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Die Erfindung betrifft ein Spannmodul, insbesondere ein Nullpunktspannmodul oder einen Kraftspannblock, mit einem Grundkörper, wobei der Grundkörper einen Anlageabschnitt zur Anlage an einen Spanntisch aufweist. Ferner sind im Grundkörper verlagerbare Spannelemente, beispielsweise Spannkugeln oder Spannschieber, zum Spannen eines Gegenstandes, eines Werkstücks oder eines Werkzeug vorgesehen. Das Spannmodul weist zudem eine Antriebseinheit zum Bewegen der Spannelemente auf.
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Bei Nullpunktspannsystemen ist zudem eine im Grundkörper vorgesehene Spannaufnahme zur Aufnahme eines Spannbolzens oder Spannrings vorgesehen, wobei dann die Spannelemente den von der Spannaufnahme aufgenommenen Spannbolzen oder Spannring gegen den Grundkörper spannen. Bei Kraftspannblöcken sind die Spannelement als Spannschieber, bzw. als Spannbacken ausgebildet, welche gegen den zu spannenden Gegenstand wirken.
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Ein Spannmodul in Form eines Nullpunktspannsystems ist beispielsweise aus der
EP 2 363 225 B1 bekannt. Ein Spannmodul in Form eines Kraftspannblocks wird von der Anmelderin beispielsweise unter der Bezeichnung Tandem Kraftspannblock vertrieben. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Nullpunktspannsystem oder Kraftspannblöcke, sondern kann beliebig andere Spannmodule zum Spannen von Werkstücken oder Werkzeugen in verschiedenen Ausführungen betreffen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannmodul der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem sicher elektrischer Strom und/oder elektrische Signale zwischen dem Spannmodul und dem Spanntisch übertragen werden können.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Spannmodul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Folglich ist vorgesehen, dass am Anlageabschnitt eine Übergabeverbindung zur elektrischen Kontaktierung einer spanntischseitigen Stromschnittstelle derart vorgesehen ist, dass die Übergabeverbindung im am Spanntisch montierten Zustand vom Grundkörper vollständig abgedeckt ist. Durch eine solche Anordnung kann gewährleistet werden, dass elektrischer Strom und/oder elektrische Signale zwischen dem Spannmodul und dem Spanntisch transportiert werden können, ohne dass diese im Betrieb des Spannmoduls negativ beeinflusst werden können. Aufgrund der vollständigen Abdeckung der Übergabeverbindung kann keine Beschädigung oder Beeinträchtigung der Übergabeverbindung erfolgen.
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Dabei ist vorteilhaft, wenn der Grundkörper einen Bundabschnitt mit einer Oberseite, in der die Spannaufnahme vorgesehen ist, und einer den Anlageabschnitt bildenden Unterseite, sowie einen an der Unterseite in radialer Richtung zurückgesetzten Grundabschnitt zum Einsetzen in eine maschinentischseitige Ausnehmung aufweist. Die Unterseite des Bundabschnitts bildet folglich den Anlageabschnitt, der vorzugsweise vollflächig auf dem Spanntisch aufliegt. Dadurch kann die Übergabeverbindung sicher geschützt werden.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn die Antriebseinheit als elektrischer Antrieb ausgebildet ist und wenn der elektrische Antrieb mit der Übergabeverbindung elektrisch verbunden ist. Folglich kann der elektrische Antrieb über die Übergabeverbindung mit Strom versorgt werden.
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Zur Ansteuerung, Regelung und/oder Überwachung der Antriebseinheit ist es vorteilhaft, wenn eine Elektronikeinheit vorgesehen ist, und wenn die Elektronikeinheit mit der Übergabeverbindung elektrisch verbunden ist. Folglich können insbesondere elektrische Steuer-, Regel- und oder Überwachungssignale über die Übergabeverbindung beispielsweise von einer übergeordneten Elektronikeinheit hin zur Elektronikeinheit des Spannmoduls übertragen werden.
