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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken, mit einem zwischen einer entspannten Stellung und einer gespannten Stellung verstellbaren Spannelement, mit einem Grundkörper, an dem das Spannelement drehbar gelagert ist, und mit einer Verstelleinrichtung zum Verstellen des Spannelements, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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In der
FR 2 774 933 A1 ist eine Spannvorrichtung beschrieben, die einen Spannhebel aufweist, der um einen über der Spannfläche angeordneten Bolzen drehbar ist.
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Die
DE 15 02 900 A1 beschreibt eine kraftbetätigte Werkstückspannvorrichtung, bei welcher ein Spannhebel in seitlicher Richtung weggeschwenkt wird, um das Werkstück freizugeben. Die Spannkraft wird über eine ballig ausgeführte Schraube in das Werkstück eingeleitet.
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Die
DE 44 39 002 A1 beschreibt eine Klemmvorrichtung, die einen um eine Drehachse drehbaren Spannhebel aufweist.
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Aus der
DE 37 36 421 C1 ist eine Spannvorrichtung mit einer zurückziehbaren Spannpratze bekannt, mittels welcher eine in vertikaler Richtung auf das Werkstück wirkende Kraft hervorgerufen wird.
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Eine weitere Spannvorrichtung ist aus der
EP 0 614 729 B1 bekannt. Diese Spannvorrichtung weist kippbar gelagerte Spannhebel auf, die mit ihrem Drehgelenk in einer Schiebegelenknut eines starren Gehäuses verschiebbar gelagert sind. Die Kippbewegung des jeweiligen Spannhebels erfolgt von einem Hydraulikzylinder ausgehend über einen Spannkolben, der über einen Kugelbolzen die Kraft auf den Spannhebel überträgt. Eine ähnliche Spannvorrichtung ist auch in der
EP 0 761 390 B1 beschrieben.
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Bei diesen bekannten Spannvorrichtungen ist also eine Zwangsführung zwischen dem mit dem Hydraulikzylinder verbundenen Betätigungselement in Form des Spannkolbens und des Kugelbolzens einerseits und dem Spannhebel andererseits vorgesehen. Eine solche Zwangsführung ist jedoch sehr anfällig im Hinblick auf Verschmutzungen, die insbesondere aufgrund von Spänen bei der Bearbeitung derartiger Werkstücke häufig auftreten können.
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In der
DE 101 37 887 B4 ist eine Spannvorrichtung zum Spannen von Werkstücken beschrieben, die ein um eine Achse zwischen einer Grundstellung und einer Spannstellung drehbar gelagertes Spannelement, einen druckbeaufschlagten Kolben, der das Spannelement um seine Achse dreht, ein Auflageelement, auf das das Werkstück aufgelegt wird und das in der Spannstellung des Spannelements demselben gegenüber liegt, einen Grundkörper, in dem der druckbeaufschlagte Kolben untergebracht ist, an dem das Spannelement gelagert ist und an dem das Auflageelement angeordnet ist, und ein Federelement aufweist, das gegen die Kraft des druckbeaufschlagten Kolbens wirkt und mit dem das Spannelement in seine Grundstellung geschwenkt wird.
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Hierbei ist insbesondere das zur Rückstellung des Spannelements in seine Grundstellung erforderliche Federelement nachteilig, da dessen Funktion ebenfalls durch Späne und andere Verschmutzungen stark beeinträchtigt werden kann.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Spannen von Werkstücken mit einem zwischen einer entspannten Stellung und einer gespannten Stellung verstellbaren Spannelement zu schaffen, die einfach aufgebaut und möglichst unanfällig gegenüber Verschmutzungen ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
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Durch die erfindungsgemäß nicht vorhandene feste Verbindung zwischen der zum Verstellen des Spannelements dienenden Verstelleinrichtung einerseits und dem Spannelement andererseits ist dieser Bereich für Verschmutzungen jeglicher Art, insbesondere für bei einer spanenden Bearbeitung von Werkstücken sehr häufig vorkommenden Spänen, nicht empfindlich, wodurch aus diesem Grund hervorgerufene Funktionsstörungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden werden können. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass das Spannelement so ausgebildet ist, dass es im Falle einer Nicht-Beaufschlagung durch die Verstelleinrichtung aufgrund der Schwerkraft seine entspannte Stellung einnimmt, wodurch keinerlei zusätzliche Mittel zur Rückstellung des Spannelements in seine entspannte Stellung notwendig sind. Dies vereinfacht zum einen den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erheblich und schützt diese zum anderen vor bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen relativ häufig auftretenden Beeinträchtigungen ihrer Funktion aufgrund von Verschmutzungen.
