DE102016224417A1

DE102016224417A1 - Einspannvorrichtung zm Einspannen eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102016224417A1
Application number: DE102016224417.5A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2016-12-08
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks, umfassend einen Lagerkörper (18) mit einer zentralen Achse (A), in welchem drei oder mehrere Spannbacken (20) zwischen einer Schließstellung, in welcher die Spannbacken (20) das Werkstück einspannen, und einer Offenstellung, in welcher die Spannbacken (20) das Werkstück freigeben, zur zentralen Achse (A) und von dieser weg linear bewegbar gelagert sind, und einen Betätigungsmechanismus (27) zum Bewegen der Spannbacken (20) zwischen der Offenstellung und der Schließstellung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks.
Derartige Einspannvorrichtungen werden insbesondere dann eingesetzt, wenn Werkstücke auf die Präzision ihrer Fertigung hin optisch kontrolliert werden sollen. Die eingespannten Werkstücke werden beispielsweise mittels eines Scanners abgescannt, wodurch ihre Ist-Abmessungen erfasst und mit den SollAbmessungen verglichen werden können. Die mit der vorliegenden Einspannvorrichtung eingespannten Werkstücke werden dort eingesetzt, wo höchste Präzision für die ihre Funktion selbst oder für die Funktion der Bauteile, in denen sie eingesetzt werden, von großer Wichtigkeit ist. Derartige Werkstücke sind beispielsweise medizintechnische Bohrer oder Zahnräder von Uhren. Um die Präzision der Werkstücke bewerten zu können, spielt eine exakte Einspannung eine entscheidende Rolle. Wenn die Werkstücke nicht exakt eingespannt sind, können Abweichungen in der Einspannung als mangelnde Präzision aufgefasst werden, so dass Werkstücke als Ausschuss behandelt werden, obwohl sie eine ausreichende Präzision aufweisen.
Es sind Einspannvorrichtungen bekannt, bei denen die Werkstücke mit zwei Spannbacken eingespannt werden. Da sich aber mit zwei Spannbacken keine eindeutige Definition der Position der Werkstücke festlegen lässt, müssen die Spannbacken mit Nuten versehen werden, um mehr als zwei Berührungslinien zwischen dem Werkstück und den Spannbacken bereitzustellen. Nachteilig hieran ist jedoch, dass die Nuten der Spannbacken auf die Größe des einzuspannenden Werkstücks angepasst werden müssen. Überschreitet das einzuspannende Werkstück eine bestimmte Größe, müssen entweder die Nuten ausgetauscht werden oder es muss eine größere Einspannvorrichtung verwendet werden. Hierdurch entsteht ein erhöhter Zeit- und/oder Kostenaufwand.
Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, eine Einspannvorrichtung anzugeben, welche es ermöglicht, ohne Umrüsten Werkstücke mit deutlich voneinander abweichenden Größen mit der notwendigen Präzision einspannen zu können.
Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks, umfassend einen Lagerkörper mit einer zentralen Achse, in welchem drei oder mehrere Spannbacken zwischen einer Schließstellung, in welcher die Spannbacken das Werkstück einspannen, und einer Offenstellung, in welcher die Spannbacken das Werkstück freigeben, zur zentralen Achse und von dieser weg linear bewegbar gelagert sind, und einen Betätigungsmechanismus zum Bewegen der Spannbacken zwischen der Offenstellung und der Schließstellung.