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Zur sicheren Kontaktierung der Übergabeverbindung mit der Stromschnittstelle ist vorteilhaft, wenn die Übergabeverbindung und/oder die Stromschnittstelle federnd nachgiebige Kontaktstifte aufweist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass beim Aufsetzen der Übergabeverbindung auf die Stromschnittstelle einzelne Kontaktstifte unter Vorspannung in elektrischen Kontakt kommen.
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Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Kontaktstifte der Übergabeverbindung in einem Kontaktgehäuse angeordnet sind, das ein umlaufendes Dichtelement zur dichten Anlage an den Spanntisch aufweist. Beim Fügen des Spannmoduls mit dem Maschinentisch kommt folglich das Dichtelement zur Anlage mit dem Maschinentisch, sodass keine Medien zwischen dem Kontaktgehäuse und dem Maschinentisch in das Kontaktgehäuse einbringen können.
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Eine vorteilhafte Anordnung der Kontaktstifte sieht vor, dass die Kontaktstifte nebeneinander auf einer konzentrisch um die Mittellängsachse verlaufenden Kreisbahn liegen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ergibt sich für ein Nullpunktspannmodul dann, wenn die Spannelemente als Spannschieber ausgebildet sind und mit einem die Spannschieber betätigenden, um die Mittellängsachse verdrehbar angeordneten Treibring verbunden sind, wobei zur Bewegungskopplung von Treibring und Spannschiebern am Treibring Führungsnuten und an den Spannschiebern in die Führungsnuten eingreifende Eingriffsabschnitte derart vorgesehen sind, dass beim Verdrehen des Treibrings die Spannschieber in radialer Richtung bewegt werden.
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Die Spannschieber können dann jeweils eine Aufnahmebohrung aufweisen, wobei dann die Eingriffsabschnitte als in die Aufnahmebohrungen eingesetzte Zylinderstifte ausgebildet sind. Hierdurch wird zum einen ein vergleichsweise einfacher Aufbau gewährleistet. Zudem kann eine Übertragung von vergleichsweise hohen Kräften sicher gewährleistet werden. Die Zylinderstifte können dabei aus dem gleichen oder einem anderen Material als die Spannschieber sein. Insbesondere ist denkbar, dass die Zylinderstifte aus gehärtetem Stahl sind.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn die Führungsnuten jeweils einen geschlossenen Nutgrund mit je einer den Nutgrund durchgreifende Montageausnehmung aufweisen, wobei die jeweilige Montageausnehmung in einer Montageposition des Treibrings axial zur jeweiligen Aufnahmebohrung verlaufend anordenbar ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die Zylinderstifte im Betrieb des Nullpunktspannmoduls sicher in der Führungsnut geführt werden. Dennoch kann über die Montageausnehmung der jeweilige Zylinderstift in die Aufnahmebohrung des jeweiligen Spannschiebers eingeführt werden. Vorteilhafterweise ist die Montageausnehmung so angeordnet, dass die Montageposition beim normalen Betrieb des Nullpunktspannsystems nicht erreicht wird. Die Verdrehung des Treibrings in die Montageposition erfolgt also ausschließlich bei der Montage und nicht im Dauerbetrieb des Nullpunktspannmoduls.
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Um eine möglichst geringe Reibung zwischen den Zylinderstiften und den Führungsnuten zu erreichen, ist vorteilhaft, wenn an den Zylinderstiften Lagerbuchsen vorgesehen sind, die mit den Führungsnuten der Lagerbuchse zusammenwirken. Die Zylinderstifte stehen dabei folglich nicht in direktem Kontakt mit den Führungsnuten. Dennoch können vergleichsweise hohe Kräfte übertragen werden.
