabschnitt 68 anliegt. Bei einer sich daran anschließenden ersten Bewegungsphase der Spann-Antriebsbewegung 47a wandert der Krafteinleitungspunkt zunächst dem anfänglichen Längenabschnitt 68 entlang, wobei eine größere Drehbewegungsübersetzung stattfindet als beim anschließenden Durchlaufen des äußeren Endabschnittes 69. Das Krafteinleitungsglied 42 wird also zu Beginn der ersten Schwenkbewegung 52a relativ schnell verschwenkt, so dass das Abtriebsglied 4 mit dem Spannelement 5 mit relativ hoher Geschwindigkeit aus der Freigabestellung heraus in Richtung der Spannstellung bewegt wird.
Sobald der Krafteinleitungspunkt den äußeren Endabschnitt 69 erreicht hat, schließt sich eine zweite Bewegungsphase der ersten Schwenkbewegung 52a mit konstanter Übersetzung an. Dies hängt damit zusammen, dass zwar der Hebelarm bezüglich des ersten Neben-Drehgelenkes 37 weiterhin größer wird, gleichzeitig aber durch die Krümmung der Spann-Kulissenfläche 54 die für das Drehmoment verantwortliche Krafteinleitungsrichtung im Krafteinleitungspunkt so verändert wird, dass die zum Hebelarm rechtwinkelige Kraft abnimmt. Während dieser zweiten Bewegungsphase ist die Schwenkbewegung des Krafteinleitungsgliedes 42 auch geringer als während der ersten Schwenkbewegungsphase.
Das konstante Drehmoment während der zweiten Bewegungsphase, wenn sich das Antriebsglied 43 mit ihrem Krafteinleitungspunkt entlang des äußeren Endabschnittes 69 der Spann-Kulissenfläche 54 bewegt, ruft an dem Abtriebsglied 4 bzw. dem Spannelement 5 eine konstante, nach unten gerichtete Spannkraft hervor. Diese konstante Spannkraft liegt in einem verhältnismäßig großen Hubbereich an, so dass Werkstücke 2 unterschiedlicher Dicke mit ein und derselben Werkstück-Spanneinheit 1 mit gleicher Spannkraft festgespannt werden können. Dies ist auch ein Vorteil gegenüber nach dem Kniehebelprinzip arbeitenden Kraftübertragungssystemen.
Um die Freigabe-Arbeitsbewegung 6b des Abtriebsgliedes 6 hervorzurufen, wird das Antriebsglied 43 zu der Freigabe-Antriebsbewegung 47b angetrieben. Dabei läuft das Antriebsglied 43 an der Freigabe-Kulissenfläche 55 entlang und ruft bezüglich des Krafteinleitungsgliedes 42 ein Drehmoment hervor, das die zweite Schwenkbewegung 52b erzeugt.
Die Freigabe-Kulissenfläche 55 hat zweckmäßigerweise über ihre gesamte Länge hinweg eine lineare Erstreckung. Die Längsachse dieser Freigabe-Kulissenfläche 55 verläuft bevorzugt parallel zur Längsachse des zweckmäßigerweise ebenfalls eine lineare Längserstreckung aufweisenden anfänglichen Längenabschnittes 68 der Spann-Kulissenfläche 54. Die Längsausrichtung ist jeweils parallel zu der Längsachse 67 des Kulissenschlitzes 53.
Wenn die für die Freigabe-Arbeitsbewegung 6b verantwortliche zweite Schwenkbewegung 52b des Krafteinleitungsgliedes 42 nicht aktiv durch das Antriebsglied 43 hervorgerufen werden soll, kann die Freigabe-Kulissenfläche 55 entfallen. Auch der Kulissenschlitz 53 erübrigt sich dann. Die Spann-Kulissenfläche 54 kann in einem solchen Fall direkt an einer randseitigen Außenfläche des entsprechend geformten Betätigungsabschnittes 56 vorgesehen sein. Die rückstellende zweite Schwenkbewegung 52b ist dabei beispielsweise durch Federmittel erzeugbar, die zwischen dem Grundkörper 7 und dem Krafteinleitungsglied 42 wirksam sind und die die Spann-Kulissenfläche 54 dem Antriebsglied 43 nachführen, wenn dieses die Freigabe-Antriebsbewegung 47b ausführt.
Um auf das Krafteinleitungsglied 42 ein hohes Drehmoment aufbringen zu können, ohne den Linearantrieb 44 zu beschädigen, ist es vorteilhaft, wenn an dem Grundkörper 7 eine Linearführungseinrichtung 72 angeordnet ist, die das Antriebsglied 43 in der Bewegungsrichtung ihrer Gesamt-Antriebsbewegung 47 führt und dabei in der Arbeitsebene 26 in der Achsrichtung der Querachse 27 abstützt.