Dadurch, dass die vorschlagsgemäße Einspannvorrichtung zumindest drei Spannbacken aufweist, kann das Werkstück ohne die Verwendung von Nuten an Berührungslinien, deren Anzahl der Anzahl der verwendeten Spannbacken entspricht, eingespannt werden. Dabei können die Berührungslinien direkt von den Spannbacken gebildet werden, welche hierzu an ihren zum Werkstück hinzeigenden Enden spitz zulaufen und Kanten bilden. Hierdurch werden mindestens drei Berührungslinien gebildet, so dass die Position des Werkstücks eindeutig festgelegt ist. Da keine Nuten benötigt werden, können Werkstücke unterschiedlicher Größe eingespannt werden. Darüber hinaus werden die Spannbacken zwischen der Offenstellung und der Schließstellung linear bewegt. Wenn die Spannbacken zumindest anteilig rotatorisch bewegt werden, wird das einzuspannende Werkstück zumindest geringfügig beim Kontakt mit den Spannbacken um die eigene Achse gedreht. Für einige Präzisionskontrollen ist aber die exakte Drehstellung des eingespannten Werkstücks von hoher Wichtigkeit. Aufgrund einer geringfügigen Drehung des Werkstücks, die bei rotatorisch bewegten Spannbacken auftritt, ist es nicht möglich, das Werkstück in der gewünschten Drehstellung einzuspannen. Dieser Nachteil wird bei der vorschlagsgemäßen Einspannvorrichtung dadurch vermieden, dass die Spannbacken linear zwischen der Offenstellung und der Schließstellung bewegt werden.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform sind die Spannbacken innerhalb einer gemeinsamen Ebene angeordnet, welche senkrecht zur zentralen Achse verläuft. Bei der Verwendung von Nuten, wie es bei Einspannvorrichtungen mit zwei Spannbacken der Fall ist, lässt es sich insbesondere bei kleinen einzuspannenden Werkstücken nicht vermeiden, dass sich die Nuten entlang der zentralen Achse gesehen in der Schließstellung überlappen. Folglich müssen die Nuten bezogen auf die zentrale Achse versetzt angeordnet werden, was zur Folge hat, dass das einzuspannende Werkstück an in Bezug auf die zentrale Achse beabstandet zueinander verlaufenden Berührungslinien eingespannt wird. Hierdurch kann es zu einem Verkippen des eingespannten Werkstücks kommen, was sich negativ auf die Präzisionskontrolle auswirkt. Dadurch, dass bei der vorschlagsgemäßen Einspannvorrichtung keine Nuten mehr notwendig sind, können die Spannbacken in einer Ebene verlaufen, wodurch es auch möglich ist, die Berührungslinien so anzuordnen, dass sie bezogen auf die zentrale Achse zueinander fluchten und nicht versetzt zueinander verlaufen. Ein Verkippen des eingespannten Werkstücks wird hierdurch vermieden.
In einer weitergebildeten Ausführungsform kann die Einspannvorrichtung ein Vorspannmittel aufweisen, mit welchem die Spannbacken in die Schließstellung vorgespannt werden. Der Betätigungsmechanismus muss nur dann betätigt werden, wenn die Spannbacken in die Offenstellung bewegt werden sollen. Wird der Betätigungsmechanismus nicht betätigt, so verstellt das Vorspannmittel die Spannbacken in die Schließstellung und spannt somit das Werkstück ein. Eine aktive Einspannung, beispielsweise wie bei einem Schraubstock, ist nicht notwendig. Somit ist sichergestellt, dass Werkstücke mit denselben Abmessungen immer mit derselben Kraft eingespannt werden. Hierdurch wird vermieden, dass Werkstücke mit einer zu hohen Kraft eingespannt werden, wodurch sie beschädigt werden können.
Bei einer weitergebildeten Ausführungsform kann der Betätigungsmechanismus einen mittels einer linearen Bewegung auslösbaren Betätigungskörper umfassen. Bei einem Betätigungskörper, der rotatorisch bewegt und ausgelöst wird, beispielsweise bei einer Rändelmutter, muss der Bediener mindestens zwei Finger verwenden, um die rotatorische Bewegung aufzubringen. Wenn ein Vorspannmittel verwendet wird, muss der Bediener das entsprechende Drehmoment aufbringen, um die Spannbacken in der Offenstellung zu halten. Für das Handgelenk stellt die rotatorische Betätigung eine im Vergleich zu einen mit einer linearen Bewegung auslösbaren oder betätigbaren Betätigungskörper eine höhere Belastung dar. Zudem kann der mit einer linearen Bewegung auslösbare Betätigungskörper mit nur