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Der Grundkörper kann in radialer Richtung verlaufende Aufnahmeführungen zur Aufnahme der Spannschieber aufweisen. Die Aufnahmeführungen durchgreifen vorzugsweise den Grundkörper in radialer Richtung. Die Spannschieber können dann bei deren Montage von radial außen in die Aufnahmeführungen eingeschoben und in einem nächsten Montageschritt können die Aufnahmeführungen im radial äußeren Bereich dann verschlossen werden.
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Gemäß der Erfindung kann zudem vorgesehen sein, dass auf der den Spannschiebern abgewandten Seite des Treibrings eine Getriebeeinheit vorgesehen ist, die im vorzugsweise endmontierten Zustand die Montageausnehmung abdeckt. Dadurch wird eine sichere Anordnung des Treibrings im Grundkörper gewährleistet. Die Getriebeeinheit dient zum Antrieb des Treibrings und ist mit diesem drehgekoppelt. Auf der Eingangsseite der Getriebeeinheit ist vorzugsweise eine Antriebseinheit, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor, vorgesehen. Ebenso ist denkbar, einen pneumatischen Antrieb vorzusehen.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn die Spannschieber einen runden Querschnitt aufweisen und wenn eine Dichtung vorgesehen ist, die die Spannschieber gegen das Grundgehäuse hin abdichtet. Dadurch kann ein dichtes Nullpunktspannmodul bereitgestellt werden, das auch mit Flüssigkeiten oder Emulsionen beaufschlagt werden kann.
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Die Antriebseinheit kann im endmontierten Zustand von einem Deckel abgedeckt sein, wobei im oder am Deckel eine Elektronikeinheit zur Ansteuerung, Regelung und/oder Überwachung der Antriebseinheit vorgesehen ist.
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Ferner ist vorteilhaft, wenn die Antriebseinheit elektrisch, pneumatisch, hydraulisch oder manuell arbeitend ausgebildet ist. Die Antriebseinheit kann folglich einen Elektromotor aufweisen oder einen pneumatischen oder hydraulisch beaufschlagbaren Kolben umfassen, oder kann auch händisch betätigt werden.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Spannsystem, umfassend ein erfindungsgemäßes Spannmodul sowie einen Spanntisch, wobei der Spanntisch eine Stromschnittstelle zur Kontaktierung mit der Übergabeverbindung aufweist.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
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Es zeigen:
- 1 ein erstes an einem Spanntisch angeordnetes erfindungsgemäßes Spannmodul;
- 2 das Spannmodul gemäß 1 in Explosionsdarstellung;
- 3 eine Draufsicht auf den Treibring des Spannmoduls gemäß 1 und 2;
- 4 einen Längsschnitt durch das Spannmodul gemäß 1 in Montagestellung;
- 5 einen anderen Längsschnitt durch das Spannmodul gemäß 1;
- 6 die Übergabeverbindung des Spannmoduls gemäß 1 als Einzelteildarstellung;
- 7 die Übergabeverbindung gemäß 7 in Unteransicht;
- 8 die Übergabeverbindung gemäß 7 und 8 in perspektivischer Ansicht;
- 9 ein zweites erfindungsgemäßes Spannmodul in perspektivischer Ansicht; und
- 10 die Unteransicht des Spannmoduls gemäß 9.
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1 zeigt ein Spannmodul 10 in Form eines Nullpunktspannmoduls mit einem Grundkörper 12 und mit einer im Grundkörper 12 vorgesehenen Spannaufnahme 14 zur Aufnahme eines Spannbolzens 16. Der in der 1 dargestellte Spannbolzen 16 wird im Betrieb des Spannmoduls 10 an ein zu spannendes Bauteil, beispielsweise eine Spannpalette oder unmittelbar an ein zu bearbeitendes Werkstück, angeordnet.