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Erfindungsgemäß ist des Weiteren vorgesehen, dass das Spannelement eine derartige Geometrie aufweist, dass es aufgrund der Schwerkraft seine entspannte Stellung einnimmt. Dies stellt eine sehr einfache Möglichkeit dar, eine selbstständige Rückstellung des Spannelements in seine entspannte Stellung zu erreichen, wodurch auf ansonsten notwendige Hilfsmittel verzichtet werden kann.
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Dadurch, dass das Spannelement so gegenüber dem Grundkörper anordenbar ist, dass in der gespannten Stellung das Spannelement sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung wirkt, lassen sich mit der erfindungsmäßen Vorrichtung zum einen die unterschiedlichsten Werkstücke spannen und zum anderen die unterschiedlichsten Aufgaben hinsichtlich des Spannens eines bestimmten Werkstücks zur nachfolgenden Bearbeitung desselben lösen.
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Eine einfache Möglichkeit zur Herstellung des Kontakts der Verstelleinrichtung mit dem Spannelement ergibt sich, wenn die Verstelleinrichtung ein den Kontakt mit dem Spannelement herstellendes Druckstück aufweist.
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Wenn dabei das Druckstück in Richtung relativ zu dem Spannelement verstellbar an der Verstelleinrichtung angebracht ist, so kann auf einfache Weise eine unterschiedliche Position des Spannelements in seinem gespannten Zustand und damit auch eine unterschiedliche Spannwirkung erreicht werden.
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Um eine sehr rasche und einfache Einstellung zweier unterschiedlicher Positionen des Spannelements zu erreichen, kann des Weiteren vorgesehen sein, dass zwischen dem Druckstück und der Verstelleinrichtung eine Distanzscheibe angeordnet sein kann. Dabei kann durch Entfernen oder Hinzufügen der Distanzscheibe in dem Bereich zwischen dem Druckstück und der Verstelleinrichtung eine unterschiedliche Position des Spannelements in seiner gespannten Stellung erreicht werden.
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Alternativ zu der oben beschriebenen Anbringung des Druckstücks an der Verstelleinrichtung kann auch vorgesehen sein, dass das Spannelement ein den Kontakt mit der Verstelleinrichtung herstellendes Druckstück aufweist. Auch dies stellt eine einfache Möglichkeit zur Herstellung des Kontakts zwischen dem Spannelement und der Verstelleinrichtung dar, um das Spannelement mittels der Verstelleinrichtung verstellen zu können.
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Auch dabei kann zum Einstellen unterschiedlicher Spannpositionen vorgesehen sein, dass das Druckstück in Richtung relativ zu dem Spannelement verstellbar an dem Spannelement angebracht ist.
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Eine einfache und wirkungsvolle Betätigung des Spannelements durch die Verstelleinrichtung ergibt sich, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Verstelleinrichtung einen hydraulisch betätigbaren Kolben aufweist.
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Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Verstelleinrichtung eine elektrische Antriebseinrichtung aufweist. Auch mittels einer elektrischen Antriebseinrichtung, beispielsweise eines Elektromotors und einer mit diesem verbundenen Spindel, lässt sich eine Beaufschlagung bzw. Verstellung des Spannelements erreichen, um dieses in seine gespannte Stellung zu bringen.
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Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
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Es zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Spannelement in seiner entspannten Stellung;
- 2 die Vorrichtung aus 1 mit dem Spannelement in seiner gespannten Stellung;
- 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Spannelement in seiner entspannten Stellung; und
- 4 die Vorrichtung aus 3 mit dem Spannelement in seiner gespannten Stellung.
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Die 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 1 zum Spannen von Werkstücken 2. Bei dem in 2 sehr schematisch angedeuteten Werkstück 2 kann es sich beispielsweise um ein aus einem metallischen oder auch einem anderen zu bearbeitenden Werkstoff bestehendes Werkstück 2 handeln, das mittels eines nicht dargestellten Werkzeugs zum Beispiel spanend bearbeitet wird, während es durch die Vorrichtung 1 gespannt ist.