einem Finger, beispielsweise mit dem Zeigefinger oder dem Daumen, betätigt werden, was die Handhabung vereinfacht. Bei entsprechender Ausgestaltung und Anordnung kann der mit einer linearen Bewegung auslösbare Betätigungskörper auch mit dem Fuß oder dem Knie des Bedieners betätigt werden, wodurch der Bedienter beide Hände frei hat, was bei einem mit einer rotatorischen Bewegung auslösbaren Betätigungskörper nicht oder nur mit hohem Aufwand möglich ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Betätigungskörper pneumatisch oder hydraulisch auslösbar sein. Die pneumatische oder hydraulische Auslösung des Betätigungskörpers lässt sich insbesondere dann einfach umsetzen, wenn der Betätigungskörper mit einer linearen Bewegung auslösbar ist. Zwar lassen sich mittels Hydraulik oder Pneumatik auch rotatorische Bewegungen bereitstellen, allerdings stellen Zylinder und in diesen bewegbare Kolben bei hydraulischen oder pneumatischen Antrieben sehr häufig verwendete Bauteile dar. Die Kolben führen eine lineare Bewegung aus, welche sich ohne eine Umwandlung der Bewegung direkt auf den Betätigungskörper übertragen lässt. Alternativ kann der Betätigungskörper selbst ein Teil des Kolbens sein. In beiden Fällen lässt sich ohne großen Aufwand eine pneumatische oder hydraulische Auslösung des Betätigungskörpers realisieren. Hierdurch kann der Einspannvorgang ganz oder teilweise automatisiert werden. Bei einer Teilautomatisierung kann der Bediener den Betätigungskörper per Knopfdruck auslösen, wodurch die Spannbacken in die Offenstellung bewegt werden. Folglich hat der Bediener beide Hände frei, um das Werkstück einzuspannen. Ist das Werkstück eingespannt, kann der Bediener mit einem erneuten Knopfdruck veranlassen, dass die Spannbacken in die Schließstellung bewegt werden. Hierbei bietet es sich an, einen Fußschalter vorzusehen, damit der Bediener auch zum Betätigen des Betätigungskörpers die Hände nicht vom einzuspannenden Werkstück entfernen muss.
Der Einspannvorgang lässt sich dadurch vollständig automatisieren, wenn das Einspannen des Werkstücks von einem Greifroboter übernommen wird. In diesem Fall wird die hydraulische oder pneumatische Auslösung des Betätigungskörpers von einer Steuereinheit veranlasst, die auch den Greifroboter steuert. Sowohl bei der Teilautomation als auch bei der Vollautomation kann die Anzahl der auf Präzision kontrollierten Werkstücke gesteigert werden.
Eine weitergebildete Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Betätigungsmechanismus eine Kurvenscheibe umfasst, welche derart mit den Spannbacken und dem Betätigungskörper zusammenwirkt, dass die Bewegung des Betätigungskörpers in eine Bewegung der Spannbacken umgewandelt wird. Die Kurvenscheibe ist drehbar in der Einspannvorrichtung eingespannt und bewirkt, dass die Bewegungen der Spannbacken in einer festen Beziehung zu der Bewegung des Betätigungskörpers stehen. Hierdurch kann auf mechanisch einfache Weise sichergestellt werden, dass sich alle Spannbacken in gewünschter Weise bewegen.
Nach Maßgabe einer weiteren Ausführungsform umfasst der Betätigungsmechanismus einen Hebel, der mit dem Betätigungskörper und der Kurvenscheibe wirkverbunden ist und mit dem die lineare Bewegung des Betätigungskörpers in eine Drehbewegung der Kurvenscheibe umgewandelt wird. Wie bereits erwähnt, führt die Kurvenscheibe eine Drehbewegung aus. Mit dem Hebel kann eine bestimmte Übersetzung gewählt werden, so dass die Kraft, die ein Benutzer auf den Betätigungskörper aufbringen muss, so eingestellt werden kann, dass eine einfache Betätigung des Betätigungskörpers möglich ist. Entsprechendes gilt für eine pneumatische oder hydraulische Betätigung.