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Im Grundkörper 12 sind hin zu einer Mittellängsachse 18 verlagerbare Spannschieber 20 vorgesehen, die in 2 deutlich zu erkennen sind. Die Spannschieber 20 sind dabei in eine radial innere Verriegelungslage sowie in eine radial äußere Entriegelungslage verlagerbar. Bei einer alternativen Ausführungsform wird von der Spannaufnahme 14 nicht ein Spannbolzen 16, sondern ein Spannring aufgenommen, wobei sich dann die Spannschieber in der Verriegelungslage nicht in einer radial inneren, sondern in einer radial äußeren Lage befinden.
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Zur Verlagerung der Spannschieber 20 ist ein um die Mittellängsachse 18 verdrehbar angeordneter Treibring 22 vorgesehen, der in 3 in Draufsicht gezeigt ist. Der Treibring 22 weist zwei Führungsnuten 24 auf. In diese Führungsnuten 24 greifen jeweils ein Zylinderstift 26 ein. Die Zylinderstifte 26 sind im montierten Zustand in an den Spannschiebern 20 vorgesehene Aufnahmebohrungen 28 eingesetzt. Im montierten Zustand befinden sich die Spannschieber 20 in am Grundkörper 12 vorgesehenen Aufnahmeführungen 30, die den Grundkörper 12 in radialer Richtung hin zur Spannaufnahme 14 durchgreifen. Die Spannschieber 20 weisen einen runden Querschnitt auf. Zudem kann an den Spannschiebern 20 eine Dichtung vorgesehen sein, welche die Spannschieber 20 gegen die Aufnahmeführung 30 im Grundkörper 12 abdichtet.
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Die Anordnung ist dabei derart, dass aufgrund eines Verdrehens des Treibrings 22 die Spannschieber 20 über die Führungsnuten 24 und die Zylinderstifte 26 in radialer Richtung bewegt werden.
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Um die Reibung der freien Enden der Zylinderstifte 26 und den Führungsnuten 24 möglichst gering zu halten, sind an den freien Enden der Zylinderstifte 26 Lagerbuchsen 32 vorgesehen, die im montierten Zustand in den Führungsnuten 24 angeordnet sind.
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Durch die beschriebene Anordnung können vergleichsweise hohe Kräfte zwischen den sich bewegenden Bauteilen übertragen werden. Der Verlauf der Führungsnuten 24 bezüglich der Mittellängsachse 18 ist dabei derart, dass bei radial innenliegenden Spannschiebern 20 eine Kraftverstärkung erfolgt, so dass der Spannbolzen 16 in der Spannlage mit hoher Kraft beaufschlagt wird.
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Wie insbesondere aus 3 deutlich wird, weisen die beiden Führungsnuten 24 einen geschlossenen Nutgrund 34 auf, in dem je eine den Nutgrund 34 durchgreifende Montageausnehmung 36 vorgesehen ist. Die Montageausnehmung 36 ist dabei derart, dass die Zylinderstifte 26 in einer Montageposition des Treibrings 22 durch die Montageausnehmungen 36 in die Aufnahmebohrungen 28 eingeschoben werden können.
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Die Montageposition ist dabei in 4 im Längsschnitt gezeigt. Die Zylinderstifte 26 befinden sich dabei axial oberhalb der Montageausnehmungen 36 der Führungsnuten 24. Die Zylinderstifte 26 weisen an den der jeweiligen Montageausnehmung 36 zugewandten Enden eine Gewindebohrung 37 auf, mittels welcher der jeweilige Zylinderstift 26 demontiert werden kann. Ein Hilfswerkzeug kann in die jeweilige Gewindebohrung 37 eingeschraubt werden, um den jeweiligen Zylinderstift 26 aus der Aufnahmebohrung 28 herauszuziehen.
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Wie aus 2 deutlich wird, ist auf der den Spannschiebern 20 abgewandten Seite des Treibrings 22 eine Getriebeeinheit 38 vorgesehen, die an ihrer Abtriebsseite Abtriebszapfen 40 vorsieht, welche in treibringseitige Ausnehmungen im montierten Zustand eintauchen, so dass der Treibring 22 mit den Abtriebszapfen 40 drehgekoppelt ist.