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Die Vorrichtung 1 weist ein Spannelement 3 auf, das zwischen einer in 1 dargestellten entspannten Stellung und einer in 2 dargestellten gespannten Stellung verstellt werden kann. Wie in 2 zu erkennen ist, ist in der gespannten Stellung des Spannelements 3 das Werkstück 2 gespannt. Zum Spannen des Werkstücks 2 können mehrere Vorrichtungen 1 und/oder mehrere Spannelemente 3 eingesetzt werden. Die Vorrichtung 1 kann also mehrere der Spannelemente 3 aufweisen, wobei eines der Spannelemente 3 stets genau einer Spannstelle zugeordnet ist.
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Des Weiteren weist die Vorrichtung 1 einen Grundkörper 4, an dem das Spannelement 3 an einer Drehachse 5 drehbar gelagert ist, und eine Verstelleinrichtung 6 zum Verstellen des Spannelements 3 auf. Auch die Verstelleinrichtung 6 ist an dem Grundkörper 4 angebracht, wobei im vorliegenden Fall eine Sicherungsmutter 7 zum Anbringen der Verstelleinrichtung 6 an dem Grundkörper 4 dient. Zum Aufnehmen der Verstelleinrichtung 6 weist der Grundkörper 4 im vorliegenden Fall eine Gewindebohrung 8 auf.
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Wie sich aus den 1 und 2 ergibt, ist zwischen der Verstelleinrichtung 6 einerseits und dem Spannelement 3 andererseits keine feste Verbindung vorhanden. Vielmehr liegt das Spannelement 3 lediglich an der Verstelleinrichtung 6 an, sodass es durch dieselbe beaufschlagt werden kann. Durch Betätigung der Verstelleinrichtung 6 bzw. Ausfahren derselben wird das Spannelement 3 beaufschlagt und von seiner in 1 dargestellten entspannten Stellung in seine in 2 dargestellte gespannte Stellung gebracht. Die umgekehrte Bewegung des Spannelements 3, also von der gespannten Stellung gemäß 2 in die entspannte Stellung gemäß 1, erfolgt durch entsprechend umgekehrtes Betätigen bzw. Einfahren der Verstelleinrichtung 6, sodass das Spannelement 3 nicht mehr durch die Verstelleinrichtung 6 beaufschlagt wird.
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Da, wie oben erwähnt, keine feste Verbindung zwischen der Verstelleinrichtung 6 und dem Spannelement 3 vorhanden ist und dadurch bei einem Einfahren der Verstelleinrichtung 6 keine zwangsweise Rückführung des Spannelements 3 in seine entspannte Stellung erfolgt, ist das Spannelement 3 im vorliegenden Fall so ausgeführt, dass es im Falle einer Nicht-Beaufschlagung durch die Verstelleinrichtung 6, wie in 1 dargestellt, aufgrund der Schwerkraft seine entspannte Stellung einnimmt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dies dadurch gelöst, dass das Spannelement 3 eine entsprechende Geometrie aufweist, die dazu führt, dass das Spannelement 3 selbsttätig in seine entspannte Stellung gelangt. Konkret ergibt sich dies im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass der sich auf der einen Seite der Drehachse 5 befindende, der Verstelleinrichtung 6 zugewandte Bereich des Spannelements 3 ein größeres Volumen und damit eine größere Masse aufweist als der andere Bereich des Spannelements 3, der sich auf der anderen Seite der Drehachse 5, nämlich auf der der Verstelleinrichtung 6 abgewandten Seite der Drehachse 5, befindet. Grundsätzlich wäre es auch möglich, ein symmetrisches bzw. ein auf beiden Seiten der Drehachse 5 dasselbe Volumen aufweisendes Spannelement 3 einzusetzen und dieses auf der der Verstelleinrichtung 6 zugewandten Seite beispielsweise mit einem Einlegeteil aus einem Material mit einer höheren Dichte als das restliche Material des Spannelements 3 zu versehen.