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Betätigungskörper mit einer Zahnstange zusammenwirkt oder die Zahnstange bildet und die Zahnstange mit einem Zahnrad der Kurvenscheibe derart zusammenwirkt, dass die lineare Bewegung des Betätigungskörpers in eine Drehbewegung der Kurvenscheibe umgewandelt wird. Insbesondere mittels des Durchmessers des Zahnrads kann das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Betätigungskörper und der Kurvenscheibe eingestellt werden. Mit anderen Worten kann mittels des Durchmessers des Zahnrads eingestellt werden, um wieviel Grad die Kurvenscheibe bei einem gegebenen Weg, um welchen der Betätigungskörper bei der Betätigung verschoben wird, gedreht wird. Zwar kann dieses Übersetzungsverhältnis auch bei der Verwendung eines Hebels eingestellt werden, allerdings lassen sich bei der Verwendung eines Zahnrads und einer Zahnstange auch Übersetzungsverhältnisse darstellen, welche sich mittels eines Hebels aufgrund des nur begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraums nicht realisieren lassen.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken Vorsprünge aufweisen, die in Ausnehmungen der Kurvenscheibe eingreifen. Der Verlauf der Ausnehmungen bestimmt die Bewegung der Spannbacken bei einer bestimmten Drehung der Kurvenscheibe. Die Ausnehmungen können identisch aufgebaut sein, was zur Folge hat, dass auch alle Spannbacken dieselbe Bewegung ausführen. Die Ausnehmungen können aber auch einen unterschiedlichen Verlauf aufweisen, wodurch die Spannbacken unterschiedliche Bewegungen ausführen. Bei einer bestimmten Drehung der Kurvenscheibe werden die Spannbacken in diesem Fall unterschiedlich weit bewegt, was sich für die Einspannung von nicht rotationssymmetrischen Werkstücken anbieten kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Kurvenscheibe in einem mit dem Lagerkörper lösbar verbundenen Grundkörper gelagert sein. In dieser Ausführungsform kann die Kurvenscheibe relativ schnell gegen eine andere ausgewechselt werden, so dass die Bewegung der Spannbacken auf das einzuspannende Werkstück angepasst werden kann. Es ist daher nicht notwendig, für unterschiedliche Werkstücke mehrere Einspannvorrichtungen zu verwenden. Eine Einspannvorrichtung kann flexibel auf unterschiedliche Werkstücke angepasst werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform weisen die Spannbacken einen Ausleger zum Einspannen des Werkstücks an einer ersten Einspannstelle und zumindest einer weiteren, in Bezug auf die zentrale Achse beabstandete Einspannstelle auf. Das Einspannen an mehreren, in Bezug auf die zentrale Achse beabstandeten Einspannstellen bietet sich insbesondere für lange Werkstücke an, welche in dieser Ausführungsform genauer ausgerichtet und eingespannt werden können.
Eine Ausbildung der Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks, umfassend einen Lagerkörper mit einer zentralen Achse, in welchem mindestens ein Spannbacken zwischen einer Schließstellung, in welcher der mindestens eine Spannbacken das Werkstück einspannt, und einer Offenstellung, in welcher der Spannbacken das Werkstück freigibt, zur zentralen Achse und von dieser weg linear bewegbar gelagert ist, und einen Betätigungsmechanismus zum Bewegen des mindestens einen Spannbackens zwischen der Offenstellung und der Schließstellung, wobei der Betätigungsmechanismus einen mittels einer linearen Bewegung auslösbaren Betätigungskörper und eine Kurvenscheibe umfasst, welche derart mit dem zumindest einen Spannbacken und dem Betätigungskörper zusammenwirkt, dass die Bewegung des Betätigungskörpers in eine Bewegung des zumindest einen Spannbackens umgewandelt wird. Bei dieser Ausbildung genügt es, nur einen Spannbacken linear bewegbar zu lagern. Dieser Spannbacken drückt das Werkstück gegen einen feststehenden Abschnitt der Einspannvorrichtung, die beispielsweise eine prismatische Nut aufweist, so dass das Werkstück in seiner Position festgelegt werden kann, wenn der Spannbacken das Werkstück gegen den Abschnitt drückt. Wie bereits beschrieben, hat die Verwendung der Kurvenscheibe den Vorteil, dass diese auf einfache Weise ausgetauscht werden kann, wodurch das Übersetzungsverhältnis zwischen der linearen Bewegung des Betätigungskörpers und der hieraus resultierenden Bewegung der zumindest einen Spannbacke verändert werden kann. Da es möglich ist, nur eine linear bewegbare Spannbacke zu verwenden, treten keine Ungenauigkeiten in der Ausrichtung des Werkstücks auf, die aus einer unzureichenden Synchronisierung der Bewegung von zwei oder mehreren Spannbacken resultieren. Zudem ist die Herstellung einfacher.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