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Zum Antrieb der Getriebeeinheit 38 ist ein Elektromotor 42 vorgesehen, der insbesondere als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet sein kann. Der Elektromotor 42 wird im montierten Zustand von einem Deckel 44 abgedeckt, innerhalb dessen eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Elektromotors 42 vorgesehen ist. Zur elektrischen Kontaktierung des Elektromotors 42 und der im Deckel 44 vorgesehenen Steuereinheit ist eine Übergabeverbindung 46 vorgesehen, welche über ein Kabel 48 mit dem Elektromotor 42 verbunden ist. Die Übergabeverbindung 46 ihrerseits wird mit einer Stromschnittstelle 50 verbunden, die an einem Spanntisch 52 vorgesehen ist, in welchen das Nullpunktspannmodul 10 einsetzbar ist. Im eingesetzten Zustand, wie er in 1 gezeigt ist, deckt der Grundkörper 12 die Stromschnittstelle 50 vollständig ab.
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Zur sicheren Befestigung des Deckels 44 sind Befestigungsschrauben 54 vorgesehen. Zur sicheren Befestigung des gesamten Nullpunktspannmoduls 10 am Spanntisch 52 sind Befestigungsschrauben 56 vorgesehen.
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Wie aus 3 deutlich wird, ist die Montageausnehmung 36 in einem Endabschnitt der jeweiligen Führungsnut 34 vorgesehen. Durch Verdrehen des Treibrings 22 in die Montageposition können die Zylinderstifte 26 durch die Montageausnehmung von unten in den jeweiligen Spannschieber 20 eingeschoben werden.
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Die Montage des Nullpunktspannmoduls 10 gestaltet sich wie folgt.
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Zunächst werden die Spannschieber 20 mit den Dichtungen von radial außen in die Aufnahmeführungen 30 eingeschoben. Danach wird der Treibring 22 von axial unten in das Grundgehäuse 12 eingesetzt. Der Treibring 22 wird dann in die Montageposition verdreht, so dass dessen Montageausnehmungen 36 axial zu den Aufnahmebohrungen 28 der Spannschieber 20 verlaufend angeordnet sind. In dieser Position können dann die Zylinderstifte 26 durch die Montageausnehmung 36 in die Aufnahmebohrungen 28 eingeschoben werden. In einem nächsten Schritt wird der Treibring 22 aus der Montageposition weg gedreht, so dass die Zylinderstifte 26 gesichert sind.
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Am radial äußeren Bereich des Treibrings 22 sind Ausnehmungen 58 vorgesehen, in die Anschlagschrauben eingeschraubt werden, die ein Rückdrehen des Treibrings 22 in die Montageposition verhindern.
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Schließlich wird die Getriebeeinheit 38, der Elektromotor 42 und der Deckel 44 aufgesetzt und mittels den Schrauben 54 am Grundgehäuse 12 befestigt. Danach wird das Nullpunktspannmodul 10 in den Spanntisch 52 eingesetzt, wobei die Übergabeverbindung 46 mit der maschinentischseitigen Stromschnittstelle 50 kontaktiert und vom Grundgehäuse 10 abgedeckt wird.
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Wie aus den 4 und 5 deutlich wird, weist der Grundkörper 10 einen Bundabschnitt 80 mit einer Oberseite 82 und einer einen Anlageabschnitt 84 bildenden Unterseite, sowie einen an der Unterseite in radialer Richtung zurückgesetzten Grundabschnitt 86 zum Einsetzen in eine maschinentischseitige Ausnehmung 88 auf. Wie aus dem Schnitt gemäß 5 deutlich wird, ist am Anlageabschnitt 84 die Übergabeverbindung 46 zur elektrischen Kontaktierung der spanntischseitigen Stromschnittstelle 50 so angeordnet, dass die Übergabeverbindung 46 im montierten Zustand vom Grundkörper 12 vollständig abgedeckt ist.