Die Antriebsvorrichtung 3 des Ausführungsbeispiels ist mit einer derartigen Linearführungseinrichtung 72 ausgestattet, die sich zweckmäßigerweise aus zwei Führungsschlitzen 73 zusammensetzt, die in der den Grundkörper-Innenraum 8 begrenzenden Innenfläche des Grundkörpers 7 ausgebildet sind und sich rechtwinkelig zu der Arbeitsebene 26 gegenüberliegen. Die Führungsschlitze 73 erstrecken sich in Achsrichtung der Bewegungsachse 65 und dabei bevorzugt in Achsrichtung der Hochachse 12. Exemplarisch ist jeder Führungsschlitz 73 an der Innenfläche von einer der beiden Grundkörper-Hälften 7a, 7b ausgebildet.
Die Antriebseinheit 46 weist zwei das Antriebsglied 43 flankierende Führungsglieder 74 auf, bei denen es sich vorzugsweise um drehbar gelagerte Führungsrollen handelt und die in jeweils einen der Führungsschlitze 73 eingreifen. Jedes Führungsglied 74 stützt sich an den beiden Schlitzflanken des zugeordneten Führungsschlitzes 73 ab. Die Führungsschlitze 73 sind bevorzugt von nutartigen Vertiefungen gebildet.
Die Führungsglieder 74 bewegen sich sowohl bei der Spann-Antriebsbewegung 47a als auch bei der Freigabe-Antriebsbewegung 47b in dem zugeordneten Führungsschlitz 73 entlang und stützen sich an den beiden Schlitzflanken in der Achsrichtung der Querachse 27 ab.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1586498 B1 [0003]
EP 1702719 B1 [0004]

Claims

Antriebsvorrichtung für eine Werkstück-Spanneinheit, – mit einem Grundkörper (7), – mit einem Abtriebsglied (4), das mit einem Spannelement (5) verbunden oder verbindbar ist und das derart gelagert ist, dass es relativ zu dem Grundkörper (7) in einer Arbeitsebene (26) eine Spann-Arbeitsbewegung (6a) aus einer angehobenen Freigabestellung in eine abgesenkte Spannstellung und eine entgegengesetzte Freigabe-Arbeitsbewegung (6b) ausführen kann, wobei sowohl die Spann-Arbeitsbewegung (6a) als auch die Freigabe-Arbeitsbewegung (6b) aus einer in Achsrichtung einer Hochachse (12) orientierten Hubbewegung und aus einer dieser Hubbewegung überlagerten, in Achsrichtung einer zu der Hochachse (12) senkrechten Querachse (27) orientierten Seitwärtsbewegung zusammengesetzt ist, – mit einem mit dem Abtriebsglied (4) bewegungsgekoppelten Krafteinleitungsglied (42), – und mit einem zu einer hin und her gehenden linearen Gesamt-Antriebsbewegung (47) antreibbaren Antriebsglied (43), durch das das Krafteinleitungsglied (42) mit einer zumindest die Spann-Arbeitsbewegung (6a) hervorrufenden Antriebskraft beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsglied (4) von einem Hauptarm (32) eines Gelenkparallelogrammes (28) gebildet ist, der über ein erstes Haupt-Drehgelenk (35) an einem ersten Nebenarm (33) des Gelenkparallelogrammes (28) und über ein zu dem ersten Haupt-Drehgelenk (35) beabstandetes zweites Haupt-Drehgelenk (36) an einem zweiten Nebenarm (34) des Gelenkparallelogrammes (28) jeweils drehbar gelagert ist, wobei der erste Nebenarm (33) über ein zu dem ihm zugeordneten ersten Haupt-Drehgelenk (35) beabstandetes erstes Neben-Drehgelenk (37) und der zweite Nebenarm (34) über ein zu dem ihm zugeordneten zweiten Haupt-Drehgelenk (36) beabstandetes zweites Neben-Drehgelenk (38) jeweils verschwenkbar an dem Grundkörper (7) gelagert ist, wobei das Krafteinleitungsglied (42) von dem ersten Nebenarm (33) gebildet ist und eine Spann-Kulissenfläche (54) aufweist, an der das Antriebsglied (43) bei einer Spann-Antriebsbewegung (47a) seiner Gesamt-Antriebsbewegung (47) unter Einleitung der Antriebskraft mit sich zu dem ersten Neben-Drehgelenk (37) des ersten Nebenarmes (33) vergrößerndem Abstand entlangläuft, wodurch eine erste Schwenkbewegung (52a) des Krafteinleitungsgliedes (42) um das erste Neben-Drehgelenk (37) erzeugbar ist, aus der die Spann-Arbeitsbewegung (6a) des Abtriebsgliedes (4) resultiert.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spann-Kulissenfläche (54) einen äußeren Endabschnitt (69) aufweist, an dem das Antriebsglied (43) entlangläuft, wenn das Abtriebsglied (4) die Endphase der Spann-Arbeitsbewegung (6a) ausführt und der einen derartigen Längsverlauf hat, dass durch das bei der Spann-Antriebsbewegung (47a) daran entlanglaufende Antriebsglied (43) bezüglich dem ersten Neben-Drehgelenk (37) des ersten Nebenarmes (33) ein zumindest annähernd konstantes Drehmoment in das Krafteinleitungsglied (42) eingeleitet wird.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Endabschnitt (69) der Spann-Kulissenfläche (54) einen konkav gekrümmten Längsverlauf hat.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem äußeren Endabschnitt (69) der Spann-Kulissenfläche (54) vorausgehender anfänglicher Längenabschnitt (68) der Spann-Kulissenfläche (54) einen derartigen Längsverlauf hat, dass das bei der Spann-Antriebsbewegung (47a) an diesem anfänglicher Längenabschnitt der Spann-Kulissenfläche (54) entlanglaufende Antriebsglied (43) eine größere Drehbewegungsübersetzung bezüglich des Krafteinleitungsgliedes (42) hervorruft als in dem sich daran anschließenden äußeren Endabschnitt (69) der Spann-Kulissenfläche (54).