1 eine Explosionsdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung,
2a) eine prinzipielle Darstellung der Spannbacken einer Einspannvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Schließstellung,
2b) die in 2a) dargestellten Spannbacken der Einspannvorrichtung in einer Offenstellung,
3a) eine prinzipielle Darstellung einer Einspannvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in der Schließstellung,
3b) die in 3a) dargestellte Einspannvorrichtung in der Offenstellung,
4a) eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung,
4b) das in 4a) dargestellte Ausführungsbeispiel anhand einer perspektivischen Ansicht, jeweils in der Schließstellung,
5 ein viertes Ausführungsbeispiel in der Offenstellung, anhand einer Prinzipskizze,
6a) eine perspektivische Ansicht der Spannbacken eines fünften Ausführungsbeispiels,
6b) eine weitere perspektivische Ansicht der Spannbacken des in 6a) dargestellten fünften Ausführungsbeispiels, und
7 ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung in der Offenstellung anhand einer Draufsicht.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung 10₁ anhand einer Explosionsdarstellung dargestellt. Die Einspannvorrichtung 10₁ umfasst einen zylindrischen Grundkörper 12 mit einer Wandung 14, welche einen Hohlraum 16 umschließt. Der Grundkörper 12 ist mit einem Lagerkörper 18 mit nicht dargestellten Verbindungsmitteln lösbar verbunden. Im Lagerkörper 18 sind insgesamt drei Spannbacken 20 in Bezug auf eine zentrale Achse A linear bewegbar gelagert (vgl. 2a) und 2b)). Hierzu weist der Lagerkörper 18 drei Führungen 22 auf, die einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt aufweisen, in welche korrespondierende Nuten 24 der Spannbacken 20 eingreifen. Die Spannbacken 20 stehen im montierten Zustand etwas über eine obere Oberfläche 26 des Lagerkörpers 18 über (vgl. 4b)).
Die Spannbacken 20 können mittels eines im Folgenden näher beschriebenen Betätigungsmechanismus 27 linear bewegt werden.
Der Grundkörper 12 bildet einen Boden 28, auf welchem ein erster Pin 30 und ein konzentrisch zur zentralen Achse A angeordneter zweiter Pin 32 angeordnet sind. Der erste Pin 30 dient zum drehbaren Befestigen eines zum Betätigungsmechanismus 27 gehörenden Hebels 34, während der zweite Pin 32 zum drehbaren Befestigen einer ebenfalls zum Betätigungsmechanismus 27 zählenden Kurvenscheibe 36 dient. Der Hebel 34 weist eine erste Bohrung 38 auf, in welche der erste Pin 30 eingebracht werden kann. Entsprechend weist die Kurvenscheibe 36 eine zweite Bohrung 40 auf, in welche der zweite Pin 32 eingebracht werden kann. Der Hebel 34 weist einen dritten Pin 42 auf, welcher in ein Langloch 44 der Kurvenscheibe 36 eingreift. Darüber hinaus weist die Kurvenscheibe 36 insgesamt drei bogenförmige Ausnehmungen 46 auf.
Weiterhin weisen die Spannbacken 20 jeweils einen Vorsprung 48 auf, mit welchem sie im montierten Zustand in die bereits beschriebenen bogenförmigen Ausnehmungen 46 der Kurvenscheibe 36 eingreifen. Hierzu sind in den Führungen 22 des Lagerkörpers 18 entsprechende Langlöcher 50 vorgesehen, welche von den Vorsprüngen 48 im montierten Zustand durchdrungen werden.
Darüber hinaus umfasst der Betätigungsmechanismus 27 einen Betätigungskörper 52, der linear bewegbar im Grundkörper 12 gelagert ist. Hierzu weist der Grundkörper 12 eine Durchgangsbohrung 53 auf. Ein Mitnehmer 58 ist mit dem Betätigungskörper 52 verbunden und kann sich innerhalb einer Kavität 54, welche von einem Durchbruch 56 im Boden 28 des Grundkörpers 12 bereitgestellt wird, infolge einer entsprechenden Bewegung des Betätigungskörpers 52 zwischen zwei Endstellungen bewegen. Die Endstellungen werden durch Anschlagen des Mitnehmers an die Wandung 14 des Grundkörpers 12 bzw. an den Boden 28 definiert. Der Betätigungskörper 52 und folglich der Mitnehmer 58 werden mittels eines Vorspannmittels 60, welches im dargestellten Beispiel als eine Druckfeder ausgestaltet ist, in eine der Endstellungen vorgespannt. Der Mitnehmer 58 weist eine Vertiefung 61 auf, in welche im montierten Zustand ein vierter Pin 59 des Hebels 34 eingreift.