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An der Verstelleinrichtung 6 ist im vorliegenden Fall ein Druckstück 9 angebracht, das den Kontakt der Verstelleinrichtung 6 mit dem Spannelement 3 herstellt. Vorzugsweise ist das Druckstück 9 in Richtung relativ zu dem Spannelement 3 verstellbar in der Verstelleinrichtung 6 angebracht. Hierzu kann das Druckstück 9, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, in eine Gewindebohrung 10 der Verstelleinrichtung 6 eingeschraubt sein. Zusätzlich kann zwischen dem Druckstück 9 und der Verstelleinrichtung 6 eine Distanzscheibe eingebracht sein, die in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist. Je nachdem, ob die Distanzscheibe sich zwischen dem Druckstück 9 und der Verstelleinrichtung 6 befindet, nimmt das Spannelement 3 dabei eine unterschiedliche Position in seiner gespannten Stellung ein.
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Im vorliegenden Fall kann das Spannelement 3 so gegenüber dem Grundkörper 4 angeordnet werden, dass in der gespannten Stellung das Spannelement 3 sowohl in der mit „x“ bezeichneten horizontalen Richtung als auch in der mit „z“ bezeichneten vertikalen Richtung wirkt.
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Dadurch ist ein Niederzugspannen des Werkstücks 2 möglich. Auch eine durch das Spannelement 3 erzeugte Spannwirkung ausschließlich in vertikaler oder ausschließlich in horizontaler Richtung ist einstellbar. Beispielsweise kann ein durch die Verstelleinrichtung 6 erzeugter Verstellweg des Spannelements 3 ca. 7 mm betragen.
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In der dargestellten Ausführungsform weist die Verstelleinrichtung 6 einen hydraulisch betätigbaren Kolben 11 auf. Während dieser in der Darstellung gemäß der 1 und 2 nicht deutlich zu erkennen ist, so geht aus einem Vergleich von 1 mit 2 zumindest die Verlängerung der Verstelleinrichtung 6 in dem dem Spannelement 3 zugewandten Bereich hervor, die sich aufgrund Ausfahrens des Kolbens 11 ergibt. In dem Kolben 11 befindet sich die zur Aufnahme des Druckstücks 9 dienende Gewindebohrung 10. Die Betätigung des Kolbens 11 kann beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Hydraulikzylinders der Verstelleinrichtung 6 erfolgen. Grundsätzlich wäre es auch möglich, die Verstelleinrichung 6 mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Elektromotor und einer demselben zugeordneten Spindel auszuführen.
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Bei der Ausführungsform der 1 und 2 ist die Verstelleinrichtung 6 horizontal ausgerichtet und der Kolben 11 fährt demnach in horizontaler Richtung aus. Dagegen ist bei der Ausführungsform der 3 und 4 die Verstelleinrichung 6 in vertikaler Richtung, also in z-Richtung, angeordnet und der auch hier vorgesehene hydraulisch betätigbare Kolben 11 der Verstelleinrichtung 6 wird demnach in vertikaler Richtung ausgefahren.
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Alternativ zu der Anordnung des Druckstücks 9 an der Verstelleinrichtung 6 gemäß der Ausführungsform der 1 und 2 ist bei der Ausführungsform der 3 und 4 das Druckstück 9 an dem Spannelement 3 angebracht. Auch hier ist das Druckstück 9 in das Spannelement 3 eingeschraubt, wobei auch andere Möglichkeiten zur Anbringung des Druckstücks 9 an dem Spannelement 3 in Frage kommen. Dies stellt außerdem eine zusätzliche Möglichkeit dar, das Spannelement 3 so auszuführen, dass es von seiner gespannten Stellung aufgrund der Schwerkraft selbsttätig in seine entspannte Stellung geht, da das das Druckstück 9 die Masse des Spannelements 3 auf der der Verstelleinrichtung 6 zugewandten Seite der Drehachse 5 erhöht.
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Hierbei zeigt 3 die entspannte und 4 die gespannte Stellung des Spannelements 3. Auch bei dieser Ausführungsform ist zwischen der Verstelleinrichtung 6 und dem Spannelement 3 keine feste Verbindung vorhanden und das Spannelement 3 ist so ausgebildet, dass es im Falle einer Nicht-Beaufschlagung durch die Verstelleinrichtung 6 aufgrund der Schwerkraft seine in 3 dargestellte entspannte Stellung einnimmt.