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungsglied (42) einen sich zwischen dem ersten Neben-Drehgelenk (37) und dem ersten Haupt-Drehgelenk (35) erstreckenden Verbindungsabschnitt (57) sowie einen in der Arbeitsebene (26) quer zur Gelenkachse des ersten Neben-Drehgelenkes (37) von dem Verbindungsabschnitt (57) frei endend wegragenden, die Spann-Kulissenfläche (54) aufweisenden Betätigungsabschnitt (56) aufweist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Haupt-Drehgelenke (35, 36) auf einer zur Hochachse (12) stets parallelen Gelenkverbindungslinie (62) liegen.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungsglied (42) zusätzlich zu der Spann-Kulissenfläche (54) eine Freigabe-Kulissenfläche (55) aufweist, an der das Antriebsglied (43) bei einer der Spann-Antriebsbewegung (47a) entgegengesetzten Freigabe-Antriebsbewegung (47b) seiner Gesamt-Antriebsbewegung (47) entlangläuft, wodurch eine der ersten Schwenkbewegung (52a) entgegengesetzte zweite Schwenkbewegung (52b) des Krafteinleitungsgliedes (42) erzeugbar ist, aus der die Freigabe-Arbeitsbewegung (6b) des Abtriebsgliedes (4) resultiert.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Krafteinleitungsglied (42) einen Kulissenschlitz (53) aufweist, in den das Antriebsglied (43) eingreift und der über sich mit Abstand gegenüberliegende Schlitzflanken (53a, 53b) verfügt, von denen die eine Schlitzflanke (53a) die Spann-Kulissenfläche und die andere Schlitzflanke (53b) die Freigabe-Kulissenfläche (55) bildet.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissenschlitz (53) an einer Stirnseite offen ist und an der der offenen Stirnseite (58) entgegengesetzten geschlossenen Stirnseite zweckmäßigerweise eine konkav gekrümmte Wandfläche (59) aufweist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Gesamt-Antriebsbewegung (47) in Achsrichtung der Hochachse (12) orientiert ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (7) eine die Bewegungsrichtung der Gesamt-Antriebsbewegung (47) des Antriebsgliedes (43) vorgebende, das Antriebsglied (43) in der Achsrichtung der Querachse (27) abstützende Linearführungseinrichtung (72) angeordnet ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Linearführungseinrichtung (72) mindestens einen sich in der Bewegungsrichtung der Gesamt-Antriebsbewegung (47) erstreckenden Führungsschlitz (73) aufweist, in den ein mit dem Antriebsglied (43) verbundenes Führungsglied (74) hineinragt, das von den Flanken des Führungsschlitzes (73) abgestützt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied (43) Bestandteil eines an dem Grundkörper (7) angeordneten Linearantriebes (44) ist.
Werkstück-Spanneinheit zum lösbaren Spannen eines Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit mindestens einer Antriebsvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgestattet ist.
Werkstück-Spanneinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Grundkörper (7) ein in Achsrichtung der Hochachse (12) ausgerichteter, von einer nach oben weisenden Werkstück-Auflagefläche (23) umrahmter hohler Zentrierdorn (18) angeordnet ist, in den ein von dem Abtriebsglied (4) wegragendes Spannelement (5) hineinragt und dessen Seitenwand eine Durchgriffsöffnung (22) für den Durchgriff eines hakenartigen Spannabschnittes (24) des Spannelementes (5) aufweist, der sich in der Freigabestellung des Abtriebsgliedes (4) innerhalb des hohlen Zentrierdornes (18) befindet und in der Spannstellung des Abtriebsgliedes seitlich aus dem Zentrierdorn (18) herausragt, um ein auf den Zentrierdorn (18) aufgestecktes Werkstück (2) zu beaufschlagen und mit der Werkstück-Auflagefläche (23) zu verspannen.