Die erfindungsgemäße Einspannvorrichtung 10₁ wird auf folgende Weise betrieben: Wie bereits erwähnt, bewirkt das Vorspannmittel 60, dass der Mitnehmer 58 in eine seiner Endstellungen vorgespannt wird. Im dargestellten Beispiel bewirkt das Vorspannmittel 60, dass der Mitnehmer 58 am Boden 28 des Grundkörpers 12 anliegt. Liegt der Grundkörper 12 am Boden 28 an, befinden sich die Spannbacken 20 in einer Schließstellung. Wie man in 1 erkennen kann, weisen die Spannbacken 20 an ihrem zur zentralen Achse A hinweisenden Ende eine Kante 62 auf, welche von zwei zueinander geneigten Frontflächen 63 gebildet werden. Mit dieser Kante 62 treten sie in der Schließstellung mit dem Werkstück 64 in Kontakt.
Um ein Werkstück 64 einspannen zu können, drückt ein Bediener den Betätigungskörper 52 in Richtung der zentralen Achse A gegen die Vorspannkraft des Vorspannmittels 60. Der Bediener kann den Betätigungskörper 52 so weit in Richtung der zentralen Achse A bewegen, bis dass der Mitnehmer 58 seine zweite Maximalstellung einnimmt, in welcher er gegen die Wandung 14 des Grundkörpers 12 anschlägt. Aufgrund dieser Bewegung wird der Hebel 34 um den ersten Pin 30 gedreht, was zur Folge hat, dass die Kurvenscheibe 36 um den zweiten Pin 32 und um die zentrale Achse A gedreht wird. Da die Spannbacken 20 mit ihren Vorsprüngen 48 in die bogenförmigen Ausnehmungen 46 der Kurvenscheibe 36 eingreifen, bewirkt eine Drehung der Kurvenscheibe 36, dass die Spannbacken 20 linear nach außen in eine Offenstellung bewegt werden. Folglich kann ein Werkstück 64 zwischen den Spannbacken 20 im Lagerkörper 18 positioniert werden. Der Benutzer muss nun den Betätigungskörper 52 loslassen, wodurch das Vorspannmittel 60 den Betätigungskörper 52 und folglich den Mitnehmer 58 wieder weg von der zentralen Achse A zurück bewegt. Dies hat zur Folge, dass die Spannbacken 20 aufgrund der oben beschriebenen Bewegungszusammenhänge linear in Richtung der zentralen Achse A bewegt werden und das Werkstück 64 eingespannt wird, wobei die Spannbacken 20 mit ihren Kanten 62 am Werkstück 64 anliegen.
In den 2a) und 2b) sind die Spannbacken 20 gemäß des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels der Einspannvorrichtung 10₁ anhand einer prinzipiellen Darstellung erneut dargestellt. In der Schließstellung treten die Spannbacken 20 mit dem eingespannten Werkstück 64, welches in den 2a) und 2b) stabförmig ausgebildet ist. In der 2a) befinden sich die Spannbacken 20 in der Schließstellung, während sie sich in der 2b) in der Offenstellung befinden. Man erkennt, dass die Spannbacken 20 innerhalb einer gemeinsamen Ebene E angeordnet sind, welche senkrecht zur zentralen Achse A verläuft. Folglich fluchten die Spannbacken 20 in Bezug auf die zentrale Achse A und sind in Bezug auf die zentrale Achse A nicht versetzt angeordnet. Folglich wird das Werkstück 64 innerhalb einer in Bezug auf die zentrale Achse A geschlossenen Einspannstelle eingespannt. Beim Verstellen der Spannbacken 20 von der Offenstellung in die Schließstellung werden die Spannbacken 20 zur zentralen Achse A hin bewegt.