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Die Übergabeverbindung 46 und die Stromschnittstelle 50 weisen miteinander zusammenwirkenden, federnd nachgiebige Kontaktstifte 90 auf, deren freien Enden in den 6, 7 und 8 deutlich zu erkennen sind. Im unmontierten Zustand stehen die freien Enden der Kontaktstifte 90 geringfügig über ein die Kontaktstifte 90 aufnehmendes Kontaktgehäuse 92 über.
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Im montierten Zustand befindet sich das spannmodulseitige Kontaktgehäuse 92 in einer im Grundkörper 12 vorgesehenen Kontaktierungsausnehmung 96. Entsprechend befindet sich das spanntischseitige Kontaktgehäuse 92 der Stromschnittstelle 50 in einer spanntischseitigen Ausnehmung 98. Zur Befestigung des Kontaktgehäuses 92 weist dieses Befestigungslöcher 100 auf, in welche Befestigungsschrauben 102, wie in 8 gezeigt, einführbar sind. Mit den Befestigungsschrauben 102 kann das jeweilige Kontaktgehäuse 92 am Grundkörper 12 bzw. am Spanntisch 52 in der jeweiligen Ausnehmung 96, 98 befestigt werden.
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Wie aus den 2 und 7 deutlich wird, sind die spanntischseitigen sowie die spannmodulseitigen Kontaktstifte 90 jeweils nebeneinander auf einer konzentrisch um die Mittellängsachse verlaufenden Kreisbahn angeordnet.
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Zur Abdichtung gegen ein Eindringen von Medien in den Bereich der Kontaktstifte 90 ist ein um das Gehäuse 92 umlaufendes Dichtelement 94 vorgesehen, das in 8 deutlich zu erkennen ist. Im montierten Zustand liegt das Dichtelement 94 folglich, wie aus 5 deutlich wird, dichtend zwischen dem Grundkörper 12 und dem Maschinentisch 52.
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Bei dem in den 9 und 10 gezeigten Spannmodul handelt es sich um einen Kraftspannblock 110. In den 9 und 10 sind den 1-8 entsprechende Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen versehen. Der Kraftspannblock 110 weist ein Grundkörper 12 mit einer den Anlageabschnitt bildenden Unterseite 84 auf, der im montierten Zustand an einem nicht dargestellten Spanntisch anliegt. Der Kraftspannblock 110 weist Spannelemente 20 in Form von Spannschiebern bzw. Spannbacken auf, welche aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können. An den Spannelementen 20 können beispielsweise Spannfinger zum Spannen von Gegenständen angeordnet werden. Wie aus 10 deutlich wird, ist an der den Anlageabschnitt bildenden Unterseite 84 eine Übergabeverbindung 46 zur elektrischen Kontaktierung einer spanntischseitigen Stromschnittstelle derart vorgesehen ist, dass die Übergabeverbindung 46 im am Spanntisch montierten Zustand vom Grundkörper vollständig abgedeckt ist. Die Unterseite 84, bzw. der Anlageabschnitt, ist hierbei als flache Ebene ausgebildet, die im montierten Zustand vollständig auf dem Maschinentisch aufliegt. Zur positionsgenauen Anordnung des Kraftspannblocks 110 sind an der Unterseite 84 Stifte oder Schrauben 112 vorgesehen. Die Übergabeverbindung 46 ist dabei gleich ausgebildet wie die Übergabeverbindung 46, wie sie in den 6-8 gezeigt ist. Der Kraftspannblock 110 kann beispielsweise einen elektrischen Antrieb zum Bewegen der Backen 20 aufweisen, der dann über die Übergabeverbindung 46 mit Strom versorgt wird. Ferner ist denkbar, dass über die Übergabeverbindung elektrische Signale übertragen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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