In 3a) und 3b) ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung 10₂ gezeigt, wobei nur die Spannbacken 20 dargestellt sind. In diesem Ausführungsbeispiel ist das einzuspannende Werkstück 64 rohrförmig. Um Zugang zur kompletten äußeren Oberfläche des Werkstücks 64 zu haben, wird das Werkstück 64 von innen her eingespannt, wozu die Spannbacken 20 entlang der zentralen Achse A verlaufende Erhebungen 65 aufweisen. Die Bewegungsrichtung der Spannbacken 20 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung ist in diesem Ausführungsbeispiel im Vergleich zum in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel umgekehrt. Folglich werden die Spannbacken 20 von der Offenstellung in die Schließstellung von der zentralen Achse A weg bewegt. Hierzu können die bogenförmigen Ausnehmungen 46 der Kurvenscheibe 36 entsprechend anders verlaufen.
In den 4a) und 4b) ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung 10₃ anhand einer Draufsicht bzw. anhand einer perspektivischen Darstellung im montierten Zustand gezeigt. Die Einspannvorrichtung 10₃ befindet sich in der Schließstellung, wobei jedoch kein Werkstück 64 eingespannt ist. Man erkennt, dass die Spannbacken 20 in der Schließstellung aneinander anliegen, wenn kein Werkstück 64 eingespannt ist.
Der wesentliche Unterschied zum in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt darin, dass der Betätigungsmechanismus 27 einen Pneumatikanschluss 66 aufweist, der am Grundkörper 12 befestigt ist. An diesen Pneumatikanschluss 66 kann eine nicht dargestellte Druckluftleitung angeschlossen werden, mit welcher die Einspannvorrichtung 10₃ wahlweise mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Hierdurch ist es möglich, den Betätigungskörper 52 pneumatisch linear zu bewegen und die Einspannvorrichtung 10₃ bzw. die Spannbacken 20 mit einer entsprechenden Schaltung von nicht dargestellten Pneumatikventilen zwischen der Schließstellung und der Offenstellung zu verstellen. Eine manuelle Betätigung des Betätigungskörpers 52 ist nicht notwendig. Der übrige Aufbau der Einspannvorrichtung 10₃ gleicht demjenigen, der für das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
In der 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung 10₄ anhand einer prinzipiellen Darstellung der Spannbacken 20 gezeigt. Im Unterschied zu den zuvor gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Spannbacken 20 einen Ausleger 66 auf, der es ermöglicht, das Werkstück 64 an zwei in Bezug auf die zentrale Achse A versetzt angeordneten Einspannstellen einzuspannen, was sich insbesondere für längere Werkstücke 64 anbietet.
In 6 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung 10₅ gezeigt, wobei aus Darstellungsgründen nur die wesentlichen Teile der Einspannvorrichtung 10₅ dargestellt sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Betätigungsmechanismus 27 keinen Hebel 34 auf, sondern eine Zahnstange 70, welche mit einem an der Kurvenscheibe 36 befestigten Zahnrad 72 kämmt. Wie auch im ersten Ausführungsbeispiel bewirkt die lineare Bewegung der Zahnstange 70 bzw. des Betätigungskörpers 52 eine Drehung der Kurvenscheibe 36. Die Betätigung der Einspannvorrichtung 10₁ weicht daher nicht von derjenigen ab, die für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
In 7 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der der erfindungsgemäßen Einspannvorrichtung 10₆ anhand einer Draufsicht gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Einspannvorrichtung 10₆ nur einen bewegbaren Spannbacken 20 auf, der auf dieselbe Weise mit dem Betätigungsmechanismus 27 bewegt werden kann wie für die übrigen Ausführungsbeispiele beschrieben. Um ein Werkstück 64 einspannen zu können, wird das Werkstück vom bewegbaren Spannbacken 20 gegen einen feststehenden Abschnitt 74 gedrückt. Dieser Abschnitt 74 kann eine prismenförmige Aufnahmenut 76 aufweisen, welche zwei Berührungslinien bildet, an denen das Werkstück 64 anliegt, wie es in 7 auch gezeigt ist. Der Spannbacken 20 kann genauso aufgebaut sein wie die Spannbacken 20 der übrigen Ausführungsbeispiele. Mit der Kante 62 drückt der Spannbacken 20 in diesem Ausführungsbeispiel das Werkstück 64 gegen den feststehenden Abschnitt 74, so dass das Werkstück 64an drei Berührungslinien eingespannt wird, wodurch die Position des Werkstücks 64 eindeutig festgelegt ist. Zur Vereinfachung der Fertigung kann der feststehende Abschnitt 74 von einem Spannbacken 20 gebildet werden, welcher in die Führung 22 eingesetzt und in dieser befestigt wird, beispielsweise durch Verschrauben oder Verschweißen. Der feststehende Spannbacken 20 muss mit der prismenförmigen Aufnahmenut 76 versehen werden, bevor er in der Führung 22 befestigt wird. Beim Verschrauben besteht die Möglichkeit, den feststehenden Abschnitt 74 gegen einen anderen auszutauschen, beispielsweise dann, wenn die prismenförmige Aufnahmenut 76 nicht für das einzuspannende Werkstück 64 verwendet werden kann.
Bezugszeichenliste

10, 10₁ - 10₆: Einspannvorrichtung
12: Grundkörper
14: Wandung
16: Hohlraum
18: Lagerkörper
20: Spannbacke
22: Führung
24: Nut
26: Oberfläche
27: Betätigungsmechanismus
28: Boden
30: erster Pin
32: zweiter Pin
34: Hebel
36: Kurvenscheibe
38: erste Bohrung
40: zweite Bohrung
42: dritter Pin
44: Langloch
46: Ausnehmung
48: Vorsprung
50: Langloch
52: Betätigungskörper
54: Kavität
56: Durchbruch
58: Mitnehmer
59: vierter Pin
60: Vorspannmittel
61: Vertiefung
62: Kante
63: Frontflächen
64: Werkstück
65: Erhebung
66: Pneumatikanschluss
68: Ausleger
70: Zahnstange
72: Zahnrad
74: feststehender Abschnitt
76: Aufnahmenut
A: zentrale Achse
E: gemeinsame Ebene

Claims

Einspannvorrichtung zum Einspannen eines Werkstücks, umfassend - einen Lagerkörper (18) mit einer zentralen Achse (A), in welchem drei oder mehrere Spannbacken (20) zwischen einer Schließstellung, in welcher die Spannbacken (20) das Werkstück einspannen, und einer Offenstellung, in welcher die Spannbacken (20) das Werkstück freigeben, zur zentralen Achse (A) und von dieser weg linear bewegbar gelagert sind, und - einen Betätigungsmechanismus (27) zum Bewegen der Spannbacken (20) zwischen der Offenstellung und der Schließstellung.
Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (20) innerhalb einer gemeinsamen Ebene (E) angeordnet sind, welche senkrecht zur zentralen Achse (A) verläuft.
Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspannvorrichtung (10) ein Vorspannmittel (60) aufweist, mit welchem die Spannbacken (20) in die Schließstellung vorgespannt werden.
Einspannvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus (27) einen mittels einer linearen Bewegung auslösbaren Betätigungskörper (52) umfasst.
Einspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskörper (52) pneumatisch oder hydraulisch auslösbar ist.
Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus (27) eine Kurvenscheibe (36) umfasst, welche derart mit den Spannbacken (20) und dem Betätigungskörper (52) zusammenwirkt, dass die Bewegung des Betätigungskörpers (52) in eine Bewegung der Spannbacken (20) umgewandelt wird.
Einspannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus (27) einen Hebel (34) umfasst, der mit dem Betätigungskörper (52) und der Kurvenscheibe (36) wirkverbunden ist und mit dem die lineare Bewegung des Betätigungskörpers (52) in eine Drehbewegung der Kurvenscheibe (36) umgewandelt wird.
Einspannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskörper (52) mit einer Zahnstange (70) zusammenwirkt oder die Zahnstange bildet und die Zahnstange (70) mit einem Zahnrad (72) der Kurvenscheibe (36) derart zusammenwirkt, dass die lineare Bewegung des Betätigungskörpers (52) in eine Drehbewegung der Kurvenscheibe (36) umgewandelt wird.
Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (20) Vorsprünge (48) aufweisen, die in Ausnehmungen (46) der Kurvenscheibe (36) eingreifen.
Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenscheibe (36) in einem mit dem Lagerkörper (18) lösbar verbundenen Grundkörper (12) gelagert ist.
Einspannvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannbacken (20) einen Ausleger (68) zum Einspannen des Werkstücks (64) an einer ersten Einspannstelle und zumindest einer weiteren, in Bezug auf die zentrale Achse (A) beabstandete Einspannstelle aufweisen.